Metabolismo e vie metaboliche

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Inizio questo discorso partendo da un argomento nuovo, per altri sarà un ripasso che male non fa, anche perché quando ho spiegato questa parte molti di voi, tanto per cambiare, erano assenti, mi riferisco ai ragazzi di Quinta D. Quindi ripartiamo dal discorso relativo ai metabolismo e al concetto di metabolismo.

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Noi sappiamo bene che qualsiasi organismo vivente, dal più complesso al più semplice, comunque è caratterizzato dal fatto che è in grado di far avvenire tutta una serie di trasformazioni.

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Qual è il principale scopo di queste trasformazioni? Sicuramente è quello di ricavare di energia e quindi compiere quelle funzioni che gli consentono di rimanere in vita e riprodursi. E per riprodursi e rimanere in vita ha bisogno di costruire costantemente nuove molecole e per far questo deve partire da precursori e quindi dare origine alle biomolecole di cui necessita.

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L'insieme di tutte le reazioni chimiche che avvengono all'interno di un sistema vivente, che sia una singola cellula, che sia l'intero organismo, noi sappiamo benissimo, è chiamato metabolismo cellulare.

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e metabolismo in generale. Quest'anno noi ci concentreremo prevalentemente su alcuni metabolismo cellulari molto comuni, alcuni dei quali avevamo già affrontato in modo sicuramente meno approfondito di quanto faremo in seconda.

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In seconda abbiamo anche studiato che questo metabolismo si verifica secondo delle cosiddette vie metaboliche. In cosa consistono le vie metaboliche? Sono sequenze di reazioni che possono essere...

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o un'unica direzione, quindi che da un reagente portano a un prodotto finale, possono essere processi reversibili. In alcuni casi, abbiamo studiato in seconda, sono vie metaboliche cicliche, quindi la sostanza di partenza, la sostanza di arrivo è la medesima. In ogni caso sono sequenze di reazioni, ognuna catalizzata da un enzima specifico.

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in cui appunto il prodotto della...

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di una reazione rappresenta il reagente di quella successiva. Quindi molto spesso cosa succede? Che per arrivare da AB nell'organismo non c'è una reazione diretta, ma da A si passa a C, da C a D, da D ad E, da E a F, magari da F poi a B. Questo consente sicuramente di avere tutta una serie di vantaggi che andremo a scoprire di volta in volta.

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La presenza di CDEF

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e quindi di quelli che vengono chiamati intermedi metabolici, consente prima di tutto un controllo molto più fine sull'intera via metabolica, perché ci sarà un controllo su tutti gli enzimi che intervengono, ma consente anche di poter avere degli intermedi metabolici comuni tra più vie metaboliche diverse. Faremo degli esempi in cui vediamo quali possono essere i vantaggi.

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Noi avevamo anche studiato che queste vie metaboliche, quindi in generale il metabolismo, può essere suddiviso in due grandi blocchi che sono il catabolismo e l'anabolismo. Quindi il catabolismo è l'insieme di tutte quelle reazioni, quindi quelle vie metaboliche di tipo degradativo.

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che quindi portano alla demolizione delle biomolecole in molecole più semplici. Quindi può essere la degradazione di polimeri, monomeri, ma anche, come ad esempio nel caso dell'agricolise e del ciclo di Krebs, la demolizione di glucosio o altri monosaccaridi completa fino ad arrivare all'idea carbonica e acqua. Sono generalmente

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vie metaboliche, i catabolismi esorgoniche, cioè che producono energia, spingionano grandi quantità di energia e che possono venire anche spontaneamente. Le vie anaboliche invece, quindi gli anabolismi, insieme invece di tutte quelle vie metaboliche, di quelle reazioni,

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che portano alla sintesi di molecole complesse a partire da molecole semplici, quindi all'assemblaggio di molecole.

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una struttura ordinata e ben precisa. Quindi questo cosa vuol dire? Che sono reazioni che normalmente richiedono energia che spesso non sono spontanee, si passa da una condizione di maggior disordine a una di minor disordine e quindi sono reazioni che richiedono energia. Ne possiamo distinguere inoltre

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Le vie metaboliche inconvergenti e divergenti, oltre che cicliche. Cosa intendiamo con vie metaboliche convergenti e divergenti? Vediamo di capire, ad esempio.

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Sono vie metaboliche convergenti, tutte quelle vie metaboliche che, partendo da un reagente inizial differente, conducono allo stesso prodotto finale. E normalmente le reazioni cataboliche sono quelle convergenti.

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Quindi una sostanza per eccellenza che rappresenta il prodotto di molte vie.

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e l'acetilcoenzima A. Acetilcoenzima A che è un intermedio di reazione estremamente importante che entra nel mitocontrio ed entra a far parte del ciclo di Krebs che però può provenire sia dalla degradazione del glucosio o di un altro monosaccaride in seguito a glicolisi ma anche ad esempio in seguito alla degradazione di un trigliceride.

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Le molecole di acidi grassi che derivano dalla decomposizione del trigliceride vengono catabolizzate, vengono scisse a coppie di atomi di carbonio in molecole di acetilcoenzima A. E la stessa cosa vale per alcuni meno acidi. Noi sappiamo che difficilmente le proteine vengono utilizzate per produrre energia, perché hanno tantissime altre funzioni. Però nel momento in cui

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ci sia carenza di energia, anche le proteine possono essere scisse nei loro aminoacidi costituenti e alcune di questi aminoacidi possono essere demoliti una volta deaminati, quindi una volta che...

