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Catena respiratoria

Il programma del corso di Biochimica è il seguente:
- L'acqua: Proprietà, struttura, interazioni dell'acqua con molecole idrofiliche ed idrofobiche. Interazione dell'acqua con le macromolecole.
- Amminoacidi: Struttura e nomenclatura (compresa quella ad una lettera) dei 20 amminaocidi proteici, proprietà, classificazione, curve di titolazione, punto isolelettrico.
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Esame di BIOCHIMICA docente Prof. G. Pitari

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L'assegnazione del valore 0.000 V al potenziale standard dell'elettrodo standard a idrogeno è

di

arbitraria, ma consente di definire una serie elettrochimica potenziali

Questi possono essere usati nei calcoli. Per assegnare

elettrodici standard relativi. n+

il potenziale ad una certa semicella, M/M , si costruisce una cella elettrochimica formata da

un elettrodo standard a idrogeno e dalla semicella in esame, e se ne misura la differenza di

∆E

potenziale, :

cella

a) poiché per definizione il potenziale elettrodico dello SHE è uguale a 0.000 V, il

n+ E

potenziale elettrodico della semicella M /M, , è uguale alla differenza di

Mn+/M ∆E

potenziale misurata tra i due elettrodi della cella elettrochimica, ;

cella

n+

b) se l'elettrodo M /M è il polo positivo rispetto allo SHE (cioè è caricato positivamente) al

E +

suo potenziale elettrodico, , viene assegnato il segno (in tal caso l'elettrodo è il

Mn+/M

catodo);

c) se l'elettrodo M /M è il polo negativo rispetto allo SHE (cioè è caricato negativamente)

n+ E ­

al suo potenziale elettrodico, , viene assegnato il segno (in tal caso l'elettrodo è

Mn+/M

l'anodo). 5

chimica

Una reazione di ossidoriduzione può essere realizzata per via o per via

elettrochimica.

Nel primo caso la reazione di ossidoriduzione avviene per mescolamento dei reagenti, e quindi

per trasferimento diretto degli elettroni dalla specie che si ossida a quella che si riduce. Un

esempio classico è quello del sistema costituito da una lamina di rame metallico immersa in

una soluzione contenente ioni Ag . Nella reazione spontanea

+ Cu + 2Ag Cu + 2Ag

+ 2+

Il rame passa in soluzione come Cu mentre gli ioni Ag si depositano sul rame come argento

2+ +

metallico. V

Nel secondo caso le due semireazioni Setto

poroso

Cu Cu + 2e

2+ ­ Ag Cu

Ag + e Ag

+ ­ cella

sono separate nello spazio in una

elettrochimica, cioè in un sistema che non consente 2+

Ag+ Cu

2+

il contatto diretto tra i reagenti. Zn 2+

Cu 6

– +

Cella galvanica (spontanea) 7

Il potenziale di riduzione

• Il potenziale di riduzione non dipende solo

dalle specie chimiche presenti ma anche

dalle loro concentrazioni.

• Circa un secolo fa Nernst derivò una

equazione nella quale il potenziale

standard viene correlato alle

concentrazioni delle specie in esame:

• dove:

• R è la costante universale dei gas, uguale a 8.314472 J K-1 mol-1 o

0.082057 L atm mol-1 K-1

• T è la temperatura assoluta

• a è l'attività chimica

• F è la costante di Faraday, uguale a 9.6485309*104 C mol-1

• n è il numero di elettroni trasferiti nella semireazione

• [red] è la concentrazione dell'agente ossidante (la specie ridotta)

• [ox] è la concentrazione dell'agente riducente (la specie ossidata)

• Raggruppando i termini costanti e riferendosi alla temperatura

standard di 298.15K (25 °C), si ottiene il termine frazionario

0.05916.

Il potenziale standard di riduzione può essere

usato per calcolare il cambiamento in energia

libera

• Tramite l’uso del potenziale si può predire in

quale direzione gli elettroni tenderanno a fluire .

Gli elettroni si muovono spontaneamente verso

la semicella più positiva e la forza e la tendenza

a spostarsi dipende dalla differenza di potenziale

ΔE.

• L’energia disponibile durante questo

spostamento spontaneo di elettroni dipende da

ΔE:

• ΔG= -nF ΔE dove n è il numero di elettroni

coinvolti esempi

• Consideriamo la reazione

• Acetaldeide + NADH + H ==== Etanolo + NAD

+ +

• I potenziali delle semi reazioni sono:

• Acetaldeide + 2H+ + 2 elettroni ------ etanolo -0,197 V

• NAD+ + 2H+ + 2 elettroni -------- NADH + H+ -0,320 V

• Nel nostro esempio l’acetaldeide sta accettando elettroni

dal NADH quindi ΔE ’=-0,197- (-0,320)= 0,123 V

0

• Quindi ΔG ’=-2 (96,5 kJ/mol) (0,123)= -23,7kJ/mol

0

• Che naturalmente potrà essere più negativo se si

considerano concentrazioni delle coppie diverse.

Catena di trasporto degli elettroni

• La fosforilazione ossidativa è quel processo

attraverso il quale si sintetizza ATP durante la

riossidazione dei coenzimi NADH e FADH2.

Avviene nei mitocondri.

