Bioenergetica

Definizione di bioenergetica: è lo studio quantitativo delle trasformazioni dell’energia che avvengono nelle cellule (trasduzioni cellulari di energia fra cellule o cellula con ambiente esterno. Questo in condizioni isotermiche ed isobare per cui mediate solo da energia chimica).

Argomento precedente: Metabolismo

Energia (Bioenergetica)

Ricordiamo che la definizione di energia: energia è la capacità di compiere un lavoro. Per quanto riguarda le fonti dell’energia abbiamo visto, nella lezione dedicata al metabolismo cellulare, la provenienza. L’energia può essere derivante dal sole (Energia Foto) o energia da materiale organico (Energia Chemio).

Le forme di energia possono essere di due tipi:

1. Cinetica (movimento)
2. Potenziale (accumulo)

Spazio nel quale avvengono scambi di energia e scambi di materia con ambiente circostante, possono essere:

1. Isolato: non vi è scambio ne di materia ne di energia con l’ambiente esterno
2. Chiuso: Scambio di sola energia con l’ambiente estero
3. Aperto: Scambio sia di materia che di energia con l’ambiente esterno.

• Gli organismi viventi sono sistemi aperti.
• Le trasformazioni biologiche dell’energia obbediscono alle leggi della termodinamica il cui principio di conservazione recita: l’energia può essere trasferita o convertita ma mai creata o distrutta (prima legge della termodinamica).
• Ogni cambiamento fisico/chimico aumenta il disordine dell’universo (aumento dell’entropia, seconda legge della termodinamica)

Entità termodinamiche della Bioenergetica

1. Entalpia (H) – quantità della reazione termica di un sistema.
2. Entropia (S) – quantità di disordine del sistema.
3. Energia libera di Gibbs (G) – quantità di energia che può produrre lavoro in condizioni isobare e isotermiche di un sistema.

ΔG(joule/mole)= ΔH(joule/mole) – T(kelvin)ΔS(joule/mole)

Parliamo di energia che può produrre lavoro è data dalla variazione di entalpia meno la variazione di entropia moltiplicata per la temperatura assoluta.

Variazione dell’energia libera di Gibb

• Se ΔG è negativo la reazione è spontanea – esoergonica (l’energia viene usata o meglio rilasciata per fare un lavoro ovvero la reazione).
• Se ΔG è positivo la reazione non è spontanea – endoergonica (l’energia viene usata o meglio rilasciata per fare un lavoro ovvero la reazione).

Variazione di entalpia

• ΔH<0 se la reazione rilascia calore (esotermica, energia reagenti > prodotti).
• ΔH>0 se la reazione rilascia calore (endotermica, energia reagenti < prodotti).

Variazione di entropia

• ΔS<0 I prodotti di una reazione sono più complessi e meno disordinati dei reagenti.
• ΔS>0 I prodotti di una reazione sono meno complessi e più disordinati dei reagenti.

Direzione di una reazione

• ΔG<0 La reazione tende verso i prodotti.
• ΔG>0 Senso inverso.
• ΔG=0 Il sistema è in equilibrio.

Sempre in ambito di Bioenergetica: energia libera standard

Condizioni standard:

1. T=298K = 25°C
2. P = 1 atm
3. reagenti e prodotti = 1M
4. Ph = 0
5. ΔG=Energia libera in queste condizioni (Standard).

standard biochimico:

1. H2O = 55,5M
2. Ph = 7
3. ΔG=Energia libera in queste condizioni Standard trasformate.

Accoppiamento Energetico

Reazioni termodinamicamente sfavorite (endoergoniche) sommate a reazioni che liberano energia (esoergoniche) si innescano con somma algebrica dei ΔG generando un processo esoergonico.

ATP

La base azotata e l’adenina legata ad un ribosio formano l’adenosina. Il legame fosfoestere si riferisce al primo fosfato. I successivi gruppi fosfato sono legati da legami fosfoanidridici.
Idrolisi dell’ATP rilascia energia che favorisce reazioni endoergoniche.

Il valore di -30.5KJ/M (standard) se rilascia un solo gruppo fosfato (ortofosfato)

Mentre il valore di -45,6J/M (standard) se rilascia due gruppi fosfato (pirofosfato)

Funzione dell’dell’ATP

1. Sintesi di macromolecole
2. Trasporto attivo attraverso le membrane
3. Movimento prodotto della contrazione muscolare.

Altri composti ad elevata energia di Idrolisi

In ordine di maggior rilascio energetico sono:

1. Fosfoenolpiruvato (PEP)
2. 1,3-Biofosfoglicerato
3. Fosfocreatina (CP)
4. ATP
5. Glucosio-6-Fosfato
6. Glicerolo-3.Fosfato

I primi tre tenderanno a cedere il fosfato all’ATP il quale tenderà a cederlo ai due successivi.

Argomento: Teoria Alimentazione

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Dott. Enrico Roncada