METABOLISMO LE VIE DELLENERGIA 2009 © N. Rainone.

METABOLISMO

LE VIE DELL’ENERGIA

2009 © N. Rainone

METABOLISMO

ENERGIA

POTENZIALEEnergia “immagazzinata” che può trasformarsi in energia cinetica in opportune condizioni.

CINETICASi manifesta con il movimento (ruota, automobile, muscoli, elettroni, molecole, ecc.)

METABOLISMO

TRASFORMAZIONEPOTENZIALE CINETICA

METABOLISMO

TRASFORMAZIONI ENERGETICHEPOTENZIALE CINETICA

ELASTICA

CHIMICA

GRAVITAZIONALE

CINETICA

TERMICA

ELETTRICA

METABOLISMO

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.

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

James Prescott Joule

Lord Kelvin

1° e 2° principio della termodinamica

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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.

Aumento di entropia

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

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.

ATP

METABOLISMO

ATP

ribosio

P

P

Padenina

ATPADP

PROCESSIENDOERGONICI

(ANABOLICI)

PROCESSIESOERGONICI(CATABOLICI)

ENERGIA

I gruppi fosfato dell’ATP sono legati da un legame doppio covalente ad alto contenuto di energia.

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.

Tipi di reazioni chimiche

reagenti prodotti

ENERGIA

Reazione ENDOERGONICAAssorbe energia dall’ambiente

I prodotti contengono più energia dei reagenti

reagenti prodotti

ENERGIA

Reazione ESOERGONICARilascia energia nell’ambiente

I prodotti contengono meno energia dei reagenti

METABOLISMO

METABOLISMO

METABOLISMO

Il metabolismo è il complesso delle reazioni chimiche e fisiche che 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 con conseguente eliminazione dei rifiuti.

IL METABOLISMO

METABOLISMO

IL 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.

Tipi di reazioni metaboliche

reagenti prodotti

Reazione ENDOERGONICAAssorbe energia da altre molecole (o dal Sole)I prodotti contengono più energia dei reagenti

METABOLISMO

Reazione ENDOERGONICAAssorbe energia da altre molecole (o dal Sole)I prodotti contengono più energia dei reagenti

METABOLISMO


reagenti prodotti

Reazione ESOERGONICAFornisce energia ad altre molecole, che si formano I prodotti contengono meno energia dei reagenti

METABOLISMO


Reazione ESOERGONICAFornisce energia ad altre molecole, che si formano I prodotti contengono meno energia dei reagenti

METABOLISMO


Come funziona un enzima

enzi

ma

Meccanismo dell’adattamento indotto

Molecola A

Molecola B

L’enzima “costringe” le molecole ad avvicinarsi nel modo giusto, al punto di reagire tra loro, accogliendole nel suo sito attivo.

Prodotto della reazione

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Azione sull’energia di attivazione

Contenuto di energiaprima della reazione

Contenuto di energiadopo la reazione

Energia diattivazione

Energia diattivazionecon enzima

METABOLISMO


Azione sull’energia di attivazione

METABOLISMO


+ +

A B

Vie metaboliche lineari

Le reazioni avvengono in sequenza, non si hail riutilizzo di sostanze dopo il completamento

METABOLISMO

+ +

C


METABOLISMO


+ +

C D


METABOLISMO


+ +

E


METABOLISMO


A

Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico, si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento

+

+

B AB

C

ACB

AC

B

Molecolainiziale

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A


+

+

B AB

C

ACB

AC

B

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A


+

+

B AB

C

ACB

AC

B

Prodottofinale

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A


+

+

B AB

C

ACB

AC

B

La reazione torna alPunto di partenzaRiutilizzando la

Molecola B

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Catene di trasporto degli elettroni

Energia liberatain forma di calore

H2

H+ H+

2e-

energia posseduta dagli elettroni

Energia non utile al metabolismo

H H

+ +

H+ H+

+ +

O O

HH

Energia utile al metabolismo

H2O

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