BIOENERGETICA, PRINCIPALI METABOLISMI CELLULARI, LA FOTOSINTESI, LA GLICOLISI, GLUCONEOGENESI, METABOLISMO DEGLI AMINOACIDI

BIOENERGETICA:

La termodinamica

Branca della fisica che studia i sistemi dal punto di vista degli scambi di energia

studia i flussi di energia dei sistemi fisici

I sistemi termodinamici:

• sistema aperto:  è un sistema che scambia energia e materia con l'esterno (esempio l'organismo)

• Sistema chiuso: è un sistema che scambia solo energia ma non materia con l'esterno (esempio la terra)

• sistema isolato:  è un sistema che non scambia ne energia ne materia con l'esterno (esempio l'universo)

Primo principio della termodinamica

• Nei sistemi isolati l'energia nè si crea nè si distrugge ma si trasforma, per cui la quantità di energia rimane sempre costante.
• Essa può assumere diverse forme ad esempio  quella di calore, o di lavoro.
• Per tale ragione la quantità di energia viene espressa o in unità di misura del lavoro    ( es. Joule) o del calore ( es. Kcal) .

Secondo principio della termodinamica

Nei sistemi isolati durante le trasformazioni energetiche la quantità di l'energia rimane costante ma diventa di qualità meno utilizzabile.

Nelle trasformazioni energetiche una parte di energia non può essere in nessun modo riutilizzata viene "persa".

Questa "tassa energetica" prende il nome di ENTROPIA

I vari aspetti dell'entropia

• Entropia come tendenza all' aumento degli stati possibili di un sistema
• Entropia come tendenza ad uniformare la distribuzione di energia nel sistema
• Entropia come tendenza ad annullare la capacità di un sistema a fare del lavoro.
• Entropia come tendenza al disordine

PRINCIPALI METABOLISMI CELLULARI:

Biosintesi degli acidi grassi:

La sintesi degli acidi grassi avviene nell' organismo quando vi è abbondanza di sostanze alimentari e di energia sotto forma di ATP o NADPH.

In questi casi viene attivato un enzima l'acetilCoA carbossilasi la cui azione è indispensabile per attivare la biosintesi di nuovi acidi grassi.

L'enzima viene attivato dalla presenza di citrato e del isocitrato metaboliti del ciclo di Krebs, la cui abbondanza nel cellule - NUCLEO, CITOPLASMA, RIBOSOMI, PARETE CELLULARE, CAPPARATO DI GOLGI, ITOSCHELETRO, APPARATO DI GOLGI" class="text">citoplasma sta ad indicare che la cellula dispone di abbondanti livelli di energia (ATP)

In conclusione la sintesi degli acidi grassi avviene :

A partire dall'gruppo acetile

quando il gruppo acetile è abbondante nel mitocondrio

quando vi è abbondanza di energia

Questo caso si verifica quando una persona mangia abbondantemente cioè ogni qualvolta le calorie ingerite sono superiori a quelle consumate indipendentemente se i cibi contengono o meno i grassi, in quanto sia gli aminoacidi che gli zuccheri vengono trasformati in gruppo acetile e quindi possono essere trasformati in grassi.

Se non vogliamo igrassare dobbiamo adeguare il nostro fabbisogno alimentare al nostro consumo energetico.

Catabolismo degli acidi grassi:

• I trigliceridi che sono i principali lipidi assunti dallo organismo vengono scissi in Glicerolo e Acidi grassi
• Il glicerolo dopo essere fosforilato e ossidato entra  come intermadio nel metabolismo del glucosio
• Gli acidi grassi prendono invece un altra via metabolica

Sedi del catabolismo:

Gli acidi grassi possono essere metabolizzati sia nel citoplasma della cellula che nei mitocondri, in questo caso però debbono attraversare la membrana del mitocondrio alla quale sono impermeabili , per fare ciò si legano a una molecola la carnitina

Prima tappa del catabolismo:

Gli acidi grassi liberi non possono essere utilizzati devono essere legato al coenzima A (CoA).

La reazione comporta il consumo di una molecola di ATP che viene trasformata in AMP + PP.

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Il processo di ossidazione dell'acido grasso è complesso e avviene con più reazioni .

L'acido grasso vene scisso in tanti gruppi acetile, per ogni gruppo che viene a formarsi si producono n1 FADH e 1 NADH .

Il processo ossidativo interessa il terzo carbonio che si trasforma in un gruppo COOH sul quale si lega il CoA in questo modo si stacca un gruppo acetile che potrà entrare nel ciclo di Krebs. A questo punto il ciclo ricomincia

LA FOTOSINTESI

Gli organuli della fotosintesi

• All'interno delle cellule delle piante troviamo i cloroplasti nei quali è presente la clorofilla e che conferisce alle foglie il colore verde, di tutte le cellule che formano la foglia i cloroplasti sono concentrati sulle cellule dello strato a palizzata quello più esposto alla luce.

Cloroplasto

• All'interno delle cellule vegetali troviamo i cloroplasti formati da una doppia membrana, una esterma e una interna nella quale si verifica la fase chiara della fotosintesi

La membrana dei tilacoidi

• Sui tilacoidi sono inseriti :
• 2 fotosistemi che catturano la luce
• una catena di trasporto di elettroni
• la proteina che produce ATP

Le fasi della fotosintesi:

Fase scura ciclo di Calvin

Piante C3 e C4:

A seconda quale composto organico regisce con la CO2 si individuano 2 tipi di piante, cel C3 e le C4

Le piante C3 sono quelle più comuni e delle quali abbiamo tratto l'esempio del ciclo di Calvin

Le piante C4 vivono in zone semidesertiche o comunque in zone prive di acqua e utilizzano una diversa strategia per catturare la  CO2.

Il problema delle piante C4:

La soluzione del problema delle piante C4:

LA GLICOLISI

Risposta degli organismi all' entropia:

Fasi della glicolisi:

Bilancio della glicolisi anaerobica:

GLUCONEOGENESI:

Quasi tutte le varie reazioni del processo di formazione del glucosio   sono identiche a quelle della glicolisi, sono infatti all' equilibrio e catalizzate dagli stessi enzimi, la direzione della reazione dipende essenzialmente dalla quantità dei reagenti o/e dei prodotti.

Vi sono però alcune reazioni della glicolisi che sono irreversibili, cioè non possono tornare indietro ( es, il passaggio tra piruvato a fosfoenolpiruvato). Per superare questi ostacoli si utilizzano reazioni alternative.

La formazione del fosfoenolpiruvato è il punto cruciale dell'intero processo per cui lo si ottiene attraverso altre vie metaboliche

METABOLISMO DEGLI AMINOACIDI:

Deaminazione degli aminoacidi:

La prima tappa per il catabolismo degli aminoacidi è la deaminazione.

L'aminoacido cede ad un α cheto acido come α chetoglutarato, ossaleacetato o il piruvato il gruppo NH3 trasformando quest' ultimo nel rispettivo AA.

Ciclo dell'urea: