G = variazione di energia libera reale è una variabile e dipende da G 0 e dalle reali [S] e [P]

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1 G 0 = variazione di energia libera standard è una costante fisica caratteristica di ogni reazione è correlata alla costante di equilibrio si riferisce a condizioni standard: [S]=[P]=1 M G = variazione di energia libera reale è una variabile e dipende da G 0 e dalle reali [S] e [P] A B 1

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3 Le variazioni di energia libera sono additive. Le costanti di equilibrio sono moltiplicative. L ATP è il principale trasportatore di energia ed il punto di unione tra i processi che producono e quelli che richiedono energia. L idrolisi dell ATP fornisce l energia per vari tipi di lavoro (biosintetico, osmotico, meccanico). 3

4 La contrazione muscolare rappresenta uno dei pochi casi in cui l idrolisi dell ATP è di per sé la fonte dell energia chimica. L attività ATPasica della miosina libera energia che viene convertita in movimento: la molecola si curva di scatto dando un colpo di remo. In tutti gli altri casi l ATP interagisce covalentemente con un substrato o con un enzima attraverso il trasferimento di un gruppo (Pi, PPi, AMP). La fosforilazione è la prima reazione del metabolismo del Glc. Un gran numero di enzimi sono modulati mediante fosforilazione-defosforilazione. 4

5 L ATP ha un turnover rapidissimo: una molecola viene idrolizzata circa 1 min dopo la sua formazione. Nel rene e nel cervello più dei 2/3 dell ATP prodotto sono utilizzati dalla pompa Na + /K + ATPasi. 5

6 Basi strutturali dell elevato G 0 dell ATP - Repulsione elettrostatica - Stabilizzazione per risonanza - ionizzazione - idratazione La tensione dovuta alla repulsione elettrostatica diminuisce quando l ATP è idrolizzato 6

7 I prodotti dell idrolisi hanno una maggiore stabilità rispetto alla molecola intatta dell ATP. G 0 fortemente negativo dell ATP elevato potenziale di trasferimento del gruppo Pi Benché il G 0 sia fortemente negativo, l ATP è stabile e idrolizzabile solo dallo specifico enzima. 7

8 L ATP e l ADP sono sempre presenti come complessi con il Mg 2+, che maschera in parte le loro cariche negative Il G dell idrolisi dell ATP dipende, oltre che dalle reali concentrazioni dei reagenti, anche dal ph e dalla concentrazione di Mg 2+ G 0 = kcal/mole G = - 12 kcal/mole 8

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10 Composti fosforilati quali - fosfoenolpiruvato (PEP) - 1,3-bisfosfoglicerato (1,3-BPG) - creatina fosfato (CP) hanno un G 0 di idrolisi superiore a quello dell ATP. Anche i prodotti in cui essi si convertono si stabilizzano con meccanismi analoghi ai prodotti dell idrolisi dell ATP. È questa posizione intermedia che consente all ATP di funzionare in modo efficace come trasportatore di gruppi fosforici. 10

11 Catabolismo e anabolismo sono finemente e reciprocamente regolati per ottenere il massimo equilibrio e la massima economia. ANABOLISMO e CATABOLISMO di una certa molecola - seguono vie in tutto o in parte diverse - la regolazione di entrambe le vie è reciprocamente coordinata - possono avvenire in compartimenti cellulari diversi - almeno una reazione è termodinamicamente favorita in un senso e sfavorita in quello opposto 11

12 - 7 tappe sono catalizzate dagli stessi enzimi 3 da enzimi diversi - le due vie sono regolate reciprocamente per evitarne il funzionamento simultaneo 12