Biochimica intera

Bioenergetica - Concetti Generali

• Tutti gli organismi viven sono costituiti da molecole, che si organizzano in macromolecole e complessi.
• Gli organismi effettuano trasduzioni energetiche per sintetizzare macromolecole complesse.
• Le trasduzioni energetiche biologiche seguono le leggi della termodinamica.
• Le reazioni sequenziali sono quelle che hanno un intermedio comune.

Bioenergetica - Leggi Fondamentali

• Principio di conservazione dell'energia (prima legge): la quantità totale di energia nell'universo resta costante. L'energia può cambiare forma o essere trasferita, ma non può essere creata o distrutta.
• Seconda legge della termodinamica: l'entropia in tutti i processi naturali tende ad aumentare. I sistemi viventi non sono in equilibrio con l'ambiente.

Metabolismo del Carbonio e Biomolecole

• Il carbonio forma legami singoli, doppi e tripli con altri atomi, in particolare con altri atomi di carbonio.
• Questo rende il carbonio molto versatile nella formazione di biomolecole.

Trasduzioni Energetiche

• Gli atomi di carbonio possono trovarsi in diversi stati di ossidazione a seconda degli elementi con cui condividono gli elettroni.
• Le transizioni da uno stato di ossidazione all'altro sono cruciali nel metabolismo.
• Le deidrogenazioni comportano la perdita di elettroni e ioni idrogeno.
• Ogni ossidazione è accompagnata da una riduzione, dove un accettore di elettroni acquista gli elettroni rimossi dall'ossidazione.

Reazioni Biochimiche

• Reazioni che formano o spezzano legami C-C: scissione eterolitica (due atomi trattengono gli elettroni).
• Riarrangiamenti interni, isomerizzazioni ed eliminazioni: ridistribuzione degli elettroni senza variazione dello stato di ossidazione.
• Reazioni con i radicali liberi.
• Reazioni di trasferimento di gruppi.
• Reazioni di ossidoriduzione: trasferimento di elettroni.
• Gli atomi di carbonio possono trovarsi in 5 stati di ossidazione.
• Le deidrogenazioni sono reazioni in cui un composto perde 2 elettroni e 2 ioni idrogeno.

Variazione di Energia Libera Standard

• La variazione di energia libera standard rappresenta un modo per esprimere la costante di equilibrio di una reazione chimica.
• Le variazioni di energia libera standard sono additive nel caso di reazioni sequenziali.

ATP e ADP

• L'ATP fornisce energia mediante trasferimento di gruppi fosforici: mediante scissione del legame fosfoanidridico.
• L'ATP possiede un valore di energia libera di idrolisi molto negativo.

Altri Composti Fosforilati e Tioesteri

• Questi composti hanno un'energia libera di idrolisi elevata (fosfoenolpiruvato, 1,3-bisfosfoglicerato).
• I tioesteri contengono un atomo di zolfo al posto dell'ossigeno nel legame estere.

La Glicolisi

• La glicolisi è la principale via di catabolismo del glucosio, portando alla formazione di piruvato.
• La glicolisi è suddivisa in due fasi principali: preparatoria (consumo di ATP per l'attivazione del glucosio) e di recupero (produzione di ATP e NADH).

La Via del Pentosio-fosfato

• Il glucosio 6-fosfato viene metabolizzato per produrre composti necessari alla cellula attraverso la via del pentosio fosfato.
• In questa via ossidativa l'accettore di elettroni è NADP+ e viene prodotto NADPH.

Metabolismo Ossidativo dei Carboidrati

• I carboidrati sono le biomolecole più abbondanti e sono poliidrossialdeidi o polirossichetoni.
• I monosaccaridi possono essere aldosi o chetosi, a seconda della posizione del gruppo carbonilico.
• I carboidrati possono essere ulteriormente classificati in oligosaccaridi o polisaccaridi.

Fermentazioni

• Le fermentazioni sono vie metaboliche che avvengono in assenza di ossigeno e che rigenerano il NAD+, permettendo alla glicolisi di continuare.
• La fermentazione lattica converte il piruvato in lattato.
• La fermentazione alcolica converte il piruvato in alcol etilico e anidride carbonica.

Fotosintesi Cloroilliana

• Gli organismi fotosintetici usano l'energia solare per sintetizzare composti organici complessi.
• La fotostesi avviene nei cloroplasti, dove sono presenti le clorofille pigmenti fotosintetici.
• La luce possiede caratteristiche sia di particella che di onda (fotoni).
• I pigmenti fotosintetici assorbono la luce alle varie lunghezze d'onda dello spettro solare.
• La fotosintesi si compone di due fasi principali: le reazioni alla luce e le reazioni del carbonio.

Il ciclo di Krebs

• Il ciclo di Krebs degrada l'acetil-CoA a anidride carbonica.
• Otto tappe principali nel ciclo.
• Complessi proteici fondamentali: piruvato deidrogenasi, citrato sintasi, aconitasi, isocitrato deidrogenasi, a-chetoglutarato deidrogenasi, succinil-CoA sintetasi, succinato deidrogenasi, fumarasi e malato deidrogenasi.
• Il NADH e FADH2 vengono prodotti nel ciclo.

Fosforilazione Ossidativa

• Nella fosforilazione ossidativa l'energia viene conservata mediante il gradiente protonico generato dalla catena respiratoria.
• La catena respiratoria, un insieme di carrier elettronici, è localizzata nella membrana interna dei mitocondri.
• I carrier elettronici includono l'ubichinone, i citocromi e le proteine ferro-zolfo.