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METABOLISMO E BIOENERGIA
BIOTECNOLOGIE
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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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 AEROBICA, in assenza di ossigeno ANAEROBICA.
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RESPIRAZIONE CELLULARE
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NADH: nicotinammide adenina dinucleotide
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Fermentazione lattica
Fermentazione alcolica
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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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Il lavoro biologico necessita di energia
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.
1 kcal = 4,186 kjoule
DEFINIZIONE DI ENERGIA
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Termodinamica: studio dell’energia e delle sue trasformazioni
I sistemi biologici sono sistemi aperti
BIOENERGETICA Studio delle variazioni di energia che accompagnano le reazioni biochimiche
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Energia chimica: energia potenziale contenuta nei legami chimici
(degli alimenti)
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Energia chimica: energia potenziale contenuta nei legami chimici
(degli alimenti)
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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
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Virus microtubulo polline felce fiore
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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)
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(ENERGIA POTENZIALE TOTALE DEL SISTEMA)
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VARIAZIONI DI ENERGIA LIBERA E METABOLISMO
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VARIAZIONI DI ENERGIA LIBERA E METABOLISMO
processo ESOERGONICO
LIBERAZIONE NETTA DI ENERGIA LIBERA
processo ENDOERGONICO
ASSORBIMENTO DI ENERGIA LIBERA DALL’AMBIENTE
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• COME AVVENGONO REAZIONI NON SPONTANEE NELLE CELLULE?
ACCOPPIAMENTO ENERGETICO:
USO DI UN PROCESSO ESOERGONICO PER FORNIRE ENERGIA
AD UN PROCESSO ENDOERGONICO
ATP = PRINCIPALE MEDIATORE DEGLI ACCOPPIAMENTI
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ATP E ADP
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FADH2: flavina adenina dinucleotide
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LEGGI TERMODINAMICA ED ENERGIA LIBERA
INDICANO COSA PUO’ O NON PUO’ AVVENIRE MA
NON INDICANO LA VELOCITA’
ENZIMI: CATALIZZATORI BIOLOGICI- ACCELERANO LE REAZIONI METABOLICHE
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Gli enzimi hanno un’alta specificità di substrato e di reazione catalizzata
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Controllo di una via metabolica
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ENZIMA ALLOSTERICO
ENZIMI CATABOLISMO: ATP (-) E AMP (+)
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LEGAME COOPERATIVO (Emoglobina)
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