BIOLOGIA GENERALE ottobre 2007

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1 Biologia generale Massolo Alessandro Tel BIOLOGIA GENERALE ottobre 2007 Facoltà di Psicologia Tecniche di Psicologia Generale e Sperimentale Alessandro Massolo Dip. Biologia Animale e Genetica c/o Prof. F. Dessì-Fulgheri (Via Romana 17)

2 Energia e metabolismo Diverse forme di energia, non ugualmente utilizzabili Energia Capacità di compiere lavoro (KJ vs. Kcal) Capacità di produrre cambiamento Tipi di energia Energia cinetica (energia di movimento che compie lavoro modificando lo stato di moto della materia) Energia potenziale (energia depositata)

3 Energia e metabolismo Irraggiamento solare fotosintesi energia chimica utilizzo dell energia respirazione cellulare I processi metabolici servono a convertire l energia da una forma ad un altra, permettendone l utilizzo

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6 I principio della termodinamica: Energia può essere trasferita o trasformata sistema ambiente (stiamo considerando un sistema chiuso o un sistema aperto?) II principio della termodinamica: Entropia in continuo aumento, quindi nessun processo è efficiente al 100% (una cellula lo è al 40%)

7 Il bilancio dell energia Energia totale = Energia utilizzabile + Energia inutilizzabile H = G + TS H = Entalpia energia totale G = Energia libera, disponibile per compiere lavoro T = Temperatura a cui avviene la reazione S = Entropia, energia non utilizzabile per compiere lavoro (rappresenta il disordine di un sistema) => G = H - TS

8 anche un gradiente di concentrazione rappresenta energia potenziale

9 Variazioni dell energia Le variazioni si esprimono in Calorie o in Joule G reazione = G prodotti -G reagenti La G può essere indicata come variazione dell energia totale G = H - T S Se G < 0 => rilascio di energia libera Se G > 0 => è necessaria energia libera per far procedere la reazione

10 Tipi di reazioni Reazione esoergonica G < 0 Reazione endoergonica G > 0

11 Data la tendenza all aumento di entropia, essere ordinati ha un costo: è necessaria energia per mantenersi vivi La condizioni di una cellula devono mantenersi distanti dall equilibrio Utilizzo di reazioni accoppiate (endoergoniche e esoergoniche) ATP

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15 Velocità di reazione? Le reazioni sono relativamente lente e hanno delle barriere energetiche da superare (energia di attivazione) E necessario accelerare la reazione e sbloccare queste barriere fornendo energia o abbassando la soglia di energia di attivazione => Catalizzatori/Enzimi

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20 Enzimi = proteine? Catalizzatori non biologici (p.es. platino) - non specifici Catalizzatori biologici molto specifici Proteici Non proteici => RNA RIBOZIMI La specificità dipende da Substrato (molecole dei reagenti) Sito attivo (particolare sito sull enzima dove avviene la catalisi)

21 Orientamento Facoltà di Psicologia Modificazione fisica Modificazione chimica

22 LISOZIMA: distrugge batteri patogeni demolendo catene polisaccaridiche presenti nella parete cellulare

23 Cambiamento indotto: Cambiamento di forma dell enzima causato dal legame del substrato

24 Attivazione di alcuni enzimi Alcuni enzimi sono attivi senza che sia necessaria alcuna attivazione Altri richiedono la presenza di molecole non proteiche Cofattori: ioni inorganici (p.es. rame, zinco e ferro) Coenzimi: molecole organiche legate temporaneamente all enzima (p.es. ATP, ADP, NAD) Gruppi prostetici: legati covalentemente all enzima (p.es gruppi eme dell emoglobina)

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27 Regolazione delle attività enzimatiche Il metabolismo (M) = insieme delle reazioni biochimiche che avvengono in un organismo M è organizzato in vie metaboliche Prodotto A + enzima 1 = Prodotto B Prodotto B + enzima 2 = Prodotto C Prodotto C + enzima 3 = Prodotto D Prodotto D + enzima 4 = Prodotto E Presenza di inibitori Irreversibili Reversibili

28 Inibitori irreversibili DIPF: Inibisce l acetilcolinesterasi, enzima essenziale per la propagazione del segnale nervoso Gas nervini Sarin, Malathion (insetticida selettivo per gli insetti)

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30 Enzimi allosterici Formano struttura quaternaria (composti da più catene aminoacidiche) Le subunità hanno funzioni diverse: Subunità catalitica Subunità regolatrice Hanno un andamento della velocità di reazione in rapporto alla presenza di substrato molto differente da quelli non allosterici

31 Non allosterico Allosterico

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38 La temperatura e la struttura terziaria Gli enzimi lavorano a temperature specifiche Temperature corpo umano e batteri (febbre) Isoenzimi Pesce arcobaleno 2 acetilcolinesterasi per 2 livelli diversi di temperatura (20 C, 2 C) Enzimi adatti a T elevate tendono a denaturarsi meno per la presenza di ponti disolfuro nella loro struttura terziaria

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40 anabolismo: metabolismo: anabolismo + catabolismo molecole semplici -> complesse (reazioni endoergoniche) catabolismo: molecole complesse -> molecole semplici (reazioni esoergoniche)

41 Trasferimento di energia mediante trasferimento di elettroni: redox

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47 Catena endoergonica (-2 ATP)

48 Catena esoergonica (+ 4ATP)

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