Lezione 5:introduzione Al Metabolismo

Question 1

In cosa si divide il metabolismo?

Answer 1

-catabolismo—->esoergonico, si passa da molecole grandi a molecole più piccole attraverso processi di degradazione

-anabolismo——> endoergonico, si passa da molecole piccole a molecole più grandi attraverso processi di costruzione

Question 2

Come calcolo la variazione di energia libera?

Answer 2

Question 3

Come posso far avvenire spontaneamente un processo non spontaneo (con ΔG>0)?

Answer 3

Lo devo associare ad una reazione fortemente esoergonico
RICORDA—-> il ΔG del processo esoergonico deve avere un valore assoluto > del ΔG del processo endoergonico!

Question 4

Dimmi le 3 modalità di accoppiamento per rendere esoergonico un processo endoergonico e fammi degli esempi

Answer 4

1) intermedio comune

2) conformazione proteica attivata—-> es. contrazione muscolare (la miosina su muove sull’actina grazie alla contrazione di ATP)/ pompa sodio potassio (usa idrolisi di ATP per far uscire il Na e far entrare il K contro gradiente)

3)gradiente ionico attraverso una membrana—->si accoppia un PROCESSO endoergonico ad una REAZIONE esoergonica (es. gradienti di H+ per la sintesi di ATP)

Question 5

Qual è la classificazione degli esseri viventi in base al modo in cui producono di energia?

Answer 5

• i fototrofi—-> principalmente piante grazie alla presenza di cloroplasti nella cellula.
  Ciò significa che producono energia (ATP) semplicemente grazie all’esposizione alla luce
  solare.
• i chemotrofi che per fare ATP usano legami ed elettroni presenti negli alimenti, utilizzano reazioni di ossidoriduzione per estrarre energia. Gli animali sono organismi chemotrofi.

Question 6

Quanta energia rilascia l’ATP dalla sua idrolisi?

Answer 6

Question 7

Dimmi 3 motivi per cui l’ATP è la moneta energetica del nostro organismo

Answer 7

-attraverso la rottura dei legami anidridici rilascia molta energia

-è termodinamica mente instabile (per questo la sua idrolisi è favorita)

-è cineticamente stabile (la sua idrolisi è lenta)

Question 8

Dimmi 4 motivi per cui l’idrolisi di ATP è favorita

Answer 8

-l’idrolisi di ATP riduce la repulsione elettrostatica—-> i 3 gruppi fosfato presentano 3 cariche negative che tendono a respingersi tra loro

-stabilizzazione per risonanza del Pi

-stabilizzazione per idratazione—-> i prodotti dell’idrolisi (ADP e Pi) vengono solvatati facilmente

-ionizzazione dell’ADP (così è più stabile)

Question 9

Dimmi 4 processi in cui è utile l’idrolisi di ATP

Answer 9

-movimento
-trasporto attivo
-biosintesi
-amplificazione del segnale

Question 10

Dimmi 3 modi in cui si può produrre ATP

Answer 10

-ossidazione di molecole combustibili (es. cibo)—-> nel caso dei chemotrofi

-fotosintesi—-> (nel caso dei fototrofi

-intermedi fosforilati

Question 11

Dimmi 4 esempi di intermedi fosforilati del metabolismo

Answer 11

-fosfoenolpiruvato—-> dalla sua idrolisi viene rilasciata più energia rispetto all’idrolisi di ATP
-fosfocreatina—-> dalla sua idrolisi viene rilasciata più energia rispetto all’idrolisi di ATP
-acetilfosfato
-glicerofosfato 3 fosfato

Question 12

Dimmi 4 cose sulla fosfocreatina o creatina fosfato

Answer 12

-è un intermedio fosforilato

-è il serbatoio di P del muscolo scheletrico (quindi è una riserva temporanea di legami ad alta energia per tempi di breve utilizzo)

-rigenera rapidamente ATP dopo uno sforzo muscolare intenso

Question 13

Come posso calcolare Keq conoscendo il delta G?

Answer 13

Question 14

Come posso rendere spontanea questa reazione? Calcola anche keq

Answer 14

Question 15

Che vuol dire che l’ATP ha fosfati attivati?

Answer 15

Questi P possono essere aggiunti o tolti alla molecola

Question 16

Dimmi 3 cose sul NAD+ e il FAD?

Answer 16

-sono trasportatori di elettroni attivati ( ossia elettroni che si possono aggiungere o togliere da queste molecole) che vengono ricavati dai processi di OX degli alimenti

-permettono di produrre il 90% di ATP del nostro corpo durante la fosforilazione ossidativa grazie agli elettroni attivati che trasportano

-vengono utilizzati solo nelle reazioni cataboliche

Question 17

Come fanno i chemotrofi a ricavare energia?

