CELLULA-ENERGIA- TERMODINAMICA- ATP-CATALIZZATORI-ENZIMI, Sintesi del corso di Chimica organica

Scarica CELLULA-ENERGIA- TERMODINAMICA- ATP-CATALIZZATORI-ENZIMI e più Sintesi del corso in PDF di Chimica organica solo su Docsity! ENERGIA L'energia è una quantità di lavoro che un sistema ha la possibilità di compiere * potenziale: è l'energia che un oggetto possiede in virtù della sua struttura o posizione che occupa. Le molecole possiedono una energia potenziale detta energia chimica, che può essere resa disponibile durante una reazione chimica * cinetica: è l'energia dei corpi in movimento. | corpi in movimento possiedono una quantità di energia che corrisponde al lavoro necessario per portarli da fermi alla velocità del loro moto. Il calore è una forma di energia cinetica associata al moto casuale delle molecole. L'energia potenziale può trasformarsi in energia cinetica e viceversa, ad esempio l'energia potenziale nei muscoli può trasformarsi in energia cinetica del movimento. Termodinamica: scienza che studia le trasformazioni di energia. Primo principio: l'energia interna di un sistema termodinamico isolato non si crea né si distrugge, ma si trasforma, passando da una forma a un’altra. I sistemi biologici sono sistemi aperti ma, considerandoli assieme all'ambiente in cui si trovano, il saldo dell'energia è nullo, come in un sistema isolato. Secondo Principio: quando l'energia si converte da una forma all'altra si libera una parte di energia sottoforma di calore che non può essere più recuperata per svolgere un lavoro. L’Entropia è la grandezza che esprime il disordine in un sistema. | processi spontanei tendono a far aumentare l’entropia di un sistema e si fermano quando l’entropia è massima, ossia quando il sistema ha raggiunto l'equilibrio. L’energia totale (entalpia)di un sistema comprende l’energia utilizzabile (energia libera) e inutilizzabile (entropia moltiplicata per la temperatura del sistema). Quando un sistema compie un lavoro, passa da uno stato iniziale ad un nuovo equilibrio finale. La differenza di energia tra questi due stati corrisponde all'energia disponibile per svolgere il lavoro ed è detta variazione di energia libera, indicata come AG. In una reazione chimica, il AG corrisponde alla differenza tra l'energia libera dei prodotti e quella dei substrati. Per paragonare la variazione di energia tra le reazioni chimiche si utilizza la variazione di energia libera standard o AG®°. Il AG° è la variazione di energia libera di una reazione chimica alla temperatura di 25°C (T = 298 K), pH=7ela pressione 1 atm. CELLULA Le trasformazioni dell'energia che si verificano all’interno delle cellule sono collegate a delle reazioni chimiche. Esistono due tipi di reazioni chimiche: * le reazioni endoergoniche, che per procedere richiedono un apporto di energia. Un esempio è la fotosintesi, Il AG° di queste reazioni è positivo ed esse sono energicamente sfavorite * le reazioni esoergoniche, che al contrario liberano energia. Un esempio è la respirazione cellulare. Il AG° di queste reazioni è negativo ed esse sono energicamente favorite L'insieme di queste reazioni costituisce il metabolismo cellulare. Le reazioni metaboliche sono di due tipi: *reazioni anaboliche, producono molecole complesse a partire da molecole semplici (endoergoniche, cioè richiedono energia); *reazioni cataboliche, demoliscono molecole complesse in molecole più semplici (esoergoniche, cioè liberano energia). ATP molecola formata da nucleotide e 2 gruppi fosfato IPATP viene utilizzato dalle cellule per catturare e trasferire energia libera. Una molecola di ATP è formata dalla base azotata adenina, dallo zucchero pentoso (ribosio) e da tre gruppi fosfato. Le 3 cariche negative nei gruppi fosfato causano repulsione che rende la molecola dell’atp simile ad una molla. | legami fosfato possono essere facilmente spezzati aggiungendo h20. Le reazioni anaboliche e cataboliche sono accoppiate. L’ATP è la molecola che fornisce l'energia per le reazioni accoppiate. L'idrolisi dell'ATP è una reazione esoergonica, la cellula trasferisce il gruppo fosfato su un’altra molecola tramite la fosforilazione, nel quale la molecola fosforilata riceve energia dall’ATP che si trasforma in ADP. L’idrolisi dell’atp provoca lavoro meccanico, chimico e di trasporto. La reazione inversa invece è endoergonica. L’ATP può svolgere due importanti funzioni nelle cellule: «agire da agente accoppiante tra le reazioni endoergoniche e quelle esoergoniche; «essere usato per la fosforilazione dei composti. CATALIZZATORI Sostanze che accelerano la velocità di una reazione senza modificare la natura dei reagenti e dei prodotti. Un catalizzatore agisce sull’energia di attivazione di una reazione. Una reazione si innesca quando si raggiunge una certa soglia nell’energia di attivazione. Maggiori sono la temperatura e la concentrazione dei reagenti, maggiore sarà la quantità di reagenti che raggiunge il valore di energia di attivazione. ENZIMI Sono proteine che funzionano da catalizzatori biologici, ossia permettono alle cellule di portare a termine le reazioni biochimiche essenziali a velocità e temperature compatibili con la vita, abbassando l’energia di attivazione, avvicinando le molecole che devono reagire e indebolendo i legami chimici esistenti. Il sito attivo è il luogo fisico nel quale si inseriscono le molecole dei substrati e dove avvengono le reazioni= affinché ci sia una reazione bisogna superare l'energia di attivazione che serve per spezzare i legami dei reagenti per formarne dei nuovi. Le vie metaboliche comprendono una serie di reazioni intermedie (metabolismo intermedio), che portano alla trasformazione dei reagenti in prodotti finali. Funzionamento Enzimi: substrato si lega al sito attivo dell’enzima tramite legami deboli che cambia la conformazione del sito attivo, dopo di che si forma il complesso enzima-substrato, quindi enzima e substrato sono legati, in questa fase avviene la catalisi. La forma dell'enzima cambia a seconda della temperatura, ad esempio se è bassa non ci saranno abbastanza collisioni tra i reagenti e il sito attivo; se è troppo alta invece, l'enzima perderà le sue funzioni. Inoltre gli enzimi per funzionare hanno bisogno di molecole non proteiche, i cofattori che