• Poi esiste la fotofosforilazione propria delle

piante che avviene nei coroplasti e coinvolge la

formazione di NADPH attraverso l’ossidazione

dell’acqua a ossigeno utilizzando l’energia

proveniente dai raggi luminosi


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37

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2.42 MB

AUTORE

Atreyu

PUBBLICATO

+1 anno fa


DESCRIZIONE DISPENSA

Il programma del corso di Biochimica è il seguente:
- L'acqua: Proprietà, struttura, interazioni dell'acqua con molecole idrofiliche ed idrofobiche. Interazione dell'acqua con le macromolecole.
- Amminoacidi: Struttura e nomenclatura (compresa quella ad una lettera) dei 20 amminaocidi proteici, proprietà, classificazione, curve di titolazione, punto isolelettrico.
- Proteine: Struttura primaria. Legame peptidico. Importanza degli angoli fra i piani del legame peptidico. Struttura secondaria. Alfa-elica: caratteristiche principali. Foglietto-beta: caratteristiche principali. "Random coil". Struttura terziaria. Caratteristiche. Interazioni non covalenti che stabilizzano la struttura terziaria. Interazioni covalenti: ponti disolfuro. Relazioni tra idrofobicità e solubilità delle proteine. Struttura quaternaria. Caratteristiche.
- L’ossigeno: Emoglobina e mioglobina. Struttura e funzione della emoglobina e mioglobina. Il gruppo eme. Curve di ossigenazione. Cooperatività del legame dell'ossigeno: grafico di Hill. Cambiamenti conformazionali. Proteine allosteriche. Conformazioni T e R. Regolazione da bisfosfoglicerato, pH. Trasporto dell'ossigeno nei tessuti.
- Enzimi. Catalisi enzimatica. Energia di attivazione. Dipendenza della concentrazione di substrati e prodotti dal tempo, in una reazione enzimatica. Velocità iniziale. Cenni sui principali meccanismi di catalisi. Cinetica enzimatica. Dipendenza della velocità iniziale dalla concentrazione di substrato. Equazione e rappresentazione grafica della cinetica enzimatica secondo Michaelis-Menten. Equazione e rappresentazione grafica della cinetica enzimatica secondo Lineweaver-Burk. Inibizione enzimatica. Inibitori competitivi, non competitivi, misti.
- Gli zuccheri e i lipidi. I nucleotidi. Le vitamine. Strutture e proprietà. Le membrane biologiche.
Bioenegetica e metabolismo. Variazioni di energia libera in una reazione. Significato di ∆G e ∆G°'. Considerazioni generali sul metabolismo. Anabolismo e catabolismo. Controllo del metabolismo: livelli ed attività degli enzimi; compartimentazione; regolazione allosterica ed ormonale.
- Le vitamine. Struttura e funzione delle vitamine: Vitamina A, Vitamine del gruppo B. Le vitamine come coenzimi.
- La glicolisi. Visione d'insieme della via metabolica. Le reazioni della glicolisi: fase di investimento, fase di produzione di energia. Glicolisi anaerobica ed aerobica. Destino metabolico del piruvato. Lattato e lattato deidrogenasi. Etanolo (cenni). Controllo della glicolisi. Regolazione della fosfofruttochinasi da segnali intracellulari ed extracellulari. Regolazione dell'esochinasi. Effetto della regolazione sulle concentrazioni degli intermedi.
- La degradazione e la sintesi del glicogeno e la via dei pentosi: Struttura e funzione del glicogeno. vie di sintesi e di mobilizzazione: fosfoglucomutasi, glucochinasi, glicogeno fosforilasi e glicogeno sintetasi. Regolazione della degradazione e della sintesi. Via dei pentosi-fosfato: la fase ossidativa, la fase ricombinativa: le transchetolasi.
- Il ciclo dell'acido citrico. Ingresso del piruvato nei mitocondri. Ossidazione del piruvato:
complesso enzimatico della piruvato deidrogenasi. Enzimi e coenzimi della piruvato deidrogenasi;
meccanismo di reazione, formazone di acetilCoA. Ingresso dell'acetilCoA nel ciclo dell'acido
citrico. Enzimi e reazioni del ciclo. Controllo del ciclo dell'acido citrico: regolazione della piruvato deidrogenasi e degli altri enzimi del ciclo; ruolo del calcio. Resa energetica della glicolisi aerobica in termini di equivalenti riducenti ed ATP.
- Metabolismo dei lipidi: lipogenesi-lipolisi; chetogenesi Fonti di acidi grassi. La sintesi degli acidi grassi e regolazione. Biosintesi dei triacilgliceroli. Le lipasi e la regolazione del metabolismo dei triacilgliceroli. Utilizzo degli acidi grassi: attivazione, meccanismo di trasporto, β-ossidazione, ossidazione degli acidi grassi a catena dispari e degli acidi
grassi insaturi. I corpi chetonici.
- La fosforilazione ossidativa: Visione d'insieme dei complessi respiratori. Potenziali di ossido-riduzione. Flusso degli elettroni sui complessi della catena respiratoria. Strutture e funzioni dei cofattori implicati nel trasporto degli elettroni (FMN, FAD, NAD, Ubichinone). Formazione del gradiente protonico. Accoppiamento chemiosmotico. Struttura e funzione dei complessi della catena respiratoria: NADH deidrogenasi (complesso I), Succinato deidrogenasi (complesso II), Citocromo reduttasi (complesso III), Citocromo ossidasi (complesso IV). Studio del consumo di ossigeno.
- Inibitori della catena respiratoria. ATP-sintetasi. Struttura e funzione. Accoppiamento della sintesi di ATP alla formazione del gradiente protonico ed al consumo di ossigeno. Meccanismo rotatorio dell'ATP sintetasi. Disaccoppianti. UCP (Proteina disaccoppiante).
Il corso è tenuto dalla prof. Giusi Pitari


DETTAGLI
Esame: BIOCHIMICA
Corso di laurea: Corso di laurea in biotecnologie
SSD:
Università: L'Aquila - Univaq
A.A.: 2010-2011

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di BIOCHIMICA e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università L'Aquila - Univaq o del prof Pitari Giusi.

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