Principi di chimica organica

Energia e metabolismo

Energia —> capacità di fare un cambiamento.

Nelle reazioni gli atomi hanno abbastanza energia per combinarsi tra loro. Esistono due tipi di energie:

• Energia potenziale —> associata alla posizione.
• Energia cinetica —> associata al movimento.

Tutte le reazioni avvengono in un momento chiamato metabolismo.

Principi della termodinamica

1 principio di termodinamica: l’energia si trasforma, ma non si crea né si distrugge.

2 principio di termodinamica: una parte di energia viene spesa per fare lavoro, l’altra parte viene trasformata in calore. Il calore = una forma di energia associata al disordine = Entropia —> disordine di un sistema.

Energia totale = energia utilizzabile + energia inutilizzabile.

Entalpia. Energia libera entropia* temperat.

Energia libera: se il valore è negativo vuol dire che libera energia, se il valore è positivo vuol dire che è necessario fornire energia.

Il metabolismo

Il metabolismo comprende reazioni:

• Cataboliche —> demoliscono sostanze complesse in sostanze più piccole. Sono esoergoniche, ossia possono avvenire spontaneamente. Libera energia. (Ossidazione glucosio).
• Anaboliche —> assemblano sostanze piccole in sostanze più grandi. Sono endoergoniche, ossia non possono avvenire spontaneamente. Necessitano energia. (Sintesi proteina).

Per catturare o trasferire energia le cellule usano energia, sotto forma di ATP.

L’ATP è un nucleotide formato da zucchero (ribosio) + base azotata (adenina) + 2 gruppi fosfato.

Se viene idrolizzata (+ H2O) libera energia e può donare un gruppo fosfato.

Idrolisi ATP —> produce energia libera (esoergonica) ATP + H2O = ADP + P + energia.

Sintesi ATP —> necessita energia (endoergonica) che viene presa dalle reazioni che avvengono nella cellula. ADP + P + energia = ATP + H2O.

Queste due reazioni formano un ciclo perché necessitano una dell’altra. L’energia liberata dall’idrolisi servirà poi per la sintesi di una nuova ATP. Per cui possiamo dire che l’ATP svolge il ruolo di agente accoppiante.

Energia di attivazione e catalizzatori

In una reazione tra i reagenti e i prodotti esiste una barriera energetica che ostacola la reazione, per superare questa barriera c’è bisogno di una energia di attivazione = energia minima per far avvenire la reazione.

Questa energia viene presa dal movimento delle molecole, riscaldando il sistema o grazie ai catalizzatori che sono enzimi (proteine) e riboenzimi (molecole RNA).

In una reazione dove ci sono gli enzimi, i reagenti = substrati. Le cellule hanno milioni di enzimi e ogni enzima ha una sua funzione specifica a seconda della reazione e del substrato che andrà a legare.

Come lavorano gli enzimi?

Il substrato e l’enzima si avvicinano, il substrato si lega al sito attivo —> dove avviene la catalisi, e si forma l’enzima-substrato. Si liberano poi i prodotti e l’enzima ritorna allo stato iniziale.

Enzimi = servono ad abbassare la barriera energetica e a far aumentare la velocità della reazione.

Durante la formazione l’enzima-substrato si rompe o formano nuovi legami in 2 modi:

• I substrati, essendo in libero movimento, vengono orientati dagli enzimi.
• L’enzima mette in tensione la molecola del substrato.

Gli enzimi sono molto più grandi dei substrati, e possono perciò selezionare il substrato a seconda dei gruppi funzionali + alcuni possono anche cambiare forma, dopo aver legato il substrato grazie all’adattamento indotto.