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METABOLISMO È linsieme delle reazioni chimiche che avvengono nel corpo degli esseri viventi e che intercorrono tra lintroduzione di sostanze di origine.

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1 METABOLISMO È linsieme delle reazioni chimiche che avvengono nel corpo degli esseri viventi e che intercorrono tra lintroduzione di sostanze di origine chimica e leliminazione degli scarti. ENERGIA

2 ENERGIA = ATTIVITÀ, FORZA CAPACITÀ DI COMPIERE UN LAVORO SPOSTARE LA MATERIA ENERGIA CHIMICA Fondamentale per i viventi. È depositata nelle molecole sotto forma di legami chimici. È resa utilizzabile in decorrenza alla demolizione delle molecole. È resa disponibile per compiere lavoro.

3 USO DELLENERGIA Luso dellenergia dipende: – dalla capacità di trasformarsi in forme diverse – dalla capacità di trasferirsi da un corpo allaltro Energia utile in uscita è MINORE a quella in entrata perdita sotto forma di CALORE – forma di energia non utilizzabile per compiere un lavoro

4 SISTEMI TERMODINAMICI SISTEMA ISOLATO non scambia né energia né materia SISTEMA CHIUSO scambia energia ma non materia SISTEMA APERTO scambia energia e materia

5 LEGGI FONDAMENTALI DELLENERGIA PRIMA LEGGE DELLA TERMODINAMICA Nulla si crea, nulla si distrugge tutto si trasforma SECONDA LEGGE DELLA TERMODINAMICA Lenergia delluniverso si degrada in modo irreversibile tende a disperdersi sotto forma di calore e a degradarsi in maniera disorganizzata ENTROPIA

6 ENERGIA E I VIVENTI I viventi sono sistemi aperti molto organizzati a bassa entropia. Per il mantenimento della vita cè la necessità di un continuo scambio e flusso di MATERIA ed ENERGIA.

7 ENERGIA E I VIVENTI I viventi utilizzano solo due forme di manifestazione dellenergia: Energia luminosa Organismi autotrofi fotosintesi Energia chimica Organismi eterotrofi Ingestione di molecole organiche

8 ENERGIA E I VIVENTI 2 TIPI DI REAZIONI Energia dei prodotti minore di quella dei reagenti Libera enegia spontaneamente Può produrre lavoro Es: respirazione cellulare ESOERGONICA Energia dei prodotti maggiore di quella dei reagenti Richiedono spesa di energia Esigono lavoro per poter avvenire Es. fotosintesi ENDOERGONICA

9 ATP Lenergia liberata dalle reazioni esoergoniche deve essere intrappolata dai viventi, affinché non si disperda in forma di calore. Viene perciò spesso trasferita ad uno speciale trasportatore di energia: lATP ATP = ADENOSINA TRIFOSFATO

10 ATP È il collegamento universale tra le reazioni eso e endoergoniche e funziona: fornendo energia ADP + P ATP richiedendo energia ATP ADP + P o ATP AMP + 2P

11 ATP e RISERVA ENERGETICA Il fabbisogno energetico di uma cellula si esprime in 2 modi: – Bisogno immediato – energia da spendere istantaneamente (uso di ATP). – Deposito energetico – riserva energetica a lungo termine (uso di polimeri grandi come amido nelle piante e glicogeno negli animali).

12 ENERGIA DI ATTIVAZIONE È lenergia necessaria per innescare uma reazione È questa che determina leffettivo svolgimento di una reazione e ne controlla la velocità In caso di assenza – cellula raggiunge entropia massima e muore In caso di presenza – cellula può fare avvenire le reazioni e può controllarla abbassandola (azione enzimatica).

13 Reazione esoergonica Energia di attivazione Energia reagenti Energia prodotti

14 Reazione endoergonica Energia di attivazione Energia reagenti Energia prodotti

15 REAZIONI DI INTERESSE BIOLOGICO OSSIDORIDUZIONI – REAZIONI REDOX Consistono nel trasferimento di elettroni isolati o di elettroni e ioni idrogeno (protoni) da un composto (DONATORE) ad un altro (ACCETTORE). OSSIDAZIONE – perdita di elettroni RIDUZIONE – guadagno di elettroni

16 REDOX Le ossidazioni e le riduzioni sono sempre abbinate perché gli elettroni non possono essere mai eliminati, ma solo trasferiti. Al passaggio degli elettroni coincide un passaggio di energia che non viene passata tutta in una volta, ma gradualmente attraverso reazioni intermedie che liberano ciascuna una piccola porzione di energia.

17 REDOX In tal senso si evita che lenergia liberata tutta insieme sotto forma di calore, innalzi la temperatura della cellula fino alla sua morte. Ciò è possibile grazie ai trasportatori di elettroni, che sono catene speciali di molecole, disposte in ordine che liberano energia gradativamente.

18 In laboratorio Nella cellula ENERGIA DI ATTIVAZIONE GRANDE GLUCOSIO + O2 CO2 + H20 GLUCOSIO + O2 CO2 + H20 ENERGIE DI ATTIVAZIONE PICCOLE PER OPERA DEGLI ENZIMI E E E E E E E Non viene immagazzinata nessuna energia ATP

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20 TRASPORTATORI DI ELETTRONI Esempi: NAD – nicotinnamide adenin nucleotide NADP – nicotinnamide adenin dinucleotide fosfato FAD – flavina adenin dinucleotide CITOCROMI – presenti nei mitocondri

21 CATALISI Le reazioni biochimiche nelle cellule sono quasi tutte ad alta energia di attivazione. Le cellule quindi ricorrono ai CATALIZZATORI, sostanze la cui funzione è quella di ABBASSARE LENERGIA DI ATTIVAZIONE, AUMENTANDONE LA VELOCITÀ. Le cellule usano catalizzatori organici che sono gli ENZIMI. Questo processo è denominato CATALISI.

22 FATTORI CHE INFLUENZANO LATTIVITÀ ENZIMATICA TEMPERATURA – aumento della temperatura porta allaumento della velocità delle reazioni, ma oltre um certo grado può avvenire la denaturazione irreversibile delle proteine. pH – piccole variazioni sono sufficienti per ridurre lattività enzimatica; variazioni grandi denaturano gli enzimi.


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