Vie metaboliche, direzione e capacità di regolazione

A.A. 2019-2020 appunti del corso di Biochimica

Vie metaboliche, direzione e capacità di regolazione. Limiti imposti dalla termodinamica.

A.A. 2019-2020 appunti del corso di Biochimica

Vie metaboliche, direzione e capacità di regolazione. Limiti imposti dalla termodinamica.

La conoscenza di una via metabolica è completa quando sono noti:

• La localizzazione;
• I substrati e i prodotti.

Ma il funzionamento è noto se sono chiari tutti i processi biochimici intercorrelati.

È importante a tal fine valutare con quale velocità i prodotti finali sono generati e come la via è regolata in base alle richieste variabili della cellula.

La termodinamica di ciascuna tappa catalizzata da un enzima dà informazioni sui prodotti di una via metabolica e sulle sue possibili regolazioni.

Ricordiamo che la variazione di energia libera (ΔG) di un processo biochimico, come nella reazione generica: A + B ↔ C + D dipende dalla variazione di energia libera standard (ΔG°) e dalla concentrazione dei reagenti e dei prodotti: ΔG = ΔG° + RT ln ([C][D]/[A][B]).

All’equilibrio ΔG=0 e l’equazione diventa: ΔG°= -RT ln K_eq.

Quindi il valore di ΔG° può essere calcolato dalla costante di equilibrio e viceversa.

Quando i reagenti sono presenti a concentrazioni vicine a quelle dell’equilibrio: [C]_eq[D]_eq/[A]_eq[B]_eq ≈ K_eq e ΔG ≈ 0.

Ci sono reazioni metaboliche vicine e lontane dall’equilibrio in base ai valori di energia libera.

Reazioni metaboliche vicine all’equilibrio

In questo caso i valori di ΔG sono prossimi allo zero, questo significa che è possibile invertire facilmente la direzione della reazione, modificando il rapporto tra prodotti e reagenti.

Se i reagenti sono in eccesso rispetto alle loro concentrazioni all’equilibrio, la reazione netta procede in una direzione e la reazione è diretta fino a quando l’eccesso dei reagenti non è stato convertito in prodotti ed è stato raggiunto l’equilibrio.

Se i prodotti sono in eccesso, la reazione netta procede in direzione opposta, si dice che la reazione è inversa, in modo da convertire i prodotti in reagenti fino a quando non si raggiunge di nuovo il rapporto delle concentrazioni tipico della reazione in equilibrio.

Gli enzimi che catalizzano reazioni vicine all’equilibrio tendono ad agire velocemente per