Biologia Terza edizione Capitolo 6:

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1 D. SADAVA et al. Biologia Terza edizione Capitolo 6: Energia, enzimi e metabolismo D. Sadava et al., BIOLOGIA 3/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright

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3 Metabolismo Il metabolismo (dal greco μεταβολή = cambiamento) è il complesso delle reazioni chimiche e fisiche che avvengono in un organismo o in una sua parte. catabolismo, che comporta la degradazione di molecole complesse in molecole più semplici e produce dell'energia producendo molecole di ATP anabolismo, che produce molecole complesse a partire da molecole più semplici utili alla cellula; I catabolici sono esoergonici: l'energia liberata da essi viene conservata nella cellula (ed eventualmente trasferita alle reazioni anaboliche) tramite molecole carrier ad alta energia, tra le quali la più comune è senza dubbio l'atp. I processi anabolici sono endoergonici e richiedono dunque energia. Processi metabolici che contengono una componente anabolica ed una catabolica sono detti talvolta anfibolici. D. Sadava et al., BIOLOGIA 3/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright

4 Catabolismo Con il termine catabolismo s'intende l'insieme dei processi metabolici che hanno come prodotti sostanze strutturalmente più semplici e povere di energia, liberando quella in eccesso sotto forma di energia chimica (AATP) ed energia termica. Il suo opposto è ANABOLISMO. Il catabolismo comprende processi quali: l'idrolisi delle MACROMOLECOLE La glicolisi la β-ossidazione degli acidi grassi il ciclo dell urea un esempio di catabolismo è la respirazione cellulare, dove la molecola altamente energetica del glucosio (C6H12O6) viene scissa in molecole di acqua e anidride carbonica, ricavando 30 o 32 molecole di ATP I prodotti finali del catabolismo sono detti cataboliti. Il loro smaltimento è detto escrezione. Nella cellula vengono accoppiate le reazioni esoergoniche con quelle endoergoniche. La molecola di scambio più distribuita in ogni forma di vita è rappresentata dall'atp. I principali ormoni catabolizzanti sono GLUCAGONE ADRENALINA CORTISOLO D. Sadava et al., BIOLOGIA 3/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright

5 Anabolismo L'anabolismo o biosintesi è una delle due parti del metabolismo e comprende tutto l'insieme dei processi di sintesi delle molecole organiche più complesse da quelle più semplici o dalle sostanze nutritive. Questi processi richiedono energia al contrario del CATABOLISMO. Sebbene l'anabolismo e il catabolismo siano due processi opposti, funzionano in maniera coordinata e armonica e costituiscono un tutto unico difficile da separare. L'anabolismo è responsabile della: formazione delle componenti cellulari, dei tessuti corporali e, quindi, della crescita. L'anabolismo si può classificare a seconda delle biomolecole che vengono sintetizzate: Duplicazione del DNA; Sintesi dell'acido ribonucleico. Sintesi di proteine a partire dagli aminoacidi. Sintesi di carboidrati; Sintesi di lipidi a partire da carboidrati. I principali ormoni anabolizzanti sono INSULINA GH IGF1 TESTOSTERONE. D. Sadava et al., BIOLOGIA 3/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright

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7 L energia chimica disponibile per compiere lavoro è detta energia libera (G) D. Sadava et al., BIOLOGIA 3/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright

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14 MODULAZIONE DEL METABOLISMO ENERGETICO DA PARTE DEI NUTRIENTI DURANTE L ESERCIZIO FISICO D. Sadava et al., BIOLOGIA 3/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright

15 MODULAZIONE DEL METABOLISMO ENERGETICO L energia necessaria per espletare qualsiasi attività muscolare o funzione biologica deriva dalla trasformazione di tre nutrienti, presenti negli alimenti: i carboidrati, le proteine ed i grassi. L apporto energetico richiesto per compiere il lavoro meccanico è fornito chimicamente sotto forma di ATP. Tuttavia, le riserve dell adenosintrifosfato nell organismo sono limitate e perciò devono essere ri-sintetizzate continuamente. D. Sadava et al., BIOLOGIA 3/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2009 (Codella et al. 2010) 6 15

16 LA SELEZIONE DEI SUBSTRATI Glicogeno muscolare glicogeno captazione di glucosio + FFA D. Sadava et al., BIOLOGIA 3/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2009 FFA ematici Glucosio ematico captazione glucosio captazione FFA ore Per sforzi che eccedono l offerta delle riserve di ATP muscolare, i successivi secondi di potenza possono essere garantiti dal sistema fosfageno della fosfocreatina (PCr), conosciuto anche come sistema anaerobico alattaccido. Per periodi di esercizio più lunghi ed intensi, l organismo deve ricorrere a sistemi che metabolizzano gli zuccheri (glucosio) per produrre ATP. La complessa scissione del glucosio può avvenire in due modi: in assenza o in presenza di ossigeno, rispettivamente attraverso il sistema anaerobico lattacido e il sistema aerobico. (Codella et al. 2010) 6 16

17 LA SELEZIONE DEI SUBSTRATI GRASSI Acidi Grassi + Glicerolo Glicolisi Piruvato β - Ossidazione Acetil- CoA Ciclo di Krebs (Codella et al. 2010) D. Sadava et al., BIOLOGIA 3/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright

18 IMCL: LIPIDI INTRAMIOCELLULARI Acidi Grassi (FAs) devono prima essere sottoposti a lipolisi e poi essere trasportati al muscolo attivo per poter andare incontro all ossidazione. Lipidi Intramiocellulari (IMCLs) sono in contatto diretto con i mitocondri muscolari e fungono da substrato energetico prontamente disponibile durante l'esercizio fisico di resistenza. D. Sadava et al., BIOLOGIA 3/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2009 (Schrauwen-Hinderling et al. 2006) 6 18

19 AUMENTO DELL IMCL CON L ENDURANCE- TRAINING Analogamente alle riserve di glicogeno che vengono incrementate con l allenamento di resistenza, facilitando la resistenza alla fatica, anche il contenuto di IMCL aumenta durante l endurance-training. Alcuni studi hanno mostrato un incremento dei livelli di IMCL nei soggetti allenati, limitato alle fibre di tipo 1; mentre altri hanno riportato che il contenuto di IMCL aumentava in maniera fibro-specifica nelle fibre di tipo 2a e 2x. D. Sadava et al., BIOLOGIA 3/E, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2009 (Schrauwen-Hinderling et al. 2006) 6 19

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