Riassunto sul metabolismo – Biochimica

Metabolismo: attività di trasformazione delle biomolecole da parte degli esseri viventi, allo scopo di ricavare energia e precursori di macromolecole.

Vie metaboliche: è una sequenza di reazioni catalizzate da enzimi, in una serie di scambi di prodotti-substrati detti intermedi metabolici. Esse si dicono cataboliche quando da esse la cellula ricava energia, mediante una reazione esoergonica, mentre si dicono anaboliche quando esse portano alla sintesi di biomolecole utilizzando energia, quindi mediante reazioni endoergoniche. Una via metabolica che è sia anabolica che catabolica, è detta anfibolica.

Funzioni delle reazioni metaboliche: forniscono energia, a partire da riserve primarie quali i glucidi, e da riserve secondarie quali ATP (energia pronta al consumo), NADH e FADH₂ (potere riducente).

Tipi di vie metaboliche: si dicono convergenti quanto a partire da diverse macromolecole, terminano tutte nello stesso intermedio comune, come ad esempio l’acetil-coenzima A. Sono dette divergenti quando a partire da un intermedio comune, danno prodotti differenti, mentre sono cicliche quando iniziano e finiscono con lo stesso intermedio.

Catabolismo e anabolismo: sono due vie distinte e una non è l’esatto inverso dell’altra. Sono regolate indipendentemente e da enzimi diversi.

Compartimentalizzazione delle vie metaboliche: le vie metaboliche sono compartimentalizzate. Ad esempio, la degradazione del glucosio e del piruvato avvengono nel citosol, mentre la generazione di acetil-CoA dal piruvato ed il ciclo di Krebs avvengono nel mitocondrio. La separazione è attuata per separare reazioni potenzialmente in conflitto tra loro e per garantire una regolazione efficiente delle stesse.

La vita richiede energia: gli organismi autotrofi la ottengono direttamente dal sole grazie alla fotosintesi, mentre gli eterotrofi devono estrarla dai legami chimici di macromolecole presenti nell’ambiente mediante il catabolismo ossidativo. Questa energia solitamente viene rimmagazzinata nelle cellule sotto forma di composti ad elevata energia.

La produzione di energia: gli eterotrofi ricavano energia mediante reazioni di ossido-riduzione, mediante trasferimento di elettroni da donatori ad accettatori. L’accettatore finale è l’ossigeno per le vie aerobiche.

ATP: Adenosin Tri Fosfato, trasporta l’energia immagazzinandola sotto forma di legame fosforico, rilasciabile mediante idrolisi. È un nucleotide trifosfato. Accoppia il trasferimento di energia di reazioni diverse.

NADH e FADH₂: sono trasportatori di elettroni che forniscono il potere riducente. Sono coenzimi che aiutano la catalisi enzimatica nelle reazioni metaboliche. La loro forma ossidata è NAD⁺ e FAD, mentre la loro forma ridotta è NADH (+H⁺) e FADH₂.

Regolazione del metabolismo: necessaria per mantenere costante le funzioni del metabolismo e l’ambiente interno. La velocità di catabolismo/anabolismo dipende dalle necessità correnti dell’organismo ed avviene nel modo più efficiente possibile. La regolazione può essere passiva (concentrazione enzima/substrato, temperatura, PH), attiva (rapida modulazione degli enzimi da parte della cellula) e a livello genico (trascrizione del DNA, più lenta).

Regolazione attiva del metabolismo:

  • Inibitori: molecole che, legandosi all’enzima, rallenta o blocca la catalisi. Si dicono competitivi quando bloccano il sito attivo, al posto del substrato. Si dicono non competitivi quando si legano in un’altra zona rispetto al substrato e ne riducono la rapidità di catalisi.
  • Feedback: gli enzimi si regolano in base alla quantità di prodotti di tappe successive o precedenti nella via metabolica, o anche in base alla concentrazione del substrato/prodotto stesso dell’enzima regolato.
  • Modificazione covalente: segnali ormonali convertono enzimi in forma passiva alla forma attiva.

Regolazione allosterica: oltre al sito attivo vi sono altri siti detti allosterici, dove possono legarsi altre molecole, dette effettori, che possono avere la funzione di attivatori o di inibitori non competitivi.