Questo articolo raccoglie una serie di domande frequenti sul metabolismo, utili per la preparazione all'esame di stato. Le domande coprono diversi aspetti del metabolismo cellulare, dalla glicolisi al ciclo di Krebs, dalla fosforilazione ossidativa alla fermentazione.
Glicolisi
La glicolisi è un processo irreversibile perché tre delle sue tappe sono costituite da reazioni irreversibili. La tappa litica della glicolisi è quella catalizzata dall'enzima aldolasi. La fase preparatoria della glicolisi produce due molecole di G3P. Il guadagno netto di energia della glicolisi è di 2 ATP e 2 NADH.
Nella reazione catalizzata dalla gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi, il substrato acquista un gruppo fosfato inorganico.
L'equilibrio DAP ⇄ G3P nella cellula non è raggiunto perché G3P non si accumula.
Fermentazione
Nonostante la loro minore efficienza energetica, i processi di fermentazione sono stati evolutivamente conservati perché consentono di produrre ATP in assenza di ossigeno.
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La fermentazione alcolica garantisce il mantenersi della glicolisi e per una cellula, il prodotto principale della fermentazione alcolica è l'etanolo, oltre che CO2.
La fermentazione lattica avviene in due tappe, ciascuna catalizzata da un enzima specifico e avviene anche in alcuni organi del nostro corpo.
La produzione dello yogurt produce lattato e sfrutta il Lactobacillus casei.
Ciclo di Krebs
Il ciclo di Krebs è un processo ciclico, una via metabolica universale, produce ATP e si compone di 8 reazioni consecutive.
Il ciclo di Krebs è una via anfibolica perché ha un ruolo sia nel catabolismo sia nell'anabolismo.
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L'unico enzima del ciclo di Krebs che non si trova nella matrice mitocondriale è la succinato deidrogenasi.
Tra le seguenti sostanze, l'Acetil-CoA NON rappresenta un prodotto del ciclo di Krebs.
L'energia derivante dall'idrolisi del legame del succinil-CoA è utilizzata per sintetizzare una molecola di GTP.
Fosforilazione Ossidativa e Catena di Trasporto degli Elettroni
La catena di trasporto degli elettroni genera un gradiente elettrochimico.
L'ossigeno nella respirazione cellulare funge da accettore finale di elettroni.
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La completa riduzione di una molecola di ossigeno richiede due molecole di FADH2.
Tutti i complessi respiratori e i trasportatori mobili sono in grado di ossidarsi e ridursi in modo reversibile.
Un inibitore del complesso IV rispetto a un inibitore del complesso III risulta più dannoso perché blocca qualunque flusso.
Altri Aspetti del Metabolismo
Per fosforilazione a livello del substrato si intende il trasferimento di un gruppo fosfato che deriva dal substrato di un enzima.
La matrice mitocondriale contiene molti enzimi specifici e ha una concentrazione differente rispetto allo spazio intermembrana.
L'osservazione al microscopio di un tessuto con intenso processo respiratorio mostra più mitocondri con più creste.
Gli enzimi della classe delle isomerasi trasformano il diidrossiacetone fosfato in gliceraldeide 3-fosfato.
Il metabolismo cellulare del glucosio e la combustione di questo zucchero sono accomunati dal fatto che sono reazioni di ossidoriduzione.
Nel suo stato ridotto, il NAD può acquistare due elettroni e un protone.
Il disaccoppiamento può servire in certi casi per generare calore, ma è una grave disfunzione genetica.
Tabella riassuntiva dei processi metabolici:
| Processo | Localizzazione | Prodotto/i |
|---|---|---|
| Glicolisi | Citosol | 2 ATP, 2 NADH, 2 Piruvato |
| Fermentazione Alcolica | Citosol | Etanolo, CO2 |
| Fermentazione Lattica | Citosol | Lattato |
| Ciclo di Krebs | Matrice Mitocondriale | ATP, NADH, FADH2, CO2 |
| Fosforilazione Ossidativa | Membrana Mitocondriale Interna | ATP, H2O |