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Il metabolismo cellulare è fondamentale per la vita, regolando l'energia e la sintesi delle molecole. Il glucosio, attraverso glicolisi e ciclo dell'acido citrico, produce ATP, essenziale per le funzioni cellulari. Questo sistema integrato coinvolge anche lipidi e amminoacidi, adattandosi alle varie esigenze energetiche.
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Il metabolismo cellulare è un insieme di reazioni chimiche che si svolgono all'interno delle cellule
Anabolismo
I processi anabolici costruiscono molecole complesse a partire da semplici precursori
Catabolismo
I processi catabolici degradano molecole complesse per produrre energia
Meccanismi di controllo
La regolazione del metabolismo avviene tramite modulazione dell'attività enzimatica, sintesi e degradazione degli enzimi e compartimentazione cellulare
Risposta a cambiamenti interni ed esterni
La regolazione del metabolismo è essenziale per mantenere l'omeostasi cellulare e risponde a cambiamenti interni ed esterni
Il glucosio è la principale fonte di energia per la maggior parte delle cellule eucariotiche e procarionti, attraverso la sua ossidazione in presenza di ossigeno
Respirazione aerobica
In presenza di ossigeno, il glucosio viene completamente ossidato attraverso la glicolisi, il ciclo dell'acido citrico e la catena di trasporto degli elettroni, producendo ATP
Fermentazione
In assenza di ossigeno, il glucosio subisce la fermentazione, un processo meno efficiente che produce ATP ma con una resa energetica inferiore
La glicolisi è un percorso metabolico universale che converte il glucosio in piruvato, con la produzione di ATP e NADH, mentre la fermentazione permette alla glicolisi di continuare in assenza di ossigeno
Il ciclo dell'acido citrico è una serie di reazioni che avvengono nei mitocondri e portano alla completa ossidazione dell'acetil-CoA a CO2
Produzione di NADH e FADH2
Il ciclo dell'acido citrico produce NADH e FADH2, che saranno utilizzati nella catena di trasporto degli elettroni per generare ATP
Punto di convergenza per il metabolismo
Il ciclo dell'acido citrico è un punto di convergenza per il metabolismo di carboidrati, lipidi e amminoacidi, fornendo intermedi per la biosintesi di molte molecole importanti
Le reazioni anaplerotiche sono essenziali per mantenere i livelli adeguati di intermedi del ciclo dell'acido citrico durante l'attività cellulare intensa
La catena di trasporto degli elettroni è un insieme di complessi proteici e trasportatori di elettroni situati nella membrana mitocondriale interna, che converte l'energia dei coenzimi ridotti in ATP
Gli elettroni provenienti dal NADH e FADH2 vengono trasferiti attraverso la catena di trasporto degli elettroni, generando un gradiente protonico che viene sfruttato dall'ATP sintasi per produrre ATP
La catena di trasporto degli elettroni è cruciale per la vita cellulare, poiché fornisce la maggior parte dell'ATP necessario per le attività cellulari
L'ossidazione completa di una molecola di glucosio attraverso la glicolisi, il ciclo dell'acido citrico e la catena di trasporto degli elettroni può produrre fino a 32 molecole di ATP
L'efficienza energetica del processo di ossidazione del glucosio è stimata intorno al 40%, un valore notevolmente alto rispetto ad altri sistemi di conversione energetica
La resa energetica dell'ossidazione completa del glucosio è molto più alta rispetto ai soli 2 ATP prodotti dalla fermentazione anaerobica
I carboidrati possono essere utilizzati per produrre energia, immagazzinati come glicogeno o convertiti in glucosio attraverso la gluconeogenesi
I lipidi sono scomposti tramite la lipolisi e la ß-ossidazione, fornendo acetil-CoA e coenzimi ridotti per il ciclo dell'acido citrico e la catena respiratoria
Gli amminoacidi possono essere degradati per produrre energia o utilizzati per la sintesi di nuove proteine
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Definizione di metabolismo cellulare
Insieme di reazioni chimiche nelle cellule, include anabolismo e catabolismo.
01
Meccanismi di controllo del metabolismo
Modulazione enzimatica tramite allosterismo, modificazioni covalenti, inibizione da metaboliti.
02
Importanza della compartimentazione cellulare
Separa vie metaboliche, previene interferenze, aumenta efficienza reazioni.
