Riassunto esame chimica e propedeutica biochimica, Prof. Turco Maria Caterina, libro consigliato Chimica e Biochimica per le lauree triennali, Samara, Paroni

Lezione 3 Biochimica

Le reazioni chimiche

• Aspetto quantitativo
  • Stechiometria
• Aspetto energetico
  • Termodinamica
• Analisi della velocità
  • Cinetica

Termodinamica: branca della chimica che si occupa dello studio delle variazioni energetiche e del trasferimento di energia da una sostanza ad un'altra.

• Con i principi della termodinamica possiamo
  • perché alcune reazioni sono veloci e altre no
  • perché alcune si completano ed altre no
  • quanto velocemente arriviamo all'equilibrio

Esistono processi fisici e chimici spontanei, che avvengono indipendentemente dalla nostra volontà:

• Processi spontanei (a T ambiente)
  • Un gas si espande nel vuoto
  • L'acqua evapora
  • Cloruro di sodio si scioglie in acqua
  • Il ferro si arrugginisce all'aria
• Processi non spontanei (a T ambiente)
  • Ossigeno + Azoto = monossido di azoto
  • Solidificazione dell'acqua

Spontaneità e velocità di una reazione non sono collegate, varia con la temperatura.

Reazione chimica = rottura vecchi legami e formazione nuovi legami

Reagenti → variazione di energia chimica potenziale → trasferimento e scambio di calore o lavoro tra sistema e ambiente →

Entalpia (H)

contenuto termico del sistema che sta reagendo: numero e tipi di legami chimici dei reagenti e dei prodotti.

Reazione esotermica → Rilascia calore

ΔH < 0

Reazione endotermica → Assume calore

ΔH > 0

ΔH = H_prodotti - H_reagenti

Reazioni esotermiche

- produzione di calore (trasferimento di energia dal sistema all'ambiente)

ΔH < 0

T° del sistema aumenta.

Reazioni endotermiche

- assorbimento di calore (trasferimento di energia dall'ambiente al sistema)

ΔH > 0

T° del sistema diminuisce.

Il fattore energetico (ΔH) è importante nel determinare lo svolgimento delle reazioni chimiche. Tuttavia molte reazioni endotermiche sono spontanee. *

• Tutti i processi endotermici spontanei hanno una caratteristica in comune:

• un aumento della libertà di movimento delle particelle → il disordine

DISORDINE → ENTROPIA (S)

→ aumento del disordine interno → aumento di entropia

• ENTALPIA

• ENTROPIA

Variazione di entropia di una trasformazione:

differenza tra entropia di formazione dei prodotti ed entropia di formazione dei reagenti

ΔS = S_prodotti - S_reagenti

Gli enzimi hanno diversi compartimenti nella cellula per tenere separati i substrati o i prodotti di reazione tra loro in competizione.

• MITOCONDRI
• Citosol
• Lisosomi
• Nucleo

Ciclo di Krebs

Ossidazione acidi grassi

Decarbossilazione piruvato

Glicolisi

Via pentoso fosfati

Sintesi e acidi gr.

Degradazione biomolecole complesse

Sintesi DNA e RNA

L'enzima non modifica l'energia libera complessiva della reazione e non modifica

L'equilibrio della reazione, ma abbassa l'energia

Libera di attivazione della reazione.

L'attività di un enzima è influenzata da:

• Temperatura
• Forza ionica nel mezzo
• PH
• Interazione con piccole molecole

L'enzima aumenta la velocità della reazione, la temperatura aumenta, essa inattiva l'enzima e la velocità di reazione si abbassa.

Diversi enzimi si attivano e inattivano a valori diversi di pH.

Modelli di inibizione:

• Competitiva
• Incompetitiva
• Non competitiva

Allosterismo

Un modulatore modifica la conformazione dell'enzima rendendolo più o meno attivo nei confronti del substrato

• Interazione positiva
• Interazione negativa

Stimolatore

Inibitore

Una cellula ha bisogno di un "sistema" che le permetta:

• Di sintetizzare molecole da molecole semplici utili alla biologia per svolgere funzioni:
• Richiede energia
• Di generare energia per il movimento, il suo equilibrio termico ecc.

Feedback negativo

Inibizione allosterica dell'enzima da parte di uno o più dei suoi prodotti (molti prodotti delle vie metaboliche sono inibitori degli enzimi della stessa via metabolica).

Controllo del flusso dei metaboliti

Attraverso regolazione degli enzimi

Gli enzimi cellulari sono utili in biochimica clinica: numerose malattie che comportano un danno tessutale hanno come effetto un aumento della liberazione di enzimi intracellulari nel plasma verificabile con le analisi del sangue (marcatori).

Il sistema è l'accoppiamento di reazioni esoergoniche ed endoergoniche sintesi/degradazione

(catabolismo e anabolismo) (presi totalmente)

Non tutte le reazioni avvengono contemporaneamente, le energie della catabolismo vengono conservate trasformando ADP in ATP, che fornisce la sua energia tramite idrolisi di 1 gruppo fosfato per l'anabolismo.

Accoppiamento energetico via ATP