L’energia nei sistemi viventi
L’energia è la capacità di compiere un lavoro.
L’energia può essere legata al movimento (cinetica) oppure alla
posizione (potenziale).
L’energia chimica è una forma di energia potenziale.
L’energia nei sistemi viventi
Energia e lavoro si misurano in joule (J).
Il calore è una forma di energia che passa spontaneamente
da un corpo più caldo a uno più freddo.
I principi della termodinamica
Primo principio della termodinamica
L’energia può convertirsi da una forma all’altra, ma il
contenuto totale di energia dell’universo si mantiene sempre
costante.
Secondo principio della termodinamica
In qualunque trasformazione vi è sempre una parte di
energia che si disperde sotto forma di calore.
Le reazioni chimiche
Tutte le trasformazioni della materia dove le
sostanze iniziali (reagenti) diventano altre sostanze
(prodotti) sono reazioni chimiche.
Il metabolismo cellulare
Il metabolismo è l’insieme delle reazioni chimiche che avvengono in
una cellula e quindi in un organismo
Le reazioni chimiche
comportano
trasformazioni
energetiche
• Se si libera energia, la
reazione è esoergonica
• Se viene assorbita
energia, la reazione è
endoergonica
Il metabolismo cellulare
Il metabolismo comprende
• anabolismo = reazioni di costruzione (sintesi) di molecole
• catabolismo = reazioni di demolizione di molecole
L’ATP e le reazioni accoppiate
L’ATP è la “moneta” di scambio
energetica.
Le reazioni del catabolismo e
dell’anabolismo sono
accoppiate a reazioni di sintesi
e idrolisi dell’ATP.
Gli enzimi
Gli enzimi sono catalizzatori, aumentano la velocità di una
reazione, poiché abbassano l’energia di attivazione (Ea),
l’energia necessaria per innescare la reazione.
Gli enzimi: classificazione
Gli enzimi si classificano in base al tipo di azione che
svolgono.
Alcuni enzimi sono proteine globulari; alcuni oltre alla parte
proteica (apoenzima) contengono molecole di natura diversa
(i cofattori, o coenzimi se sono organici). Un cofattore legato
stabilmente all’apoenzima è un gruppo prostetico.
Gli enzimi: meccanismo di azione
Modello chiave-serratura: il substrato si lega al sito attivo
come la chiave in una serratura.
Modello dell’adattamento indotto: la struttura dell’enzima si
adatta a quella del substrato.
Gli enzimi: meccanismo di azione
La velocità delle reazioni catalizzate da enzimi è influenzata
da fattori quali:
• concentrazione dell’enzima
• concentrazione del substrato
• temperatura
Il controllo dell’attività enzimatica
Gli enzimi allosterici cambiano forma quando si legano a
particolari sostanze, per esempio inibitori o attivatori.
Gli inibitori possono essere: competitivi (A) o non
competitivi (B).
Il controllo dell’attività enzimatica
Gli enzimi allosterici formati da più subunità possono
manifestare cooperatività positiva
Le reazioni di ossidoriduzione
Nella maggior parte delle reazioni cellulari si verifica un
trasferimento di elettroni da una sostanza che si ossida
(riducente) a una che si riduce (ossidante).
I trasportatori di elettroni
I trasportatori di elettroni sono:
• NAD+
• FAD
• NADP+
I trasportatori di elettroni
I trasportatori partecipano alle ossidoriduzioni trasferendo
2 elettroni alla volta
Le vie metaboliche
Le reazioni cellulari sono organizzate in vie metaboliche,
sequenze dove il prodotto di una reazione è il reagente di quella
successiva.
Le vie metaboliche possono essere
• lineari
• cicliche
Le vie metaboliche
Il metabolismo cellulare è un sistema complesso di vie
metaboliche.
Le sostanze comuni a più vie sono dette intermedi chiave.