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REAZIONI COMUNI ELENCO:
⿻ Spezzano o formano legami carbonio-carbonio
⿻ Isomerizzazioni, eliminazioni
⿻ Reazioni che formano radicali liberi (molecola molto reattiva che possiede elettroni in più)
⿻ Trasferimento di gruppi chimici
⿻ Ossidoriduzioni
Trasferimento di gruppi chimici → →
Trasferimento di gruppi fosfato staccati 102 residui fosfato dall’ATP residui attaccati su altre molecole→
Ad esempio: Nella chinasi avviene un trasferimento di ATP sul glucosio glucosio 6-fosfato
Regolazioni importanti per il metabolismo e processi di regolazione funzionale delle proteine. Le molecolecariche non passano attraverso la membrana: legando fosfato al glucosio non può uscire.
➔ Cambiano le condizioni chimico-fisiche della molecola fosforilata
Reazioni di ossidoriduzione
Reazioni in cui si ha un trasferimento di e- da una specie chimica ad un’altra
Specie che si riduce:
Specie che si ossida accetta gli elettroni
Cede elettroni(molecola riducente) (molecola
ossidante)Legame covalente: legame forte, due atomi sono uniti grazie alla condivisione di due elettroni di legame.Scissione omolitica: ogni atomo derivato dalla rottura porta con sé un elettrone (ogni atomo riprende il suo elettrone condiviso nel legame)Scissione eterolitica: uno dei due atomi trattiene entrambi gli elettroni, si formano ioni.Gruppi nucleofili: gruppi ricchi di elettroni in grado di donarli quindi attraggono i "nuclei", sono acqua, alcol, ammine...Gruppi elettrofili: sono gruppi che accettano elettroni perché non ne hanno (H+)Trasferimento di un gruppo fosfatoDonatore è molto spesso ATP, importantissime reazioni per il metabolismo operate da enzimi dette chinasiOSSIDORIDUZIONE: reazione con trasferimento di elettroni, fondamentale nel processo catabolico, degradazione di composti ed estrazione di energia (nella glicolisi il glucosio si ossida) L'atomo che perde elettroni si dice che si ossida L'atomo che ottieneelettroni si dice che si riduce. Quindi: - La specie chimica che si ossida è detta riducente (fa ridurre l'altra) - La specie chimica che si riduce è detta ossidante (fa ossidare l'altra) Il glucosio nella glicolisi è ossidato ed è riducente. STATI DI OSSIDAZIONE: quando un atomo di carbonio si lega ad un altro atomo, gli elettroni di un legame covalente sono condivisi ma possono essere spostati verso l'atomo più elettronegativo (ovvero in grado di attrarre di più gli elettroni, quella a destra della tavola periodica) HReazioni di deidrogenazione
Le reazioni in cui una molecola viene ossidata togliendo gli elettroni sotto forma di atomi di H, producono quindi ioni H+ ed elettroni liberi. Ogni elettrone staccato viene chiamato EQUIVALENTE REDUCENTE (=elettroni che se attaccati da un'altra parte riducono)
Gli elettroni che si liberano vengono trasferiti su molecole che sono trasportatori di elettroni specializzati➔ Trattengono energia chimica poi utilizzata per costruire ATP
NB gli enzimi, talvolta si uniscono ad altri componenti:
- COFATTORI: Molecole organiche o ioni che si uniscono agli enzimi per permettergli di funzionare
- TRASPORTATORI DI E-: Molecole organiche che nelle reazioni redox agiscono legando elettroni Che si fanno carico degli E- liberati e li trasferiscono in un macchinario in grado di accumulare energia
NAD: nicotinammide adenin dinucleoide
NADP: NAD fosfato
Queste sono vitamine
formare un nuovo composto. Questo processo è chiamato reazione di trasferimento di gruppi fosfato. NAD+ e NADP+ sono coenzimi essenziali per molte reazioni biochimiche. NAD+ è la forma ossidata, mentre NADH è la forma ridotta. Questi coenzimi sono responsabili del trasferimento di elettroni nelle reazioni di deidrogenazione. Nelle reazioni di scissione osmotica, ogni atomo si separa dal legame sotto forma di un radicale e porta con sé un solo elettrone. Nelle reazioni di scissione eterolitica, uno dei due atomi trattiene entrambi gli elettroni del legame. Un altro principio fondamentale è che molte reazioni biochimiche coinvolgono interazioni tra nucleofili ed elettrofili. I nucleofili reagiscono con gli elettrofili, cedendo loro elettroni. Gli elettrofili sono sostanze che cercano elettroni, mentre i nucleofili sono sostanze che cercano altri nuclei perché non ne hanno per le cariche negative. Il trasferimento di un gruppo acilico su un gruppo di carbonio di solito comporta un intermedio tetraedrico. Questo è un processo comune nel metabolismo, in cui un buon gruppo uscente attacca un intermedio metabolico per formare un nuovo composto.attivare l'intermedio per successive reazioni. I numerosi enzimi che catalizzano il trasferimento di un gruppo fosforico dall'ATP vengono chiamate chinasi. L'esochinasi, per esempio, rimuove un gruppo fosforico dalla tipi per inserirlo nel glucosio.
