Metabolismo. Il metabolismo è l insieme delle migliaia di reazioni chimiche che avvengono in tutte le cellule.

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Lelio Antonella
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1 Metabolismo Il metabolismo è l insieme delle migliaia di reazioni chimiche che avvengono in tutte le cellule. Le reazioni chimiche che compongono il metabolismo sono organizzate nelle : VIE METABOLICHE le molecole sono trasformate attraverso una serie di reazioni chimiche in altre molecole per mezzo dell azione sequenziale di enzimi. Ogni reazione chimica rappresenta uno stadio metabolico

2 Metabolismo Il metabolismo si divide in tre insiemi di processi: catabolismo, che comporta la degradazione di molecole complesse in molecole più semplici e produce energia metabolismo energetico, che comporta il recupero dell'energia producendo molecole di ATP anabolismo, che produce molecole complesse utili alla cellula a partire da molecole più semplici pag. 2

3 Come cambia il Metabolismo in diverse condizioni fisiologiche? Condizioni di buona alimentazione Digiuno breve e prolungato Che ruolo hanno gli ormoni nella regolazione del metabolismo?

4 Integrazione metabolica tra organi e tessuti diversi ( es. fegato, tessuto adiposo, tessuto muscolare etc..)

5 Integrazione e regolazione delle vie metaboliche Diverse vie metaboliche sono comuni a molti tessuti ma non avvengono contemporaneamente e con la stessa intensità in tutti i tipi di cellule. All interno di uno stesso tessuto il peso di una via metabolica rispetto ad un altra dipende da molti fattori come lo stato nutrizionale e il quadro ormonale

Nutrienti (composti che vengono ossidati ) Carboidrati Lipidi Proteine Biomolecole cellulari Carboidrati Lipidi Proteine Acidi nucleici Catabolismo ADP NAD + FAD ATP NADH FADH 2 Anabolismo

6 Nutrienti (composti che vengono ossidati ) Carboidrati Lipidi Proteine Biomolecole cellulari Carboidrati Lipidi Proteine Acidi nucleici Catabolismo ADP NAD + FAD ATP NADH FADH 2 Anabolismo Prodotti finali del metabolismo CO 2 H 2 0 NH 3 Energia chimica per svolgere varie forme di lavoro che richiedono ATP Molecole semplici precursori Amminoacidi Monosaccaridi Acidi grassi Basi azotate

7 Ruoli dell ATP Contrazione muscolare Attivazione di vie metaboliche (es. Sintesi di acidi grassi, proteine etc..) Trasporto attivo di metaboliti attraverso le membrane biologiche Le ATPasi di trasporto, dette anche pompe ioniche, sfruttano l'idrolisi di ATP per trasportare ioni o protoni contro il gradiente di concentrazione. Dall ATP si forma l AMP ciclico, una molecola che funge da secondo messaggero nella trasduzione del segnale ormonale

10 Catena respiratoria mitocondriale

11 Quadro metabolico nella fase di alimentazione Dopo un pasto avviene l assorbimento dei nutrienti e i meccanismi di regolazione favoriscono la sintesi di glicogeno, trigliceridi e proteine. l aumento dei livelli ematici di glucosio e di aminoacidi che si verifica in questa fase provoca, a livello del pancreas, un aumento della secrezione di insulina e una diminuzione della secrezione di glucagone. Sotto il controllo dell insulina,molti tessuti adeguano il proprio corredo enzimatico per favorire il passaggio dei nutrienti dal sangue alle cellule e per regolarne il flusso verso l ossidazione e/o l immagazzinamento.

12 Quadro metabolico nella fase di digiuno -1 Nel digiuno l abbassamento della glicemia provoca un aumento di secrezione del glucagone e una diminuzione della secrezione di insulina. Questa condizione permette di soddisfare l esigenza fondamentale di mantenere il glucosio ematico a livelli adeguati per il metabolismo energetico del cervello e di altri tessuti che dipendono da questo nutriente. Fase iniziale del digiuno Viene attivata la glicogenolisi epatica mentre processi lipogenici (sintesi di trigliceridi) sono interrotti

13 Quadro metabolico nella fase di digiuno Fase avanzata Viene attivata la gluconeogenesi epatica e il glucosio formato viene riversato nel sangue Viene attivata la degradazione delle proteine nel muscolo e gli scheletri carboniosi utilizzati per la sintesi di glucoiso nel fegato Nel tessuto adiposo viene attivata la lipolisi che porta alla formazione di glicerolo (precursore della gluconeogenesi) e di acidi grassi che vengono immessi in circolo e saranno utilizzati dalle cellule per ricavare energia (la via metabolica si chiama beta-ossidazione mitocondriale) L utilizzazione massiccia di acidi grassi porta alla formazione dei corpi chetonici che possono essere utilizzati a scopo energetico nel cervello e in altri tessuti

