Metabolismo

In questa lezione studieremo il metabolismo degli organismi: in pratica, tutti i processi che sono necessari alla loro vita.

Fondamentalmente, ciò che serve ad un organismo è ricavare energia e produrre i componenti cellulari.

Produzione di componenti cellulari

Sappiamo dalla lezione sulle biomolecole che gli organismi viventi sono costituiti da molecole basate sul carbonio; quello che quindi è necessario ad ogni essere vivente, se non ha già pronte le molecole che gli servono, è una fonte dalla quale ricavare il carbonio, col quale poi sintetizzerà lui stesso le sue biomolecole.

A seconda della fonte di carbonio gli organismi vengono divisi in due categorie principali:

• Autotrofi se sono in grado di produrre le sostanze organiche partendo dalla CO₂;
• Eterotrofi se invece hanno bisogno di "smontare" altre sostanze organiche per produrre quelle necessarie alla loro vita.

Entrambe le categorie di organismi sfruttano le loro capacità per arrivare allo stesso risultato, cioè ottenere i precursori metabolici, gli ingredienti base con i quali potranno poi sintetizzare tutte le altre sostanze.

I 12 fondamentali precursori metabolici sono:

• Glucosio-6-fosfato

  

• Fruttosio 6-fosfato

  

• Ribosio 5-fosfato

  

• Eritrosio 4-fosfato

  

• Glicerato 3-fosfato

  

• Gliceraldeide 3-fosfato

  

• Fosfoenolpiruvato

  

• Piruvato

  

• Ossalacetato

  

• Alfa-chetoglutarato

  

• Succinil-coenzima A

  

• Acetil-coenzima A

  

Produzione di energia

Come fanno gli organismi a ricavare energia?

Fondamentalmente, qualsiasi organismo sfrutta una reazione di ossidoriduzione, cioè il passaggio di elettroni da molecole che tendono a cederli a molecole che tendono ad acquistarli. Questa reazione però non è mai diretta, anzi avviene attraverso moltissimi passaggi, che servono a sfruttare e conservare l'energia prodotta dal passaggio degli elettroni.

Gli organismi possono utilizzare diverse sostanze come fonte di elettroni:

• Gli eterotrofi utilizzano sostanze organiche;
• I litoautotrofi utilizzano sostanze inorganiche ridotte come l'idrogeno, i solfuri, lo zolfo, l'ammonio o i nitriti, o anche gli ioni Fe²⁺;
• Anche fotoautotrofi utilizzano sostanze inorganiche ridotte come fonte di elettroni, ma in questo caso queste non hanno necessariamente un alto potenziale di riduzione (ad esempio l'acqua), ma l'energia viene ricavata dall'assorbimento della luce. L'esempio più ovvio è la fotosintesi clorofilliana nelle piante.

Anche l'accettore degli elettroni può variare:

• Se viene utilizzato ossigeno si ha una respirazione aerobia;
• Se viene utilizzato un'altra molecola facilmente riducibile, si ha una respirazione anaerobia.

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