METABOLISMO LE VIE DELL ENERGIA 2009 N Rainone

METABOLISMO LE VIE DELL’ENERGIA 2009 © N. Rainone

METABOLISMO ENERGIA POTENZIALE Energia “immagazzinata” che può trasformarsi in energia cinetica in opportune condizioni. CINETICA Si manifesta con il movimento (ruota, automobile, muscoli, elettroni, molecole, ecc. )

METABOLISMO TRASFORMAZIONE POTENZIALE CINETICA

METABOLISMO TRASFORMAZIONI ENERGETICHE POTENZIALE ELASTICA CHIMICA GRAVITAZIONALE CINETICA TERMICA ELETTRICA

METABOLISMO 1° e 2° principio della termodinamica 1° PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA: L’energia nell’universo è in quantità costante, non si crea e non si distrugge e si trasforma da un tipo ad un altro. James Prescott Joule 2° PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA: Ogni trasformazione di energia comporta una produzione di energia termica. Quindi da energia ordinata si passa ad energia disordinata (il calore) e questo concetto si esprime dicendo che aumenta l’entropia (il disordine) del sistema Lord Kelvin

METABOLISMO ENTROPIA Aumento di entropia Una stella: un sistema ordinato di energia che si trasforma in calore e luce in grado di far vivere un pianeta. La stella esplode: un sistema disordinato di energia diffusa che non può più illuminare e riscaldare un pianeta.

METABOLISMO L’ENERGIA E I VIVENTI Nella rete alimentare, l’energia luminosa viene convertita in energia chimica e calore. Poiché il calore si disperde, il sistema deve continuamente essere alimentato dall’energia solare.

METABOLISMO ATP L'adenosintrifosfato (o ATP) è un ribonucleotide trifosfato formato da una base azotata, cioè l'adenina, dal ribosio, che è uno zucchero pentoso, e da tre gruppi fosfato. È uno dei reagenti necessari per la sintesi dell'RNA, ma soprattutto è il collegamento chimico fra catabolismo e anabolismo e costituisce la "moneta" corrente energetica.

METABOLISMO ATP ENERGIA PROCESSI ESOERGONICI ENDOERGONICI (CATABOLICI) (ANABOLICI) P I gruppi fosfato dell’ATP sono legati da un legame doppio covalente ad alto contenuto di energia. P adenina P ribosio ATP ADP L’idrolisi di un gruppo fosfato produce energia per i processi endoergonici (assorbono energia dall’ATP) e l’ATP si trasforma in ADP perdendo un fosfato. La fosforilazione dell’ADP per mezzo di energia prodotta da reazioni cataboliche legano un fosfato all’ADP che si trasforma ATP acquistando energia.

METABOLISMO Tipi di reazioni chimiche ENERGIA reagenti prodotti Reazione ENDOERGONICA Assorbe energia dall’ambiente I prodotti contengono più energia dei reagenti ENERGIA reagenti prodotti Reazione ESOERGONICA Rilascia energia nell’ambiente I prodotti contengono meno energia dei reagenti

METABOLISMO IL METABOLISMO Il metabolismo è il complesso delle reazioni chimiche e fisiche avvengono in un organismo o in una sua parte e che danno luogo al continuo scambio di energia e di sostanze tra l'ambiente esterno e la cellula stessa. Si distingue in: anabolismo cellulare, in cui si comprendono tutti i processi per mezzo dei quali la cellula si arricchisce di sostanze vitali per essa e immagazzina complesse molecole chimiche fondamentali per la sua evoluzione e per il suo trofismo; catabolismo cellulare, con cui si intendono tutti i processi distruttivi cui vanno incontro le molecole chimiche precedentemente immagazzinate; distruzione che porta alla formazione di energia conseguente eliminazione dei rifiuti.

METABOLISMO Quando si parla di processo metabolico, ci si riferisce ad una complessa macchina che coinvolge ormoni ed enzimi che “convertono” il cibo in carburante. Ma non solo. Il processo metabolico determina anche con quanta efficienza quel “carburante” viene bruciato, cioè quanto velocemente prendiamo peso e quanto, altrettanto facilmente, lo perdiamo. IL METABOLISMO

METABOLISMO Tipi di reazioni metaboliche reagenti prodotti Reazione ENDOERGONICA Assorbe energia da altre molecole (o dal Sole) I prodotti contengono più energia dei reagenti

METABOLISMO Tipi di reazioni metaboliche Reazione ENDOERGONICA Assorbe energia da altre molecole (o dal Sole) I prodotti contengono più energia dei reagenti

METABOLISMO Tipi di reazioni metaboliche reagenti prodotti Reazione ESOERGONICA Fornisce energia ad altre molecole, che si formano I prodotti contengono meno energia dei reagenti

METABOLISMO Tipi di reazioni metaboliche Reazione ESOERGONICA Fornisce energia ad altre molecole, che si formano I prodotti contengono meno energia dei reagenti

METABOLISMO Come funziona un enzima Meccanismo dell’adattamento indotto enzima a. A ecol Mol eco la B Prodotto della reazione L’enzima “costringe” le molecole ad avvicinarsi nel modo giusto, al punto di reagire tra loro, accogliendole nel suo sito attivo.

METABOLISMO Come funziona un enzima Azione sull’energia di attivazione Energia di attivazione con enzima Contenuto di energia prima della reazione Contenuto di energia dopo la reazione

METABOLISMO Come funziona un enzima Azione sull’energia di attivazione

METABOLISMO Vie metaboliche lineari Le reazioni avvengono in sequenza, non si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento + A + B

METABOLISMO Vie metaboliche lineari Le reazioni avvengono in sequenza, non si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento + + C

METABOLISMO Vie metaboliche lineari Le reazioni avvengono in sequenza, non si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento + + C D

METABOLISMO Vie metaboliche lineari Le reazioni avvengono in sequenza, non si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento + + E

METABOLISMO Vie metaboliche lineari Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico, si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento Molecola iniziale + A B AB + B C AC ACB

METABOLISMO Vie metaboliche lineari Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico, si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento + A B AB + B C AC ACB

METABOLISMO Vie metaboliche lineari Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico, si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento + A B + B C AC Prodotto finale AB ACB

METABOLISMO Vie metaboliche lineari Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico, si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento + La reazione torna al Punto di partenza Riutilizzando la Molecola B AB + B C AC ACB

METABOLISMO Catene di trasporto degli elettroni Energia liberata in forma di calore Energia non utile al metabolismo H+ Energia utile al metabolismo H+ +H + 2 e- H+ H+ H 2 O H H O O H 2 energia posseduta dagli elettroni