Bioenergetica Flashcards
Cosa è la bioenergetica?
La bioenergetica è la branca della biochimica che studia tutti i processi attraverso cui le cellule utilizzano, immagazzinano e scambiano energia.
Come avvengono i processi non spontanei?
I processi non spontanei (endoergonici) per avvenire devono essere accoppiati a processi esoergonici. L’accoppiamento dei due processi avviene grazie a delle proteine. Affinché entrambi i processi possano avvenire, il Delta G tot deve essere negativo.
Quali sono i processi necessari alla vita che richiedono energia?
I processi necessari alla vita, i quali richiedono energia, sono:
- Il mantenimento di gradienti elettrochimici a cavallo di una membrana, questi processi comportano un trasporto attivo, e quindi la creazione di gradienti, e richiedono energia perché non avvengono
spontaneamente;
- I processi biosintetici, come la sintesi delle proteine, degli acidi nucleici, ecc.;
- L’organizzazione di sistemi complessi;
- Il trasporto, come il trasporto delle vescicole sui microtubuli attraverso i motori molecolari dineine e chinesine, il movimento sui microfilamenti, lo scorrimento dei filamenti di miosina su quelli di actina, avvengono tutti sempre grazie all’idrolisi dell’ATP.
Cos’è il metabolismo?
Il metabolismo è il complesso di tutte le attività chimiche che avvengono in un organismo vivente. Il metabolismo di un organismo consiste di numerose serie di reazioni chimiche, conosciute come vie metaboliche, che si intersecano. i due principali tipi di metabolismo sono anabolismo (sintesi) e catabolismo (degradazione)
Cosa hanno in comune tutte le vie metaboliche?
- Complessità. Ad esempio, la glicolisi costa di dieci reazioni;
- Specificità. infatti, ogni step è accelerato da enzimi, che sono altamente specifici;
- Analogie. Ci sono analogie tra organismi diversi, ciò vuol dire che le vie metaboliche si sono conservate nel corso dell’evoluzione (la glicolisi delle nostre cellule è uguale a quelle delle cellule procarioti);
- Compartimentazione. Ad esempio, la fosforilazione ossidativa avviene nella matrice mitocondriale, la glicolisi nel citosol;
- Regolazione. Tutti gli step della via metabolica sono controllati da enzimi, che vanno incontro regolazione, per accelerare o rallentare un processo. Di conseguenza, le vie metaboliche, dipendenti da attività enzimatiche, sono soggetti a regolazione.
Quale tipo d’energia entra nella materia vivente? Questa energia può essere usata da tutte le cellule?
L’energia entra nella cellula come energia di buona qualità, energia solare, e può essere utilizzata direttamente soltanto dalle cellule che compiono la fotosintesi. Tutte le altre cellule utilizzano l’energia proveniente dai composti organici provenienti dall’alimentazione
Qual è la moneta energetica cellulare?
L’adenosina trifosfato (ATP) può essere definito la valuta energetica della cellula, lo strumento attraverso cui la cellula realizza processi che necessitano di energia.
Cosa avviene nella fotosintesi clorofilliana?
La fotosintesi clorofilliana è un processo chimico per mezzo del quale le piante trasformano sostanze inorganiche, a partire dall’anidride carbonica e l’acqua, in sostanze organiche (il glucosio) per mezzo della luce solare.
Si divide in fase luminosa e fase scura (o ciclo di Calvin):
All’interno dei tilacoidi viene immagazzinata la luce che reagisce con l’acqua rilasciando ossigeno e si viene a formare ATP e NADPH (NAD fosfato ridotto). Successivamente essi vengono passati nello stroma per far avvenire il ciclo di Calvin dove l’anidride carbonica viene organicata in glucosio. Durante le varie tappe del ciclo di Calvin l’ATP viene idrolizzata diventando ADP e il NADPH viene ossidato in NADP, venendo riutilizzati nella fase luminosa.
Come sintetizzano ATP le cellule?
Le cellule sintetizzano ATP a partire da adenosindifosfato (ADP), una molecola simile all’ATP ma con soli due gruppi fosfato. della cellula, vengono prodotte circa 10 milioni di molecole di ATP al secondo che vengono trasformate in ADP e ritrasformate in ATP.
Cos’è il catabolismo? L’anabolismo?
l catabolismo è un processo di degradazione in cui le molecole complesse vengono trasformate in molecole più semplici. E’ un processo esoergonico, ovvero rilascia energia. L’anabolismo è l’insieme di processi che portano alla sintesi dei componenti cellulari a partire da molecole più semplici che vengono assemblate a spese di un certo quantitativo di energia. (endoergonico)
Quando una reazione è esoergonica? Quando endoergonica?
Una reazione si dice esoergonica quando libera energia. Al contrario le reazioni endoergoniche sono quelle che intrappolano energia all’interno di nuovi legami formati, come per esempio nella reazione di sintesi. In biologia un esempio di reazione esoergonica è l’idrolisi dell’ATP, che libera energia necessaria ad altre reazioni, mentre la sua sintesi è un processo endoergonico.
Cosa s’intende con accoppiamento energetico?
Nelle reazioni accoppiate (accoppiamento energetico) la reazione esoergonica, termodinamicamente favorevole, fornisce l’energia necessaria per far avvenire la reazione endoergonica, termodinamicamente sfavorevole. La reazione endoergonica può procedere solo se assorbe energia libera rilasciata dalla reazione esoergonica
Quali sono le condizioni standard biochimiche?
Reagenti e prodotti in concentrazione 1M;
Ph 7;
Pressione 1 atm;
Temperatura 25 gradi Celsius.
Qual è la reazione esoergonica più frequentemente accoppiata a quelle endoergonica?
Nell’accoppiamento energetico frequentemente la reazione esoergonica che viene accoppiata a processi endoergonici (quindi quelli non spontanei) per farli avvenire è la reazione di idrolisi di ATP.
Da cosa dipende la variazione di energia libera (G) ?
La variazione di energia libera △G dipende da:
- temperatura;
- pressione;
- concentrazione molare di reagenti e prodotti;
- quoziente di reazione Q= [prodotti]/[reagenti].
Come viene prodotta ATP? Quale processo esoergonico viene accoppiato alla produzione di ATP? Qual è questa membrana a cavallo della quale è creato questo gradiente protonico che poi viene dissipato?
La sintesi di ATP è un processo endoergonico, per avvenire deve quindi essere accoppiato ad un processo esoergonico.
Viene accoppiata o la dissipazione di un gradiente o l’idrolizzazione di un substrato fosforilato ad alto contenuto energetico.
Sono la membrana tilacoidale e la membrana mitocondriale.
Possiamo fare delle scorte di ATP?
No, perché la presenza di ATP all’interno della cellula inibisce la produzione della stessa.
Cosa sono gli enzimi?
Gli enzimi sono proteine prodotte nelle cellule vegetali e animali, che agiscono come catalizzatori accelerando le reazioni biologiche senza venire modificati.
Come varia l’energia libera in una reazione esoergonica? In una endoergonica?
Quale ostacolo si deve superare per passare da reagenti e prodotti?
Se prodotti hanno un contenuto energetico più piccolo dei reagenti, il ΔG è < 0 e la reazione è quindi esoergonica, una reazione che
spontaneamente avviene, senza richieste di energia dall’esterno. Viceversa, la reazione sarà endoergonica.
E’ una barriera energetica, una specie particolarmente instabile e quindi con un contenuto energetico molto grande, che si chiama complesso attivato dello stato di
transizione di una reazione.
Come agiscono gli enzimi?
Gli enzimi sono catalizzatori biologici che aumentano la velocità di reazione. Lo scopo degli enzimi è quello di abbassare l’energia di attivazione.
Quali tipi di interazioni si possono instaurare tra enzima e substrato?
Enzima e substrato interagiscono mediante interazioni chimiche deboli (legami ionici, legami idrogeno, interazioni idrofobiche, forze di van Der Waals) secondo due modelli.
- il primo è il modello chiave-serratura (Fischer), in cui si presuppone che il substrato sia come una chiave che si adatta perfettamente a una determinata serratura;
- il secondo è il modello di Koshland dell’adattamento indotto, in cui si presuppone che quando il substrato si avvicina in prossimità del sito attivo dell’enzima, la proteina subisca una modifica conformazionale che renda il sito attivo particolarmente affine a legare il substrato. La situazione che si determina è una situazione intermedia (lo vedremo in biochimica).
