Biologia

Il metabolismo e l'utilizzo dell'energia: organismi autotrofi ed eterotrofi

A cura di , Vincenzo

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Chiunque abbia pensato almeno una volta di sottoporsi a una dieta fai-da-te, avrà sicuramente sentito parlare di “metabolismo lento”. In realtà l’uso del termine metabolismo, in questo caso, risulta alquanto approssimativo e sicuramente non rigoroso in termini scientifici. Con metabolismo infatti, si intende l’insieme di ogni operazione che una cellula svolge: ogni reazione, ogni trasporto, ogni singola trasformazione rientra in questa definizione. Alla luce di ciò si può comprendere come sia riduttivo parlare di metabolismo lento o veloce nel suo insieme, senza fare il benché minimo riferimento alla complessità che lo caratterizza.
Certo, in linea generale, si può dire che il metabolismo cellulare può accelerare o rallentare in base ai bisogni energetici di una cellula, ma dietro questa affermazione c’è un’ampia gamma di reazioni chimiche che avvengono a velocità diverse.
Per cominciare a mettere ordine tra questa enorme quantità di attività cellulari si può fare una prima grande distinzione tra questi processi:

  • reazioni cataboliche: in cui molecole biologiche vengono degradate
  • reazioni anaboliche: in cui le molecole biologiche vengono sintetizzate

Esistono poi dei processi che, integrando al loro interno diverse reazioni sia cataboliche che anaboliche, vengono definiti processi anfibolici.

C’è una sola certezza. Per tutti gli eventi cellulari, direttamente o indirettamente, è necessaria una certa quota di energia: dalla sintesi di carboidrati, lipidi e proteine al battito delle ciglia, alla contrazione di un muscolo, al trasporto attivo attraverso le membrane cellulari. La differenza tra le cellule, per esempio quelle di un animale rispetto a quelle di una pianta, sta nella modalità con cui si procurano la loro riserva energetica.
L’energia necessaria viene intrappolata nei legami chimici ad alta energia dell’ATP (adenosin-tri-fosfato), che è il principale trasportatore di energia nei sistemi viventi, oppure immagazzinata nei legami chimici di materiali di accumulo come i grassi o l’amido.
L’energia catturata dalla cellula è accumulata nei legami chimici di sostanze nutritive che la cellula scinde con una serie di reazioni chimiche catalizzate da enzimi
La respirazione cellulare è uno dei più noti tra i tanti processi coinvolti, e si basa sulla degradazione in presenza di ossigeno degli zuccheri come il glucosio che dà come prodotti anidride carbonica, acqua e una quota di energia (attraverso la glicolisi e il ciclo di Krebs).
Tutti gli animali, compreso l’uomo, si procurano le sostanze da demolire per ottenere energia con il cibo. Dipendono quindi da fonti esterne per accumulare molecole che non sono in grado di produrre in modo autonomo. Questi organismi prendono il nome di eterotrofi.
Altri organismi unicellulari e le piante, definiti autotrofi, possono nutrirsi da soli essendo in grado di produrre le proprie molecole organiche ricche di energia a partire da sostanze inorganiche.
Attraverso il processo della fotosintesi, questi organismi immagazzinano l’energia del sole e producono molecole organiche ed ossigeno a partire da anidride carbonica ed acqua. Sono così prodotti zuccheri che vengono utilizzati sia come materia prima per sintetizzare altre molecole come amminoacidi, proteine, grassi, vitamine, ecc, sia per ricavarne direttamente energia.
Durante la fotosintesi vengono prodotte anche molecole di ATP.
Nell’uomo gli alimenti sono all’origine dell’energia che viene messa a disposizione delle cellule. Per poter essere utilizzati, i nutrienti devono prima essere degradati fino alle subunità che li costituiscono, il che avviene grazie all’azione combinata degli enzimi nel processo digestivo.
Questi sono solo alcuni esempi della moltitudine di reazioni che appartengono al metabolismo di un essere vivente. 

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