Reazioni endoergoniche
Reazioni esoergoniche
L
’
ATP lega le reazioni esoergoniche, che producono energia
libera, con le reazioni che utilizzano energia, le quali
richiedono un incremento di enrgia libera per procedere.
A+B
C+D
A+B
C+D
I PROCESSI CATABOLICI SONO OSSIDATIVI
I PROCESSI ANABOLICI SONO RIDUTTIVI
riduzione
MECCANISMO DI
IDROLISI DELL
’
ATP
L’IDROLISI DELL’ATP LIBERA
ENERGIA PERCHE’ I PRODOTTI
DELLA REAZIONE SONO
STABILIZZATI PER RISONANZA
ΔG reagente prodotto1 prodotto2 prodotto3 ΔG1 ΔG2 ΔG3
QUANTO PIU’ STABILE E’ IL PRODOTTO
TANTO MAGGIORE E’ LA PRODUZIONE DI
I LEGAMI AD ALTA
ENERGIA DELL
’
ATP
SONO LEGAMI
ANIDRIDICI
I LEGAMI ANIDRIDICI
SONO SEMPRE LEGAMI
AD ALTA ENERGIA
I LEGAMI ESTEREI
NON SONO
LEGAMI AD ALTA
ENERGIA
ALTRE MOLECOLE AD ELEVATO CONTENUTO ENERGETICO:
il fosfoenolpiruvato
Il prodotto della reazione (forma enolica del piruvato) è
stabilizzato per tautomerizzazione
ALTRE MOLECOLE AD ELEVATO CONTENUTO ENERGETICO:
l
’
1,3-Bisglicerofosfato
ALTRE MOLECOLE AD ELEVATO CONTENUTO ENERGETICO:
la fosfocreatina
ALTRE MOLECOLE AD ELEVATO CONTENUTO ENERGETICO:
l
’
Acetil-CoA
IL LEGAME TIOESTEREO E
’
UN LEGAME AD ALTA ENERGIA,
LE MOLECOLE AD ALTA ENERGIA POSSONO ESSERE UTILIZZATE PER SINTETIZZARE MOLECOLE A PIU’
IL RUOLO CENTRALE DELL
’
ATP NEL METABOLISMO
ATP → ADP + Pi energia A+B → C+D ΔG>0 -ΔG° -7.3 Kcal/mol X+Y→Z+7.3 Kcal/mol ADP + Pi → ATP
energia
L’idrolisi dell’ATP fornisce energia per le reazioni sintetiche
UNA VISIONE GENERALE DEL METABOLISMO
• Catabolismo
(Degradazione)
• Anabolismo
(Biosintesi)
Il catabolismo
è il complesso
delle reazioni
che degradano
sostanze
complesse
Introduzione al catabolismo
le sostanze complesse sono “rotte” in
reazioni ossidative per fornire energia,
“
piccoli frammenti” (necessari per la
ricostruzione delle molecole complesse),
componenti strutturali, ecc.
Introduzione al catabolismo
1- rottura delle macromolecole nei loro blocchi costitutivi
(reazioni idrolitiche)
proteine polisaccaridi lipidi acidi nucleici
ammino
glucosio, glicerolo ribosio
acidi altri zuccheri acidi grassi basi,
fosfato
2-Degradazione (ossidazione) degli intermedi fino a CO
2
con produzione di elettroni attraverso vie metaboliche del
cosiddetto
“
metabolismo centrale
”
fino al:
u
Ciclo dell
’
Acido
C
itrico (TCA)
o
Ciclo
di
Krebs
.
u
Questo ciclo porta alla produzione di ATP attraverso
processi noti come trasporto elettronico e fosforilazione
ossidativa.
Introduzione all
’
anabolismo
1- sintesi dei blocchi costitutivi (reazioni riduttive) e poi
delle macromolecole
proteine polisaccaridi lipidi acidi nucleici
ammino
glucosio, glicerolo ribosio
acidi altri zuccheri acidi grassi basi,
fosfato
TCA
Acetil CoA Piruvato
1- utilizza intermedi comuni “critici”, compresi
intermedi del ciclo di Krebs, per sintetizzare i
“
blocchi costruttivi” delle macromolecole
2- la sintesi dei blocchi costruttivi richiede
energia = ATP
3- la sintesi delle macromolecole
richiede energia = ATP
Principi generali del metabolismo
u
I processi metabolici sono fortemente
regolati.
u
L
’
anabolismo e il catabolismo
non sono
necessariamente bilanciati
– uno o l
’
altro
possono predominare in certe cellule o in
momenti differenti in dipendenza delle
necessità cellulari.
u
Le vie per la sintesi di molecole
complesse
non sono semplicemente l
’
inverso
IL CICLO DELL’ACIDO CITRICO
RACCOGLIE GLI ATOMI DI CARBONIO PROVENIENTI DAI PROCESSI
DEGRADATIVI (STADIO 1 DEL
METABOLISMO) E LI TRASFORMA IN CO2.
GLI ELETTRONI PRODOTTI SONO CONVOGLIATI ALLA CATENA DI
TRASPORTO DEGLI ELETTRONI CHE a) PROVVEDE A RIGENERARE I COENZIMI OSSIDATI E b) E’ ASSOCIATA ALLA FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA CHE SINTETIZZA ATP
LE REAZIONI DEL CICLO
DELL’ACIDO CITRICO AVVENGONO
NELLA MATRICE MITOCONDRIALE
LE REAZIONI DEL CICLO DELL’ACIDO CITRICO (8 REAZIONI)
Decarbossilazione e ossidazione
IL CICLO DEGLI ACIDI TRICARBOSSILICI E’ STRETTAMENTE COLLEGATO AL PROCESSO DI RIOSSIDAZIONE DEI COENZIMI RIDOTTI E DELLA SINTESI DI ATP
1 NADH = 12 protoni
Nella fosforilazione ossidativa:
4 protoni = 1 ATP
IL BILANCIO ENERGETICO DELL’OSSIDAZIONE DEL GLUCOSIO
Reazione
ATP o
coenzimi
ridotti
N. Molecole di
ATP
glucosio→glucosio-6-P -1 ATP -1 fruttosio-6-P→fruttosio-1,6-P -1 ATP -1 2 gliceraldeide-3-P→ 2 1,3 difosfoglicerato 2 NADH 5 2 1,3 difosfoglicerato→ 2 3 fosfoglicerato 2 ATP 22 fosfoenolpiruvato→2 piruvato 2 ATP 2
2 piruvato→2 aceticl CoA 2 NADH 5
2 isocitrato→ 2 α-chetoglutarato 2 NADH 5 2 α-chetoglutarato→ 2 succinil CoA 2 NADH 5
2 succinil CoA→2 succinato 2 GTP = 2
ATP 2
2 succinato→2 fumarato 2 FADH2 3
2 malato→2 ossalacetato 2 NADH 5
IL CICLO DEGLI ACIDI TRICARBOSSILICI E’ “CENTRALE” ANCHE NEI PROCESSI BIOSINTETICI
