Vie metaboliche, direzione e capacità di regolazione

A.A. 2019-2020

Appunti del corso di

Biochimica

• Vie metaboliche, direzione e capacità di regolazione.
• Limiti imposti dalla termodinamica

A.A. 2019-2020

Appunti del corso di

Biochimica

• Vie metaboliche, direzione e capacità di regolazione.
• Limiti imposti dalla termodinamica

La conoscenza di una via metabolica è completa quando sono noti: la localizzazione, i substrati e i prodotti, ma il funzionamento è noto se sono chiari tutti i processi biochimici intercorrelati. È importante a tal fine valutare con quale velocità i prodotti finali sono generati e come la via è regolata in base alle richieste variabili della cellula. La termodinamica di ciascun tappa catalizzata da un enizma da informazioni sui prodotti di una via metabolica e sulle sue possibili regolazioni. Ricordiamo che la variazione di energia libera (ΔG) di un processo biochimico, come nella reazione generica:

A + B ⇌ C + D

dipende dalla variazione di energia libera standard (ΔG°) e dalla concentrazione dei reagenti e dei prodotti

ΔG = ΔG° + RT ln _[C][D]/^[A][B]

All’equilibrio ΔG=0 e l’equazione diventa:

ΔG°= -RT ln K_eq

Quindi il valore di ΔG° può essere calcolato dalla costante di equilibrio e viceversa. Quando i reagenti sono presenti a concentrazioni vicine a quelle dell’equilibrio:

[C]_eq[D]_eq/[A]_eq[B]_eq ≈ K_eq e ΔG ≈ 0.

Ci sono reazioni metaboliche vicine e lontane dall’equilibrio in base ai valori di energia libera.

Reazioni metaboliche vicine all’equilibrio

In questo caso i valori di ΔG sono prossimi allo zero, questo significa che è possibile invertire facilmente la direzione della reazione, modificando il rapporto tra prodotti e reagenti.

• Se i reagenti sono in eccesso rispetto alle loro concentrazioni all’equilibrio, la reazione netta procede in una direzione e la reazione è diretta fino a quando l’eccesso dei reagenti non è stato convertito in prodotti ed è stato raggiunto l’equilibrio.
• Se i prodotti sono in eccesso, la reazione netta procede in direzione opposta, si dice che la reazione è inversa, in modo da convertire i prodotti in reagenti fino a quando non si raggiunge di nuovo il rapporto delle concentrazioni tipico della reazione in equilibrio.

Gli enzimi che catalizzano reazioni vicine all’equilibrio tendono ad agire velocemente per