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Biochimica II – Lezione 1 – Slides Appunti scolastici Premium

Slides di Biochimica II sulla Lezione 1 del prof. Camici. Nello specifico gli argomenti trattati sono i seguenti: Il fenomeno della VITA, L’uomo è un sistema eterotrofo, Organismi differenti utilizzano differenti modalità per ottenere carbonio ed energia, ecc.

Esame di Biochimica II docente Prof. G. Camici

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ESTRATTO DOCUMENTO

L’ENERGIA: Tuffandosi converte l’energia

Il tuffatore sul trampolino ha potenziale in energia cinetica

più energia potenziale

Una forma di

energia può

essere convertita

in un’altra

Se risale i gradini converte Quando si troverà

l’energia cinetica fornita dai nell’acqua la sua energia

muscoli in energia potenziale potenziale è diminuita

AT

ATP P

Organismo

C H O + 6O 6CO + 6H O + 640 kcal/mole

6 12 6 2 2 2

Se si brucia glucosio in presenza di aria si

produce solo calore (+ H O e CO )

ATP 2 2

Se il glucosio viene metabolizzato da un

ATP organismo aerobio, si formano ugualmente

H O e CO , ma una parte dell

’ energia in

2 2

esso contenuta viene conservata

ATP sottoforma di ATP che, a sua volta, è usato

dall

organismo per produrre lavoro utile !

ATP

Il METABOLISMO:

• è la capacit

à di acquisire energia e di usarla per i fini

propri della vita

• è l

’ insieme di tutte le reazioni chimiche che

avvengono nella cellula

• implica interazioni tra biomolecole

Due tipologie di metabolismo:

1. CATABOLISMO

2. ANABOLISMO

Catabolic vs anabolic metabolic pathways

Catabolic pathways

• Anabolic pathways

produce energy by consume energy to

breaking down build the components

ingested or stored of the cell

fuel molecules

Metabolism Catabolic Reactions provide the energy that

drives Anabolic Reactions forward

Catabolic reaction

in

Coupling

Energy Anabolic reaction

IL METABOLISMO

BIOSINTESI

ATP

amino acidi proteine

nucleotidi acidi nucleici (DNA/RNA)

trigliceridi

glicerolo + acidi grassi glicogeno

glucosio colesterolo

acetil-Coa ADP + Pi

L’ATP è necessario per tutte le biosintesi, cioè per costruire molecole più grandi

o più complesse a partire da molecole più piccole. Alcune biosintesi sono

schematizzate sopra, ma nella cellula ne avvengono molte altre.

Nelle biosintesi (Anabolismo) l’ATP viene trasformato in ADP e fosfato

inorganico (Pi). In alcuni processi biosintetici viene trasformato in AMP e

pirofosfato inorganico (PPi). LAVORO

ATP

muscoli lavoro meccanico

pompa sodio/potassio lavoro di trasporto ionico

trasporto attivo

diversi carriers di metaboliti

calore

ADP + Pi

L’ATP viene utilizzato per compiere ogni tipo di lavoro delle cellule

o dell’organismo. Alcuni tipi di lavoro sono indicati sopra, insieme

alla generazione di calore.

Durante il lavoro l’

’ ATP si trasforma in ADP e fosfato inorganico (Pi)

l

Le principali vie di utilizzazione dell ’

ATP

Attivazione dei substrati (accopiamento dell’idrolisi dell’ATP

con reazioni endoergoniche)

Strutturazione nativa (Folding) delle proteine

Gradienti di concentrazione ai due lati di una membrana

(pompe iniche di membrana, as es. pompa sodio-potassio)

Contrazione muscolare

Ogni altro tipo di lavoro cellulare

CATABOLISMO E ANABOLISMO

I processi catabolici convertono gli alimenti

combustibili in energia cellulare

:

Combustibili CO + H O + energia

(carboidrati, grassi, ..) 2 2

I processi anabolici generano molecole complesse da

molecole semplici , usando l ’ energia :

Energia + piccole Molecole Molecole complesse

CATABOLISMO:

Il

provvede alla degradazione delle sostanze energetiche

(carboidrati, grassi, proteine)

Nell’uomo è sostenuto da vie metaboliche in genere

ossidative che demoliscono, tappa dopo tappa, le

differenti sostanze energetiche trasformanondole in

anidride carbonica acqua.

ed

Tuttavia dette trasformazioni non generano solo calore.

Una parte dell ’ energia

considevole (40 - 50 %)

contenuta in queste sostanze (1 g di carboidrati contiene

circa 4 Kcal mentre 1 g di grassi ne contiene circa 9)

viene utilizzata per costruire ATP.

ATP

ANABOLISMO

L

’ :

è quella parte del metabolismo che determina la

costruzione di molecole più complesse a partire da

molecole più semplici (Biosintesi). Ad esempio, le

proteine, gli acidi nucleici, i trigliceridi, i fosfolipidi di

membrana, i carboidrati complessi come il glicogeno e

molte altre biomolecole vengono costruite nella cellula

mediante l’anabolismo.