Answer 17

i chemotrofi ossidano gli alimenti (così si ottengono degli elettroni attivati che vanno a ridurre il NAD+ e il FAD).
In seguito il NAD e il FAD (nella fosforilazione OX) riducono l’O2 ad H2O

Question 18

Dimmi 5 cose sul NAD+

Answer 18

-nicotinamide adenin dinucleotide

-è un substrato delle reazioni di ossidoriduzione/ trasportatore si elettroni attivati

-forma ossidata NAD+/ forma ridotta NADH

-trasporta 2 elettroni e 1 H+

-ossida 1 C e 1 O2
-ha un solo sito reattivo

Question 19

Dimmi 6 cose sul FAD

Answer 19

-Flavin adenin dinucleotide

-è un substrato delle reazioni di ossidoriduzione/ trasportatore di elettroni attivati

-trasporta 2H+ e 2 e-

-forma ossidata FAD/ forma ridotta FADH2

-ossida 2 C

• ha 2 siti reattivi

Question 20

Cosa ottengo dall’ossidazione
-parziale
-completa
Del metano

Answer 20

Question 21

Qual è il meccanismo dell’anabolismo?

Answer 21

Sì parte da molecole piccole e ossidate per ottenere molecole grandi e ridotte
(Si riducono le moelcole consumando ATP)

Question 22

Come posso sfruttare l’ossidazione e la riduzione per ottenere o rilasciare energia?

Answer 22

-l’ossidazione—->rilascia energia (la molecola ossidata rilascia elettroni liberi, così si produce energia libera utilizzata per PRODURRE ATP)

-riduzione—-> ottengo energia (per acquistare elettroni una molecole richiede energia, quindi si DEMOLISCE ATP)

Question 23

Dimmi 4 cose sul NADPH

Answer 23

-è identico a NADH solo che ha un gruppo fosfato in più legato all’adenina

-è un trasportatore di elettroni attivati

-viene usato solo nelle reazioni anaboliche (biosintesi riduttive)

-trasporta 4 H+ e 4elettroni

Question 24

Da cosa dipende il fatto che le reazioni anaboliche usano solo NADPH e le reazioni cataboliche usano solo NADH e FADH2?

Answer 24

Dal sito catalitico degli enzimi che vengono utilizzati nei due processi
(Gli enzimi del NADPH—-> hanno affinità per P
Gli enzimi del NADH e del FADH2—-> non hanno affinità per P)

Question 25

Quali sono i 3 trasportatori di elettroni attivati?

Answer 25

NADH, FADH2 e NADPH (RICORDA: * NADH, FADH2—> usati per produrre ATP * NADPH—-> usato nelle biosintesi riduttive)

Question 26

Dimmi un trasportatore di P attivati

Answer 26

ATP

Question 27

Come fanno ad agire NADH, FADH2, NADPH e ATP?

Answer 27

Vengono aiutati da enzimi

Question 28

Dimmi cose sul CoA

Answer 28

-è un coenzima (aiuta un enzima) -è un trasportatore di gruppi acetili (o gruppi acili)—-> quando lega il gruppo acile si forma l’ acetilCoA (o acil CoA) - il suo gruppo reattivo è il gruppo tiolico della mercaptoetilammina

Question 29

Qual è la differenza tra -Acetil (o acil) CoA -CoA?

Answer 29

-CoA—-> coenzima A (inattivo, non ha ancora legato l’acetile) -Acetil- CoA—-> coenzima A con il gruppo acetile legato (attivo)

Question 30

Come fa il CoA a liberare energia? Quanta energia si libera?

Answer 30

-CoA lega il gruppo acetile e forma Acetil-CoA -l’Acetil-CoA viene idrolizzato (dalla sua idrolisi si ricava energia)

Question 31

Qual è la differenza tra gruppo -acetile -acile

Answer 31

-acile—-> termine generale (R-CO)/ deriva da un qualsiasi acido -acetile—-> è un tipo di acile (CH3-CO)/ deriva da acido acetico

Question 32

Cosa sono le vitamine?

Answer 32

-sono molecole che le nostre cellule non sono in grado di sintetizzare (quindi devono essere necessariamente assunte con la dieta)

Question 33

Quali sono i due tipi di vitamine?

Answer 33

-idrosolubili—-> B e C -liposolubili—->A (per la vista), D (regolazione Ca2+ e fosfato), E (antiossidante) e K (coagulazione

Question 34

Qual è il meccanismo del catabolismo?

Answer 34

Sì parte da molecole grandi e ridotte per giungere a molecole piccole e ossidate (Si ossidano le molecole per produrre ATP)

Question 35

Quali sono i 3 compartimenti più importanti per il metabolismo? Cosa avviene in ognuno di essi?

