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1 1 METABOLISMO CELLULARE Definizione Metabolismo cellulare insieme delle reazioni che producono e necessitano energia nel nostro corpo. Nel metabolismo si distinguono due fasi: Fase catabolica Insieme delle reazioni di degradazione delle macromolecole, per ottenere composti più piccoli, liberando energia. Fase anabolica Insieme delle reazioni di sintesi di macromolecole, consumando energia. Queste due fasi sono sempre presenti contemporaneamente. Le reazioni che producono energia sono esoergoniche Le reazioni che necessitano di energia per avvenire sono endoergoniche. Le reazioni esoergoniche e quelle endoergoniche del metabolismo cellulare sono legate dalla molecola di ATP.

2 2 1. ATP La cellula riesce a svolgere le sue funzioni vitali attraverso l energia, prodotta durante delle reazioni chimiche. Questa energia viene immagazzinata attraverso una moneta energetica, ossia molecola di ATP (adenosintrifosfato) ribosio, monosaccaride La molecola di ATP è costituita da: una parte contenente azoto (base azotata) atomi di fosforo Base azotata Gruppo fosfato zuccher Sono proprio i gruppi fosfato a fare in modo che l ATP possa immagazzinare energia. I legami che trattengono il fosforo non sono stabili. Il terzo gruppo fosfato può essere staccato facilmente dalla molecola di ATP, rompendo il legame che lo lega al secondo gruppo. La rottura di questo legame è accompagnata dalla liberazione di energia e dalla trasformazione dell ATP in ADP (adenosina difosfato).

3 3 2. La respirazione cellulare Definizione Respirazione cellulare Reazione di combustione del glucosio, che libera energia. Il glucosio reagisce con l ossigeno, per produrre anidride carbonica, acqua ed energia. Nella respirazione cellulare ogni fase comporta una liberazione graduale di energia, con modesta dispersione di calore. Si tratta di un processo controllato che libera energia poco alla volta. Questa energia è immagazzinata in una molecola, l ATP: la moneta energetica. La respirazione cellulare non si svolge in una sola tappa, ma attraverso una sequenza di operazioni, ognuna governata da enzimi specifici. Fasi della respirazione cellulare: 1. Glicolisi - processo rapido - si svolge nel citoplasma delle cellule - avviene in assenza di ossigeno (anaerobiosi) - una molecola di glucosio è trasformata in 2 di acido piruvico - viene liberata energia, immagazzinata nei legami di due ATP - viene anche prodotto NADH, una sostanza che servirà in seguito per produrre altra energia 2. Ciclo di Krebs - acido piruvico viene trasformato in acidi tricarbossilici - avviene nei mitocondri - viene prodotta energia (2 ATP) - vengono prodotti NADH e anidride carbonica

4 4 3. Catena di trasporto degli elettroni ( o fosforilazione ossidativa) - idrogeno prodotto della fase precedente si accoppia con ossigeno, formando acqua. - viene prodotta energia - grazie al NADH vendono trasportati gli elettroni Complessivamente, da una molecola di glucosio iniziale si ottengono 36 ATP. Dato che la respirazione cellulare produce energia, è una reazione esoergonica

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6 6 3. La fermentazione La respirazione cellulare può avvenire quindi soltanto in presenza di ossigeno. Alcuni organismi unicellulari, però, ricavano energia anche in assenza di ossigeno, attraverso un processo che è chiamato fermentazione. Definizione Fermentazione - Processo anaerobico (avviene in assenza di ossigeno) - Il glucosio viene trasformato in acido piruvico (come in glicolisi) - Acido piruvico trasformato in etanolo o acido lattico Le cellule dei muscoli sotto sforzo non ricevono abbastanza ossigeno e iniziano quindi a lavorare in anaerobiosi, producendo acido lattico.

7 7 4. La fotosintesi Mediante la fotosintesi, le piante utilizzano l energia luminosa proveniente dal Sole per produrre molecole organiche. Le cellule vegetali contengono infatti al loro interno dei pigmenti (come la clorofilla), in grado di assorbire l energia luminosa. La fotosintesi avviene in organuli cellulari chiamati cloroplasti e comprende numerose reazioni chimiche. Le prime reazioni avvengono solo in presenza della luce solare (reazioni luminose): l energia solare viene convertita in energia chimica, immagazzinata poi in molecole di ATP, e di NADPH, producendo ossigeno. ATP e NADPH alimentano la fase successiva della fotosintesi, che avviene anche se l organismo vegetale non è illuminato. Nella fase al buio, gli atomi di carbonio, provenienti dall anidride carbonica, sono utilizzati per sintetizzare nuove molecole organiche, come gli zuccheri. Questi vengono poi utilizzati dalle piante per produrre energia, attraverso il processo di respirazione cellulare.

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