Esso è costituito da vie metaboliche che utilizzano

ATP

l’energia dell’ cellulare e, frequentemente, il potere

NADPH.

riducente del NADPH

VIE METABOLICHE

Il metabolismo consiste in parecchie

accoppiate ,

reazioni connesse l ’ una

all ’ altra da un metabolita comune

Vie metaboliche

Nella cellula le vie metaboliche sono regolate

(regolazione a feed

- back (negativa)

(regolazione forward (positiva)

Esempi di vie cataboliche:

Via metabolica Composti degradati nella via

Glicolisi carboidrati (glucosio, fruttosio, galattosio etc.)

β acidi grassi

- ossidazione (ac. palmitico, ac. stearico etc.)

Glicogenolisi glicogeno

Ciclo di Krebs acetile (CH CO; entra nel ciclo come acetil-CoA)

3

Esempi di vie anaboliche:

Via metabolica Composti sintetizzati

Gluconeogenesi carboidrati (glucosio)

Biosintesi degli acidi grassi acidi grassi (ac. palmitico.)

Biosintesi del colesterolo steroidi

Biosintesi proteica proteine

Biosintesi dei polinucleotidi DNA & RNA

Mappa del metabolismo

(da: Kyoto Encyclopedia of

Genes and Genomes

www.genome.ad.jp/kegg)

In questa mappa, ogni punto

rappresenta un intermedio;

ogni linea rappresenta un

enzima che agisce su un

intermedio, trasformandolo in

un altro metabolita

Le vie metaboliche sono localizzate in

specifici compartimenti cellulari .

Bioenergetica

UNIVERSO TERMODINAMICO Un sistema isolato non

scambia né energia né

Ambiente materia con l’ambiente

Un sistema chiuso

scambia energia, ma non

Sistema isolato materia con l’ambiente

Un sistema aperto

scambia sia energia che

materia con l’ambiente

Tutti

Sistema chiuso gli organismi

sono sistemi aperti

Ambiente materia

energia

Sistema aperto

LA PRIMA LEGGE DELLA

TERMODINAMICA

La quantità di energia dell’universo è costante

Una forma di energia può essere convertita in

un’altra, ma non può essere creata né distrutta

Forme: chimica, elettrica, calore, etc...

L’energia può essere conservata per un uso futuro

La seconda legge della

termodinamica

L

’ universo tende ad essere sempre pi ù disordinato :

I n tutti i processi naturali l ’ entropia tende ad aumentare

.

C H O + 6 O 6 CO + 6 H O

6 12 6 2 2 2

glucosio

Minore entropia Maggiore entropia

What is ∆S?

Entropy is a measure of

randomness or disorder

Low order,

High order, High entropy

Low entropy

First Law of Thermodynamics:

Transducers Energy can be neither created nor destroyed

Therefore, energy “generated” in any system is energy

that has been transformed from one state to another

(e.g., chemically stored energy transformed to heat)

Energy Second Law of Thermodynamics:

are Efficiencies of energy transformation never equal 100%

Organisms Therefore, all processes lose energy, typically as heat,

and are not reversible unless the system is open & the

lost energy is resupplied from the environment

Conversion to heat is the ultimate fate of chemical energy

Organisms are Energy Transducers

st

Organisms take in energy & transduce it to new forms (1 law)

nd

As energy transducers organisms are <100% efficient (2 law)

Organisms employ this energy to:

• Grow

• Protect Themselves

• Repair Themselves

• Compete with other Organisms

• Make new Organisms (I.e., babies)

In the process, organisms generate waste chemicals & heat

Organisms create local regions of order at the expense of the

total energy found in the Universe!!! We are Energy Parasites!

ENERGIA LIBERA DI GIBBS

(G)

∆ ∆ ∆

G = H – T S

In un sistema biologico ( a temperatura e pressione

costanti) le variazioni di energia libera ( G), di entalpia

∆ ∆

( H) e di entropia ( S) sono tra loro correlate ”

Le cellule hanno bisogno di energia libera

Nelle reazioni chimiche, la variazione di energia

libera standard è direttamente correlata alla costante

di equilibrio 0

∆ G’ = -RTl K’

n eq

Il simbolo [ ] indica che i parametri G e K sono

riferiti ai sistemi biologici (pH = 7)

0

∆ G’ = -RTl K’

n eq

La variazione di energia libera (∆

G) dipende dalle

concentrazioni reali dei reagenti e dei prodotti

contenuti nella cellula


PAGINE

84

PESO

6.22 MB

AUTORE

flaviael

PUBBLICATO

+1 anno fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Biotecnologie mediche e farmaceutiche
SSD:
Università: Firenze - Unifi
A.A.: 2012-2013

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher flaviael di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biochimica II e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Firenze - Unifi o del prof Camici Guido.

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