14 Quadro metabolico nella fase di digiuno Fase avanzata Viene attivata la gluconeogenesi epatica e il glucosio formato viene riversato nel sangue Viene attivata la degradazione delle proteine nel muscolo e gli scheletri carboniosi utilizzati per la sintesi di glucosio nel fegato Nel tessuto adiposo viene attivata la lipolisi che porta alla formazione di glicerolo (precursore della gluconeogenesi) e di acidi grassi che vengono immessi in circolo e saranno utilizzati dalle cellule per ricavare energia (beta-ossidazione mitocondriale) L utilizzazione massiccia di acidi grassi porta alla formazione dei corpi chetonici che possono essere utilizzati a scopo energetico nel cervello e in altri tessuti

15 Vie cataboliche Glicolisi Glucosio acido piruvico Acidi grassi β ossidazione Acidi grassi AcetilcoA acido piruvico Ciclo di Krebs CO 2 e H 2 0

16 La glicolisi E una via ubiquitaria Per ogni molecola di glucosio che viene ossidata, la cellula puo sintetizzare 2 molecole di ATP

17 Glicolisi É una serie di reazioni, nove in tutto, mediante le quali il glucosio viene trasformato in due molecole di acido piruvico Questa serie di reazioni si svolge nel citoplasma, sia delle cellule procarioti che eucarioti, in assenza di ossigeno.

20 Vie cataboliche Glicolisi Glucosio acido piruvico Acidi grassi β ossidazione Acidi grassi AcetilcoA acido piruvico Ciclo di Krebs CO 2 e H 2 0

21 β-ossidazione degli acidi grassi è una via metabolica che consente di degradare gli acidi grassi con produzione di acetil-coa. La β-ossidazione porta alla riduzione dei coenzimi FAD e NAD +. L acetil-coa diventa uno dei metaboliti del ciclo di Krebs

22 Ciclo di Krebs

23 Vie anaboliche Glicerolo Alanina Acido piruvico Gluconeogenesi Glucosio AcetilcoA Sintesi del colesterolo Biosintesi degli acidi grassi Colesterolo Acidi grassi saturi e successivamente produzione di acidi grassi a lunga catena e acidi grassi insaturi

24 diversi dai carboidrati

25 Relazioni tra organi gluconeogenesi Enzima Lattico deidrogenasi Enzima Lattico deidrogenasi Cori fu un biochimico che studiò la relazione tra fegato e muscolo glicolisi

26 Vie anaboliche Glicerolo Alanina Acido piruvico Gluconeogenesi Glucosio AcetilcoA Sintesi del colesterolo Biosintesi degli acidi grassi Colesterolo Acidi grassi saturi e successivamente produzione di acidi grassi a lunga catena e acidi grassi insaturi

27 Dieta Sintesi di acidi grassi a lunga catena Enzimi del metabolismo lipidico Dieta C 20:4

29 Sintesi delle prostaglandine PGG2 e PGH2

30 Ruoli delle prostaglandine

31 Ruoli delle prostaglandine Vengono sintetizzate in molti tessuti in entrambi i sessi mediatori del processo infiammatorio. La loro sintesi è inibita dai farmaci antiinfiammatori (es. aspirina) che inibiscono l enzima ciclo-ossigenasi che è coinvolto nella loro sintesi agiscono come vasodilatatori nella maggior parte dei distretti vascolari - aumentano il tono e la contrattilità muscolare dell utero aumentano la peristalsi intestinale inibiscono l aggregazione piastrinica.

32 Ruolo degli acidi grassi a lunga catena nell accrescimento fetale e neonatale

33 Acidi grassi polinsaturi a catena lunga (long chain fatty acids, LC-PUFA), in particolare l'acido docosaesaenoico (DHA) e l acido arachidonico, rispettivamente, membri della famiglia 3 e, svolgono un ruolo importante nella crescita e lo sviluppo fetale e infantile. Gravidanza e allattamento impongono esigenze nutrizionali particolari per la madre e il feto. I LC-PUFA richiesti dal feto sono forniti dal trasferimento placentare

Dati derivati da studi osservazionali hanno evidenziato l importanza di un apporto adeguato di DHA durante la gravidanza e durante l allattamento al fine di favorire il corretto sviluppo del Sistema

34 Dati derivati da studi osservazionali hanno evidenziato l importanza di un apporto adeguato di DHA durante la gravidanza e durante l allattamento al fine di favorire il corretto sviluppo del Sistema nervoso Circa il 60 % del peso secco del tessuto cerebrale è costituito da grassi. L acido grasso DHA è anche estremamente importante per la visione poiché è il principale costituente della membrana nelle cellule fotorecettori dell'occhio. Queste cellule sono responsabili della trasmissione di messaggi al cervello e il loro corretto funzionamento è essenziale per la visione.

35 Il DHA è uno dei principali acidi grassi presenti nelle membrane delle cellule nervose

36 Composizione di acidi grassi nel latte umano e nel latte vaccino

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