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Metabolismo
Il metabolismo energetico è il complesso di processi esoergonici ed endoergonici che avvengono all'interno delle cellule e/o sulla scala dell'intero organismo. Esso comprende tutte le reazioni di sintesi e demolizione di cellule, ed è ripartito in:
- catabolismo (esoergonico): scomposizione di molecole degli alimenti sprigionando energia → respirazione, fermentazione
- anabolismo (endoergonico): sintesi di molecole complesse da molecole più semplici consumando energia → fotosintesi
Le vie metaboliche sono sequenze ordinate di reazioni catalizzate da enzimi specifici, i quali regolano il metabolismo. Le singole reazioni che compongono una via metabolica sono dette tappe, e le molecole che vengono prodotte in ciascuna tappa intermedia sono dette – appunto – intermedi di reazione. L'enzima che catalizza la tappa più lenta, il “collo di bottiglia” della reazione, è detto enzima chiave in quanto da esso dipende la velocità di reazione.
L'attività enzimatica dipende da:
- concentrazione dell'enzima chiave
- attivazione/inibizione dell'enzima
- compartimentazione cellulare (gli enzimi e i substrati vengono vincolati a specifiche porzioni della cellula)
Catabolismo
Il catabolismo è costituito dall'ossidazione delle molecole organiche, per:
- perdita di elettroni da ioni metallici che costituiscono cofattori o gruppi delle proteine (es. Eme con $\ce{Fe^2+}$ che diventa $\ce{Fe^3+}$
- addizione di ossigeno sottraendolo a un agente ossidante
- deidrogenazione → la più comune
Le vie cataboliche hanno come molecola target il piruvato (anione dell'acido piruvico1)), raggiunto il quale è possibile procedere per via anaerobica – fermentazione – o aerobica – decarbossilazione ossidativa e conseguente formazione dell'acetil-CoA, che entrerà nel ciclo di Krebs. Quest'ultimo ciclo è seguito dalla fosforilazione ossidativa e assieme i due costituiscono il metabolsimo terminale, con cui tutto il carbonio è reso inorganico sotto forma di $\ce{CO2}$ e l'interezza dell'energia chimica disponibile è estratta dalle molecole inorganiche.
Trasporto di energia
Il trasporto di energia è mediato da molecole con legami ad alta energia. I principali trasportatori energetici sono: