L’energia nei sistemi viventi L’energia è la capacità di compiere un lavoro. L’energia può essere legata al movimento (cinetica) oppure alla posizione (potenziale). L’energia chimica è una forma di energia potenziale. 2

L’energia nei sistemi viventi Energia e lavoro si misurano in joule (J). Il calore è una forma di energia che passa spontaneamente da un corpo più caldo a uno più freddo. 3

I principi della termodinamica Primo principio della termodinamica L’energia può convertirsi da una forma all’altra, ma il contenuto totale di energia dell’universo si mantiene sempre costante. Secondo principio della termodinamica In qualunque trasformazione vi è sempre una parte di energia che si disperde sotto forma di calore. 4

Le reazioni chimiche Tutte le trasformazioni della materia dove le sostanze iniziali (reagenti) diventano altre sostanze (prodotti) sono reazioni chimiche. 5

Il metabolismo cellulare Il metabolismo è l’insieme delle reazioni chimiche che avvengono in una cellula e quindi in un organismo Le reazioni chimiche comportano trasformazioni energetiche Se si libera energia, la reazione è esoergonica Se viene assorbita energia, la reazione è endoergonica

Il metabolismo cellulare Il metabolismo comprende anabolismo = reazioni di costruzione (sintesi) di molecole catabolismo = reazioni di demolizione di molecole

L’ATP e le reazioni accoppiate L’ATP è la “moneta” di scambio energetica. Le reazioni del catabolismo e dell’anabolismo sono accoppiate a reazioni di sintesi e idrolisi dell’ATP.

Gli enzimi Gli enzimi sono catalizzatori, aumentano la velocità di una reazione, poiché abbassano l’energia di attivazione (Ea), l’energia necessaria per innescare la reazione.

Gli enzimi: classificazione Gli enzimi si classificano in base al tipo di azione che svolgono. Alcuni enzimi sono proteine globulari; alcuni oltre alla parte proteica (apoenzima) contengono molecole di natura diversa (i cofattori, o coenzimi se sono organici). Un cofattore legato stabilmente all’apoenzima è un gruppo prostetico.

Gli enzimi: meccanismo di azione Modello dell’adattamento indotto: la struttura dell’enzima si adatta a quella del substrato. Modello chiave-serratura: il substrato si lega al sito attivo come la chiave in una serratura.

Gli enzimi: meccanismo di azione La velocità delle reazioni catalizzate da enzimi è influenzata da fattori quali: concentrazione dell’enzima concentrazione del substrato temperatura

Il controllo dell’attività enzimatica Gli inibitori possono essere: competitivi (A) o non competitivi (B). Gli enzimi allosterici cambiano forma quando si legano a particolari sostanze, per esempio inibitori o attivatori.

Il controllo dell’attività enzimatica Gli enzimi allosterici formati da più subunità possono manifestare cooperatività positiva

Le reazioni di ossidoriduzione Nella maggior parte delle reazioni cellulari si verifica un trasferimento di elettroni da una sostanza che si ossida (riducente) a una che si riduce (ossidante).

I trasportatori di elettroni I trasportatori di elettroni sono: NAD+ FAD NADP+

I trasportatori di elettroni I trasportatori partecipano alle ossidoriduzioni trasferendo 2 elettroni alla volta

Le vie metaboliche Le reazioni cellulari sono organizzate in vie metaboliche, sequenze dove il prodotto di una reazione è il reagente di quella successiva. Le vie metaboliche possono essere lineari cicliche

Le vie metaboliche Il metabolismo cellulare è un sistema complesso di vie metaboliche. Le sostanze comuni a più vie sono dette intermedi chiave.