Answer 35

-ambiente extracellulare—-> digestione extracellulare: qui vengono degradati i grassi, i polisaccaridi e le proteine (in modo tale che possano entrare nella cellula tramite i trasportatori propriamente detti ) -citosol—-> i prodotti di degradazione degli alimenti vengono ridotti ad Acetil-CoA (fin qui avviene tutto in assenza di O2) -matrice mitocondriale—-> avvengono il ciclo dell’acido citrico e la fosforilazione ossidativa per produrre energia (avviene in presenza di O2) -

Question 36

Dimmi 3 modi per regolare le vie metaboliche

Answer 36

1) QUANTITÀ ENZIMI (aumentando/diminuendo la quantità di un certo enzima)—-> regolazione lenta (perchè richiede la trascrizione genica, può metterci giorni) Es. nel caso in cui bisogna “risvegliare” la lattasi dopo che non si sono assunti latticini per un lungo periodo 2)REGOLAZIONE ATTIVITÀ CATALITICA DEGLI ENZIMI (cui le più importanti sono regolazione allosterica e fosforilazione)—->veloce, avviene nel corso della giornata 3) ACCESSIBILITÀ AI SUBSTRATI (permettere alla cellula di avere accesso ai substrati di quella particolare via)—-> *controllo del flusso di substrati tramite ormoni *separazione dell’ambiente in cui avvengono le vie degradative e quelle biosintetiche (quando la sintesi della molecola e la sua degradazione avvengono nello stesso ambiente citosolico, è necessaria la separazione delle vie biosintetiche e degradative (le vie biosintetiche avvengono in compartimenti cellulari diversi da dove avvengono le vie degradative))

Question 37

Dimmi 5 cose sulla carica energetica della cellula

Answer 37

-indica quanta energia è disponibile nella cellula -al numeratore ci sono tutte le molecole di ATP e ADP (presenti nella cellula) che possono dare energia alla cellula (RICORDA:l’ATP contiene 2 legami ad alta energia utilizzabili invece l’ADP contiene 1 solo legame ad alta energia utilizzabile (per questo vale metà dell’ATP) -al denominatore c’è la somma di tutte le molecole (presenti nella cellula) dalle quali si può ottenere energia. -il valore minimo teorico che può assumere questo rapporto è 0 (indica la condizione in cui nella cellula c’è solo AMP, ma in questo caso la cellula sarebbe morta, quindi non si arriva mai a tale valore perchè quando la cellula è viva consuma sempre una certa quantità di ATP) -la carica energetica iscritta tra 0,7 e 0,9 (al di sotto di tali valori la cellula sta morendo)

Question 38

Cosa significa se una cellula ha -alti valori di carica energetica -bassi valori di carica energetica

Answer 38

-Valori alti di carica energetica (vicini a 1)—->indicano che la cellula ha una grande quantità di ATP disponibile rispetto a ADP e AMP, e quindi ha una buona riserva di energia per svolgere reazioni biochemiiche. -Valori bassi di carica energetica (vicini a 0)—->significano che c’è una maggiore quantità di ADP e AMP, indicando una bassa disponibilità di energia, il che può stimolare processi come la produzione di ATP per soddisfare il fabbisogno energetico.

Question 39

Dimmi 5 cose su questo grafico

Answer 39

-in ascissa c’è la carica energetica/ in ordinata c’è la velocità relativa di ATP -la curva verde indica le vie cataboliche (ossia le vie che mi permettono di produrre ATP)/ velocità di produzione di ATP -la curva rosa indica le vie che utilizzano ATP/velocità di utilizzazione di ATP -più la carica energetica è bassa (ho poco ATP)—-> più la cellula attiva le vie cataboliche per produrre ATP -più la carica energetica sale—-> più la cellula attiva le vie di utilizzo di ATP (perchè vuol dire che ho energia a sufficienza per attivare le vie metaboliche)

Question 40

Dimmi 6 tipi di reazioni del metabolismo E fammi esempi di enzim

Answer 40

Question 41

Che tipo di enzimi sono i seguenti e qual è la loro funzione? -chinasi -fosfatasi -mutasi -aldolasi -deidratasi

Answer 41

-chinasi—-> transferasi (trasferisce gruppi fosfato tra due molecole diverse) -fosfatasi—-> idrolasi (taglia gruppi fosfato da una molecola in presenza di H20) -mutasi—-> isomerasi (sposta gruppi fosfato all’interno della stessa molecola) -aldolasi—-> liasi: rompe un legame C-C(es. aldolizzazione o scissione aldolica: rottura di un aldoso con formazione di un idrossi-chetone e un’idrossi-aldeide) -deidratasi—-> liasi (permette la formazione di doppi legami togliendo una molecola di H20)

Question 42

Qual è la funzione delle liasi?

Answer 42

Rompono legami chimici per formare doppi legami senza l’uso di H20

Question 43

Come faccio a capire quando è stato usato il FADH2 e quando il NADH in una reazione in cui si è formato un doppio legame per estrazione di elettroni e protoni da un doppio legame -CO -CC?

Answer 43

-NADH——> CO -FADH2—->CC

Question 44

Quando viene usato il FAD e quando il NAD+?

Answer 44

-FAD è implicato in reazioni di ossidazione che formano doppi legami (es. deidrogenazione del succinato a fumarato). -NAD⁺ è implicato in reazioni di ossidazione in cui si ossida un carbonio legato a un ossigeno (es. deidrogenazione degli alcoli).

Question 45

Qual è la differenza tra sintasi e sintetasi?

Answer 45

-sintasi—-> forma molecole senza consumare ATP -sintetasi—-> forma molecole consumando ATP