Mauro Fasano Dipartimento di Biologia Strutturale e Funzionale Università dell’Insubria – Sede di Busto Arsizio mauro.fasano@uninsubria.it
La logica molecolare della vita Una cellula è un sistema isotermo di molecole, in grado di autoassemblarsi e autoperpetuarsi, che estrae energia libera e materiali grezzi dal suo ambiente. Nella cellula avvengono reazioni chimiche regolate da catalizzatori che essa stessa produce. La cellula mantiene il suo stato stazionario di non-equilibrio rispetto all’ambiente attraverso il massimo risparmio energetico.
La logica molecolare della vita L’autoreplicazione è consentita da un sistema che contiene l’informazione codificata in modo lineare ed in grado di ripararsi. L’informazione lineare è sufficiente a definire una struttura tridimensionale che determina la funzione biologica. La struttura tridimensionale delle biomolecole e dei complessi supramolecolari è stabilizzata dalla sinergia di interazioni deboli (non covalenti) che agiscono in modo cooperativo.
Come si evolvono gli organismi? L’evoluzione è casuale segue strade pretracciate è limitata dal suo passato e sta tuttora procedendo.
La prima legge della Termodinamica: conservazione dell’energia DU = q - w H = U + PV DH = DU + PDV DH = q - w + PDV q
La seconda legge della Termodinamica: il disordine tende ad aumentare S = kB ln W DSsistema + DSambiente = DSuniverso
L’energia libera DS DH / T DH - TDS 0 DG = DH - TDS
all’equilibrio DG = DG° + RT ln Keq = 0 Lo stato di equilibrio A + B <==> C + D [C] [D] Q = ------------ [A] [B] DG = DG° + RT ln Q all’equilibrio DG = DG° + RT ln Keq = 0 per cui DG° = - RT ln Keq
Energie di legame Covalente > 300 kJ/mol Non covalente: ioniche 80 - 90 legame idrogeno 20 dipolo-dipolo 8 - 10 London < 1