3.21:

3.21: ATP e sintesi di macromolecole

ATP and Macromolecule Synthesis

JoVE Core
Cell Biology

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ATP and Macromolecule Synthesis

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3.14: Turnover Number and Catalytic Efficiency

3.22: Coupled Reactions

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01:28 min

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April 30, 2023

Overview

Le macromolecole biologiche sono composti organici, composti prevalentemente da atomi di carbonio. Gli atomi di carbonio sono legati covalentemente con idrogeno, ossigeno, azoto e altri elementi minori. Esistono quattro principali classi di macromolecole biologiche: carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici.

La maggior parte delle macromolecole sono composte da singole subunità, o mattoni, chiamati monomeri. I monomeri si combinano tra loro utilizzando legami covalenti per formare molecole più grandi note come polimeri.

La conversione dei monomeri in polimeri è un processo ad alta intensità energetica. Pertanto, le cellule si affidano all’ATP, la valuta energetica della cellula, per alimentare questi processi biochimici. Ad esempio, durante la conversione del glucosio in glicogeno, l’ATP viene idrolizzato in ADP e fosfato inorganico (Pi) e rilascia energia libera. Il fosfato inorganico rilasciato si lega al glucosio e lo converte in glucosio-6-fosfato, necessario per la sintesi del glicogeno.

Questo ciclo di ATP che si scompone continuamente in ripetizioni ADP per alimentare tutti i processi della vita. Come una batteria ricaricabile, l’ADP viene continuamente rigenerato in ATP dal riattacco di un terzo gruppo fosfato.

Transcript

Le macromolecole come proteine, polinucleotidi, carboidrati e lipidi sono polimeri di amminoacidi, nucleotidi, monosaccaridi e acidi grassi.

Poiché la sintesi di queste macromolecole è energeticamente sfavorevole, l’energia rilasciata dall’idrolisi dell’ATP, un processo esoergonico favorevole, viene utilizzata per alimentare queste reazioni.

Ad esempio, durante la sintesi della catena polinucleotidica, i fosfati terminali di due molecole di ATP vengono rilasciati per idrolisi. Questi fosfati vengono quindi trasferiti al nucleoside monofosfato, convertendolo in un intermedio ad alta energia chiamato nucleosidico trifosfato.

Questo intermedio si attacca all’estremità in crescita della catena polinucleotidica rilasciando pirofosfato.

La sintesi dei polimeri può essere orientata in due modi. Nel caso dei lipidi e delle proteine, la sintesi avviene per polimerizzazione della testa, dove il legame reattivo necessario per la reazione di condensazione viene portato all’estremità del polimero in crescita. Ogni monomero apporta il legame reattivo, necessario per l’aggiunta del monomero successivo.

Nella polimerizzazione della coda, come si vede nella sintesi di polinucleotidi e carboidrati, il legame reattivo è trasportato dal monomero entrante e viene utilizzato immediatamente per la sua stessa aggiunta.

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