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16/03/17
L’energia della vita
METABOLISMO E
BIOENERGIA
FA R M A C I A
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L’energia della vita
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L’energia negli ecosistemi
-  Fotoautotrofi:
6CO2 + 6H2O + luce = C6H12O6 + 6O2
-  eterotrofi-autotrofi:
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 +6 H2O + ATP (ENERGIA
CELLULARE)
- Decompositori:
Batteri e funghi sono i principali agenti responsabili
della decomposizione della materia organica
(degradazione delle sostanze organiche contenute
nella struttura di piante e di animali morti e derivanti
dalle attività metaboliche degli organismi viventi)
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L’energia della vita
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RESPIRAZIONE CELLULARE
RESPIRAZIONE CELLULARE
•  La respirazione cellulare è un processo
ossidativo aerobico che permette di
ricavare molecole energetiche come ATP a
partire da carboidrati, lipidi o altri metaboliti.
Quando l’accettore finale di elettroni è
l’ossigeno si ottengono H2O e CO2 come
prodotti finali e la respirazione è detta
AEROBIA, in assenza di ossigeno
ANAEROBIA.
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NADH: nicotinammide adenina dinucleotide
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Fermentazione lattica
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Fermentazione alcolica
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Il lavoro biologico necessita di energia
Metabolismo: insieme delle
trasformazioni chimiche che
avvengono in un organismo
Metabolismo: catabolismo
(scissione macromolecole) +
anabolismo (sintesi
macromolecole)
Queste sono trasformazioni
chimiche ed ENERGETICHE
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Metabolismo
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L'energia è la capacità di un sistema o di un corpo di
compiere un determinato lavoro.
L’unità di misura dell’energia nel sistema
internazionale è il Joule (J)/kJ.
Si può utilizzare anche la caloria, in quanto come
unità di misura del potere calorico degli alimenti si è
scelta la kcaloria (kilocaloria), la quantità di calore
necessaria per elevare da 14,5 a 15,5 °C un litro
d'acqua.
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I sistemi biologici
sono sistemi aperti
BIOENERGETICA
Studio delle variazioni di energia che
accompagnano le reazioni biochimiche
1 kcal = 4,186 kjoule
Metabolismo
Metabolismo
Termodinamica: studio dell’energia e delle sue
trasformazioni
DEFINIZIONE DI ENERGIA
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Termodinamica
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Energia chimica: energia
potenziale contenuta nei
legami chimici
(degli alimenti)
Energia chimica: energia potenziale
contenuta nei legami chimici
(degli alimenti)
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Termodinamica
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• COME CONCILIARE L’ORDINE DELLE CELLULE
CON LA II LEGGE DELLA TERMODINAMICA?
• COME PREVEDERE SE UNA REAZIONE PUO’
AVVENIRE SPONTANEAMENTE?
ENERGIA LIBERA
Virus
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microtubulo
polline
felce
fiore
Termodinamica
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H = G + TS
• H= entalpia o energia totale
• G= energia libera o quantità di
energia necessaria per produrre
un lavoro
• S= entropia o energia inutilizzabile
• T= temperatura assoluta in Kelvin
(K)
(ENERGIA POTENZIALE TOTALE DEL SISTEMA)
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LIBERAZIONE NETTA DI ENERGIA LIBERA
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Termodinamica
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• COME AVVENGONO REAZIONI NON
SPONTANEE NELLE CELLULE?
processo ESOERGONICO
ASSORBIMENTO DI ENERGIA LIBERA DALL’AMBIENTE
ACCOPPIAMENTO ENERGETICO:
USO DI UN PROCESSO ESOERGONICO
PER FORNIRE ENERGIA
AD UN PROCESSO ENDOERGONICO
ATP = PRINCIPALE MEDIATORE
DEGLI ACCOPPIAMENTI
processo ENDOERGONICO
ENERGETICI
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Termodinamica
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ATP E ADP
ATP E ADP
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FADH2: flavina adenina dinucleotide
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Termodinamica
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LEGGI TERMODINAMICA
ED ENERGIA LIBERA
INDICANO COSA PUO’ O NON PUO’
AVVENIRE MA
NON INDICANO LA VELOCITA’
ENZIMI: CATALIZZATORI BIOLOGICIACCELERANO LE
REAZIONI METABOLICHE
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Enzimi
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Enzimi
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Gli enzimi hanno un’alta specificità di
substrato e di reazione catalizzata
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Enzimi
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Controllo di una via metabolica
ENZIMA ALLOSTERICO
ENZIMI CATABOLISMO: ATP (-) E AMP (+)
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LEGAME COOPERATIVO
(Emoglobina)
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