L'energia libera

L’energia libera

Bilancio energetico nella sintesi dell’ATP e liberazione di calore

L’energia libera

Bilancio energetico nella sintesi dell’ATP e liberazione di calore

L’energia libera è l’energia che, in un processo spontaneo, si rende libera e disponibile per essere trasformata in lavoro esterno al sistema.

Deriva da variazioni di entalpia a cui si sottrae l’energia utilizzata per variare l’ordine del sistema (ΔS) alla temperatura T:

ΔG = ΔH - TΔS

Il vivente cresce e aumenta la sua organizzazione, la sua energia interna U e la sua energia libera G, mentre riduce la sua entropia S

In seguito, mantiene costantemente se stesso, lontano dal suo equilibrio (la morte).

Permane in un disequilibrio stazionario, mantenendo alta la U acquisita e bassa S.

La sua G (la possibilità di compiere lavoro) è elevata

il vivente disgregandosi si mette in equilibrio; la disgregazione mette a disposizione energia libera sia perché il processo comporta un aumento di entropia sia perché diminuisce l’energia interna del sistema

La vita è un processo di costanti cambiamenti e, a livello molecolare, si possono identificare alcuni fondamentali processi:

• Sintesi: composto A+composto B → composto C
• Lisi: composto P → composti Q+R
• Trasporto: molecola X_ambiente1 → molecola X_ambiente2
• Associazione/Dissociazione: A+B ⇄ C

Il segno di ΔG indica la spontanea direzione di una reazione:

• ΔG < 0, va avanti
• ΔG > 0, al contrario
• ΔG = 0, equilibrio

Una reazione sfavorevole può procedere se è accoppiata ad una favorevole

ΔG = ΔH - TΔS

ATP (Adenosina Trifosfato) è il “grande accoppiante”, un deposito universale di energia libera istantanea

ΔG°’ per l’idrolisi dell’ATP è -30 kJ mol^-1.

• ATP è usata per energizzare moltissimi processi biologici (sintesi di proteine, contrazione muscolare, trasporti intracellulari, mantenimento di differenze di potenziale delle membrane)
• ATP è sintetizzata nei mitocondri usando energia derivata dalla ossidazione del glucosio
• L’energia libera derivata dall’idrolisi dell’ATP viene accoppiata a reazioni termodinamicamente sfavorevoli per mezzo di enzimi