Reazioni di ossido riduzione
Reazioni di ossidoriduzione
Gli atomi di carbonio possono trovarsi in 5 stati di ossidazione. Nel corso di molte ossidazioni biologiche un composto perde due elettroni e due ioni idrogeno. Queste reazioni sono comunemente chiamate deidrogenazioni e gli enzimi che la catalizzano sono chiamati idrogenasi. Ogni ossidazione è accompagnata da una riduzione nella quale un accettore di elettroni acquista gli elettroni rimossi dall'ossidazione. Le vie cataboliche sono sequenze di reazioni ossidative che consistono nel trasferimento di elettroni dalle molecole combustibili attraverso una serie di trasportatori di elettroni fino all'ossigeno.
In questa deidrogenazione, due elettroni e due ioni idrogeno sono
Rimossi dal carbonio 2 del lattato, un alcol, formando piruvato, un chetone. Nella cellula, questa reazione è catalizzata dalla lattato deidrogenasi e gli elettroni sono trasferiti a un cofattore (molecole organiche che funzionano insieme agli enzimi come trasportatori di elettroni) chiamato nicotinammide adenin dinucleotide. Questa reazione è reversibile.
GLICOLISI, GLUCONEOGENESI E VIA DEL PENTOSIO FOSFATO
Il glucosio è la molecola principale dal punto di vista metabolico che degradandosi viene trasformata in molecole sempre più semplici liberando energia. La glicolisi è la più importante forma di energia ma anche per numerose cellule che utilizzano solamente il glucosio per funzionare.
Negli animali e nelle piante vascolari il glucosio ha quattro destini principali:
- Può essere utilizzato per la sintesi di polisaccaridi complessi destinati allo spazio extracellulare
- Può essere immagazzinato nella cellula sotto forma
dipolisaccaridi o saccarosio
essere ossidato a composti a tre atomi di carbonio come il piruvato
essere ossidato attraverso la via del pentosio fosfato per produrre il ribosio 5 fosfato.
Tutte le cellule dell'organismo utilizzano glucosio come fonte energetica Alcuni tessuti lo usano come unica fonte:
- cellule nervose
- eritrociti
- midollare renale
Epimeri Glucosio espermatozoi galattosio sui sumeri ma
Ne consegue che l'organismo deve SEMPRE avere a disposizione un adeguato apporto di glucosio per soddisfare l'esigenza di questi organi. Tutti gli zuccheri hanno la caratteristica di essere poli alcool. Gli zuccheri non sono costituiti solo da sei atomi di carbonio ma anche quattro o 5 (esosi, pentosi). La glicolisi NON rappresenta la degradazione complessiva del G ed
Fonti di glucosio:
- Alimentazione (amido, glicogeno)
disaccaridi, zuccheri semplici) estrae solo una parte dell'energia
Sintesi in alcuni tessuti (gluconeogenesi) potenziale contenuta nella molecola
Nella glicolisi una molecola di glucosio viene degradata mediante una serie di reazioni catalizzate da enzimiche producono due molecole di un composto a tre atomi di carbonio. La glicolisi è la via centrale per il catabolismo del glucosio. la demolizione del glucosio è la sola fonte di energia metabolica in alcuni tessuti dei mammiferi. Per fermentazione si intende la degradazione anaerobica di glucosio o di altri nutrienti per ottenere energia.
Fase preparatoria della glicolisi:
Fase energetica della glicolisi:
Attraverso 4 reazioni il glucosio Le due molecole di gliceraldeide Fase preparatoria (6C) viene metabolizzato a due 3-P vengono metabolizzate il G è modificato, consumando molecole di gliceraldeide 3-P attraverso 5 reazioni.
prodotto finale sono dueenergia maggiore rispetto a ⿻ In questa fase non si libera molecole di piruvato (3C).quella impegnata energia ma si investono ⿻ In questo processo due reazioni(consumano) 2 ATP al fine di liberano energia sufficiente aattivare le molecole per laFase energetica produrre 2 ATP per ognisuccessiva degradazionesi recupera l’energia impegnata nella molecola di glic 3-P.prima fase generando un guadagno ⿻ La prima reazione, esochinasi, ⿻ Il risultato finale: 2 piruvato 4netto di 2 ATP e 2 NADH+H+ Il blocca il glucosio all’interno ATP 2 NADH +H+glucosio viene convertito in due della cellula.molecole di piruvatoLa demolizione del glucosio avviene in 10 tappele prime 5 delle quali costituiscono la fasepreparatoria.1. Il glucosio viene prima fosforilato alivello del gruppo ossidrilico sul C-62. Il D- glucosio 6 fosfato così formatoviene convertito D- glucosio 6 fosfato3. Chi viene ancora fosforilato questavolta sul C-1, generando il D- fruttosio1,6- bisfosfato (In entrambe le tappe di fosforilazione il donatore dei gruppi fosforici è l'ATP)
- il fruttosio 1-6 bisfosfato viene successivamente scisso in due molecole a tre atomi di carbonio:
- il diidrossiacetone fosfato
- la gliceraldeide 3-fosfato
- Il diidrossiacetone fosfato viene isomerizzato in una seconda molecola di gliceraldeide 3-fosfato
- Sono state utilizzate due molecole di ATP per poter scindere la molecola di glucosio in due triosi fosfato. Il guadagno energetico inizia nella fase di recupero energetico della glicolisi.
- Ogni molecola di gliceraldeide 3-fosfato viene ossidata e fosforilata dal fosfato inorganico formando 1,3-bisfosfoglicerato.
- (Tappa fino alla 10) - L'energia viene rilasciata quando le due molecole di 1,3-bisfosfoglicerato sono convertite in due molecole di...