Riassunto esame Biochimica, Prof. Cappiello Mario, libro consigliato I principi di biochimica di Lehninger, Albert Lester Lehninger, David L. Nelson e Michael M. Cox

Esercizi di chimica

1) Quanto cloruro ferrico devo sciogliere in 1 L di soluzione per avere una soluzione 0,05 M? Devo pesare 0,05 moli, quindi conoscendo la MM del cloruro ferrico trovo quanti grammi devo pesare per fare la soluzione. Quale volume di detta soluzione devo porre in 100 ml finali per ottenere una soluzione di cloruro ferrico di 2,5 x 10^-3 M? Devo trovare quante volte diluire il mio campione: ho una concentrazione iniziale di 0,05 M e finale di 2,5 x 10^-3 M, faccio il rapporto tra la concentrazione iniziale e finale, viene 20 quindi devo diluire 20 volte. Qual è il volume che mi dà quella diluizione? 100:x=20 quindi x=5. Per preparare questa soluzione devo prendere 5 ml di questa soluzione + 95 ml di acqua per arrivare al volume finale.

2) Quanto solfato rameico pentaidrato devo sciogliere in 0,75 L di acqua per avere una soluzione 2 mM del sale? Devo calcolare quante moli devo porre in 0,75 L per avere una soluzione 2 x 10^-3 M e poi calcolare a quanti grammi corrispondono.

3) Una soluzione 0,1 M di...

NaCl contiene 100 millimoli di NaCl in 1 L di soluzione.

20 microlitri di una soluzione corrispondono a 2 x10^-9 L.

Disponendo di una soluzione 1 M e volendo utilizzarla per preparare una soluzione 100 mM dovrai diluire 10 volte (1/0,1) quindi dobbiamo prelevare 2,5 ml e portarli a 25 ml.

Partendo da una soluzione 78 mM di acetato di sodio si vogliono preparare 100 mL di una soluzione 12 micromolare. Come faresti? 78/0,012 = 6.500 quindi vedo diluire 6500 volte. Devo preparare 100 mL quindi devo prenderne 100/x=6500 x=0,015 mL

L'alcol deidrogenasi catalizza l'ossidazione di alcoli alle corrispondenti aldeidi utilizzando NAD+ come cofattore. Quanti microlitri di una soluzione 0,5 mM di NAD+ bisogna aggiungere ad una miscela di saggio dell'enzima per avere una conc di 70 micromolare, in un volume finale di miscela di saggio di 2 mL? Dobbiamo mettere nella miscela di saggio l'alcol (substrato), il NAD+ (enzima) e un tampone ad un determinato pH (ottimale).

Lezione 22

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mercoledì 16 febbraio 2022

1. Assumendo la completa dissociazione di acidi e basi, calcolare il pH delle seguenti soluzioni di acidi e basi forti:

   • Acido cloridrico 0,01 M -> -log 10^-2 = 2
   • Acido cloridrico 0,1 M -> -log 10^-1 = 1
   • Acido solforico 10^-4 N -> -log 10^-4 = 4
   • Acido solforico 0,05 M -> -log 10^-1 = 1
   • Idrossido di sodio 10^-3 M -> pH = 14 - (-log 10^-3) = 11
   • Idrossido di magnesio 5x10^-5 M -> pH = 14 - (-log 10^-4) = 10

2. Calcolare la concentrazione molare di una soluzione ottenuta sciogliendo 5 grammi di idrossido di potassio in 750 mL di acqua. Qual è il pH di tale soluzione?

3. Qual è la concentrazione molare di una soluzione di acido solforico il cui pH è 2? Per neutralizzare 100 mL di tale soluzione, quale volume di una soluzione di idrossido di sodio 100mM occorre aggiungere? Si consideri l'acido solforico completamente dissociato.

   Neutralizzare significa aggiungere idrossido di sodio fino a

raggiungere la neutralità.

11) Il pK di un acido debole è pH + log A-/HA. È uguale al pH quando la conc della specie dissociata A- è uguale alla conc della specie non dissociata HA. La costante di dissociazione di un acido debole è Ka = 0,0001 M; a quale conc idrogenionica possiamo prevedere di avere il 50% di specie in forma deprotonata? Ad una conc di 0,0001 M.

12) Ad una conc idrogenionica 0,0001 M una specie molecolare si trova per il 50% nella forma deprotonata. Quale sarà il valore del suo pKa?

13) La cisteina ha 3 gruppi ionizzabili caratterizzati dai seguenti valori di pKa: 1,9; 8,4; 10,7. Scrivere le 3 reazioni di ionizzazione ed assegnare ad ognuna il pKa. Scrivere le strutture degli stati ionizzati predominanti a pH 1, pH 4, pH 8 e pH 12. Qual è la carica netta media dell'aa in questi stessi pH?

