Composti ad alta energia e le scoperte di Lipmann

A.A. 2019-2020

Appunti del corso di Biochimica

• COMPOSTI AD ALTA ENERGIA
• Le scoperte di Fritz Lipmann

A.A. 2019-2020

Appunti del corso di Biochimica

• COMPOSTI AD ALTA ENERGIA
• Le scoperte di Fritz Lipmann

L’energia non può essere creata né distrutta, ma può essere trasformata.

Le reazioni metaboliche che avvengono nella cellula convertono una forma di energia in un’altra. Spesso è coinvolta l’energia dei legami chimici, ma le cellule possono avere a che fare anche con energia termica, energia luminosa, energia meccanica, energia elettrica, energia dei gradienti di concentrazione, e così via.

Gli organismi catturano l’energia libera rilasciata dalla degradazione delle sostanze nutrienti sotto forma di composti “ad alta energia” quali l’ATP, la cui demolizione viene utilizzata per alimentare le reazioni endoergoniche. L’alta energia dell’ATP è correlata all’ampia variazione negativa in energia libera dovuta all’idrolisi dei suoi gruppi fosfoanidridici. Vediamo due esempi di reazioni ossidative

Il glucosio è un combustibile metabolico, la reazione di completa ossidazione:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O

libera una notevole quantità di energia:

ΔG°’ = –2850 kJ · mol^–1

Il palmitato, un acido grasso tipico, la completa ossidazione:

C₁₆H₃₂O₂ + 23 O₂ → 16 CO₂ + 16 H₂O

è ancora più esoergonica:

ΔG°’ = –9781 kJ · mol^–1

Il metabolismo ossidativo procede a tappe, quindi l’energia liberata può essere accumulata in una forma utilizzabile in corrispondenza di ciascuna reazione esoergonica del processo totale. Questi “pacchetti” di energia sono conservati per la sintesi di pochi tipi di intermedi “ad alta energia”, la demolizione esoergonica fornisce poi l’energia necessaria per processi endoergonici. Gli intermedi costituiscono quindi una sorta di “moneta” con la quale le reazioni che producono energia libera, come l’ossidazione del glucosio o l’ossidazione degli acidi grassi, “pagano” i processi che consumano energia libera nei sistemi biologici. Le monete energetiche usate dalla cellula sono:

• i composti fosforilati come quelli del nucleotide ATP;
• composti contenenti legami tioestere;
• coenzimi ridotti come il NADH.

Ciascuno di questi rappresenta una fonte di energia libera che la cellula può usare in vari modi, tra i quali la stessa sintesi di ATP.