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si rompe il legame col gruppo amminico, possono dare origine a molecole di acetilcoenzima A. Quindi sono tutte vie cataboliche differenti che partono, vi ripeto, da biomolecole molto diverse tra loro per portare alla stessa sostanza. E questo è un ottimo vantaggio perché esistono le vie convergenti, proprio perché questo consente di avere un'unica molecola, l'acetilcoenzima A,

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che quindi si inserisce all'interno del ciclo di Krebs e che può essere utilizzata all'interno del ciclo di Krebs per produrre energia, utilizzando un'unica via metabolica ciclica, il ciclo di Krebs. Se i carboidrati dessero un prodotto di demolizione, i dipidi un altro, le proteine un altro,

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Poi quei tre prodotti diversi dovrebbero essere processati e scomposti, degradati definitivamente, secondo tre cicli, secondo tre vie metaboliche distinte. L'organismo invece è le cellule.

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Molto intelligentemente hanno indirizzato la demolizione di queste sostanze portando a un unico prodotto. Quindi è sempre acetilicoenzima A che dà sempre le stesse reazioni entero di mitocondri indipendentemente dalla sua origine.

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Cosa sono invece le vie divergenti? Beh, sono l'esatto opposto, spesso infatti sono vie anaboliche, in pratica intuirete voi stessi che sono delle vie metaboliche in cui a partire da uno stesso reagente noi otteniamo più prodotti differenti.

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Quindi lo stesso acetilicoenzima in realtà può essere utilizzato quando serve per produrre molecole di natura diversa, quindi sicuramente viene utilizzato per produrre gli acidi grassi, questo sempre, ma in altri contesti può essere utilizzato anche per produrre.

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molecole di natura diversa. Questa è un'immagine che avevamo già visto in seconda, sicuramente tutti ve la riportate, e che ci fa vedere come comunque le vie metaboliche siano strettamente correlate tra loro. Per cui vedete questo acetilcoenzima A comunque

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può provenire ad esempio dalla glicolise o dalla demolizione degli acidi grassi.

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Questo acetilcoenzima stesso può essere utilizzato per sintetizzare gli acidi grassi e questo vale anche per alcuni intermedi che studieremo del ciclo di Krebs, come vedete possono essere utilizzati per produrre aminoacidi e quindi sintetizzare le proteine o viceversa quando serve energia alcuni aminoacidi vengono convertiti.

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molecole che fanno parte del ciclo di Krebs e quindi possono intervenire fornendo materiale alle reazioni del ciclo di Krebs. Normalmente

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Le vie cataboliche, oltre ad essere vie convergenti, hanno principalmente carattere ossidativo, quindi oltre che produrre energia, ossidano i substrati, per cui vedremo che molto spesso durante le vie cataboliche abbiamo la produzione di tutta una serie di molecole coinvolte in queste vie metaboliche di cofattori come l'ATP,

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il NADH, il NADF H e il FADH2, mentre al contrario queste stesse molecole verranno consumate durante i processi anabolici che richiedono invece energia, quindi ATP, e richiedono però anche, essendo processi normalmente riducenti, richiedono anche buone fonti di NADH, NADF H e FADH2. Importantissimo!

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Avete visto che alcune reazioni, come vedete, alcuni processi hanno la doppia freccia. Bene, ad esempio la glicolisi può avvenire sia, cioè la glicolisi è un processo, scusatemi, che parte dal glucosio per arrivare all'acido piruvico.

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diciamo che quasi tutte le reazioni possono avvenire in ordine inverso ma

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E quindi dall'acido piruvico noi possiamo ottenere il glucosio o qualcosa del genere, insomma. La cosa importante è che però non è detto che le reazioni seguono lo stesso ordine e seguono lo stesso numero, siano esattamente nello stesso numero e che quindi siano catalizzate dagli stessi enzimi. Molto spesso le vie anaboliche e quelle cataboliche sono regolate indipendentemente le une dalle altre, quindi hanno una regolazione.

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autonoma e vengono catalizzate da enzimi diversi. Spesso queste vie metaboliche, altro fatto importante, sono compartimentalizzate. E cosa vuol dire? Che non avvengono in qualunque luogo della cellula, ma avvengono in luoghi ben specifici.

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L'esempio che vi ho riportato è quello relativo sempre ai processi energetici, quindi prima glicolisi, poi respirazione cellulare. Quindi la glicolisi, lo sappiamo bene, avviene nel citosol, la respirazione cellulare avviene invece all'interno del mitocondrio.

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le reazioni, quando non necessario, di fare in modo che all'interno di quel mitocondrio quella specifica molecola venga utilizzata solo per quel processo e non per un altro. Immaginiamo l'acetilcoenzima A. Se io mi vengo a trovare l'acetilcoenzima A disperso nel citosol con tutte le possibili reazioni in cui lui è coinvolto di sintesi,

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con tutti gli enzimi immersi, dispersi nel citosol, diventa difficile poi per la cellula regolare la quantità di acetilcoenzima A che verrà utilizzato nel ciclo di Krebs, piuttosto che nella sintesi di uno specifico acido grasso, piuttosto che nella sintesi di un aminoacido.

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Questi processi sono compartimentati, la cellula in base ai processi di trasporto cellulare attraverso membrana può regolare la quantità di acetilcoenzima A che entra nel mitocondrio piuttosto che nel reticolo endoplasmatico liscio e quindi può regolare le varie attività di sintesi a partire dall'acetilcoenzima A e impedire quindi che un'attività sia sacrificata a discapito dell'altra.

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Ok, mi fermo qui.

Metabolismo e vie metaboliche

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