A pH 1 avremo NH3+, COOH, CH2SH

A pH più alto il gruppo carbossile inizia a perdere protoni, sarà metà protonato e

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ha caricanetta nulla. Considerando la glicina, i gruppi che possono contribuire alla carica sono il carbossilico e l'amminico. Possiamo fare un esperimento in cui partendo da un pH molto basso, cominciamo ad aggiungere una base e vediamo come varia il pH aggiungendola. Si ha una curva come in figura, c'è una fase di plateau in cui il pH aumenta poco per aggiunta di base, poi abbiamo una brusca impennata, poi un'altra fase in cui il pH non aumenta e poi un'altra impennata e così via. I 2 plateau corrispondono ai 2 pK dei 2 gruppi detti prima (del carbossile a pH più basso, del gruppo amminico a pH più alto). Una specie che può dissociarsi ha la massima capacità di dissociarsi in corrispondenza del suo pK, qui lo vediamo bene perché per aggiunta di NaOH il pH aumenta di poco. Una specie che può dissociarsi funziona bene da tampone in una zona vicina al suo pK, al suo pK ha il massimo potere tamponante; se ci spostiamo (si dice...

Il carbossile protonato ha carica netta +1, la specie intermedia ha carica netta 0, la specie con il gruppo amminico deprotonato ha carica netta -1. La specie con carica netta 0 si trova tra il pK del carbossile e il pK del gruppo amminico (il punto isoelettrico si trova lì). Se facciamo la media dei 2 valori di pKa troviamo il punto isoelettrico. Una specie NON ha il massimo potere tamponante al punto isoelettrico, anzi in corrispondenza di questo punto il potere tamponante è minimo. C'è massimo potere tamponante in corrispondenza dei valori di pKa.

Se volessi fare un tampone usando la glicina, che tamponi potrei preparare? Posso fare un tampone che va da 1 a 3,5 (1 unità di pH sopra e 1 sotto a pK 2,3) o un tampone che va da 8,5 a 10,5 (1 unità di pH sopra e 1 sotto a pK 9,6).

Lezione 23 Pagina 1062 lunedì 13 dicembre 2021 16:02

15) Determinare il punto isoelettrico della istidina, sapendo che i pKa del gruppo alfa-carbossilico, alfa-amminico e N-imidazolico

Sono rispettivamente 1,8; 9,3; 6,0. I 3 gruppi che possono protonarsi sono il carbossilico, l'amminico e l'anello imidazolico. Il pK 1,8 sarà attribuibile al gruppo carbossilico, il pK 9,3 al gruppo amminico, il pK 6 all'anello imidazolico (catena laterale).

Partiamo da un pH molto basso (sotto 1,8): il carbossile sarà protonato, il gruppo amminico sarà protonato e anche l'anello imidazolico lo sarà. Aumentiamo il pH: a 1,8 il gruppo carbossilico sarà metà protonato e metà deprotonato. Se aumentiamo ancora il pH e ci avviciniamo a pH 6, inizia a deprotonarsi l'anello imidazolico; quando siamo a 6 sarà metà e metà. Aumentando ancora il pH e ci avviciniamo a 9,3 comincerà a deprotonarsi il gruppo amminico.

La prima forma ha carica netta +2, quella sotto +1, la terza 0, l'ultima -1. La forma che ha carica netta 0 è la terza, per determinare il pI dobbiamo fare la media tra 6 e 9,3.

(dobbiamo guardare i processi che portano alla forma che ha carica netta 0).

(6 + 9,3)/2 = 7,65 pI

Non è la media di tutti i pKa, è la media dei 2 processi di protonazione / deprotonazione che portano alla forma con carica netta 0. In foto vediamo la curva di titolazione dell'istidina, in corrispondenza del pI funziona male il potere tamponante dell'istidina (poiché a piccole aggiunte di OH si hanno notevoli cambiamenti di pH).

pI è la media tra i 2 pK che portano alla forma con carica netta 0

Lezione 23 Pagina 1073 lunedì 13 dicembre 2021 16:16

16) Scrivere la formula di struttura e calcolare il pI teorico di questo tetra peptide: lisil-alanil-glutammil-istidina. Lys-Ala-Glu-His

I gruppi che possono andare incontro a protonazione/deprotonazione in questo tetra peptide sono 5: l'anello imidazolico dell'istidina, il glutammato, la lisina, l'ammino terminale (della lisina) e il carbossiterminale (dell'istidina). Questo è il tetra

peptide. Per trovare il pI dobbiamo vedere qual è la forma con carica netta 0. I pK che dobbiamo considerare sono: il pK dell'ammino terminale, del carbossi terminale, della lisina, del glutammato e dell'anello imidazolico dell'istidina. Questi rispettivamente sono: 9,1; 1,8; 10,5; 4,1; 6,0.

Individuiamo la forma che ha carica netta 0: a pH inferiore a 1,8 tutti i gruppi sono protonati e avremo carica netta +3; se si deprotona il carbossi terminale la carica netta sarà +2; andando avanti si deprotona il carbossile del glutammato e la carica netta è +1; poi si deprotona l'anello imidazolico dell'istidina e avremo carica netta 0; poi si deprotona il gruppo amminico terminale con carica netta -1; infine deprotonandosi il gruppo amminico della lisina avremo carica netta -2.

La specie con carica netta 0 si ottiene per deprotonazione dell'anello imidazolico del peptide.

Lezione 23 Pagina 1084 domenica 20 febbraio 2022 10:03