Le tre funzioni termodinamiche che descrivono le variazioni di energia che avvengono in una reazione sono:

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1 Le tre funzioni termodinamiche che descrivono le variazioni di energia che avvengono in una reazione sono: G= energia libera di Gibbs H= entalpia S= entropia

2 ΔG = ΔH TΔS ΔH < 0 ΔS > 0 Condizione tipica dei processi spontanei

3 aa + bb cc + dd Keq = [C] c [D] d [A] a [ B] b

4 ΔG ΔG aa + bb cc + dd ΔG = ΔG + RT ln [C]c [D] d [A] a [ B] b Rapporto di azione di massa

5 ΔG = ΔG' + RT ln 0 = ΔG' + RT ln [C] c [D] d [A] a [B] b [C] c [D] d [A] a [B] b ΔG' =- RT ln [C] c [D] d [A] a [B] b K eq [ C] c [D] = d [A] a [ B] b ΔG = -RTlnK eq

6 ΔG = -RTlnK eq ΔG = -2.3RTlogK eq K eq e ΔG' K' eq ΔG kj/mol All inizio i reagenti ed i prodotti hanno una concentrazione 1 M. La reazione: procede in avanti (spontanea) procede in avanti (spontanea) 1 0 è all equilibrio torna indietro a formare i reagenti torna indietro a formare i reagenti K eq [ C] c [D] = d [A] a [ B] b

7 aa + bb cc + dd ΔG = ΔG + 2.3RTlog [C]c [D] d [A] a [ B] b Quando ΔG è positivo, il ΔG può diventare negativo se questo termine è minore di 0 ed il valore assoluto è più grande del valore di ΔG

8 ΔG = Gp -Gr

9 A E 1 B E 2 C E 3 D E 4 E E 5 F

10 A B ΔG 1 B C ΔG 2 C D ΔG 3 A + B + C B + C + D A D ΔG tot = ΔG 1 + ΔG 2 +ΔG 3 Le variazioni di energia libera si possono sommare

11 ATP + glucosio esochinasi ADP + glucosio-6-p Glucosio + Pi glucosio 6-fosfato + H 2 O ΔG = kj/mol ATP + H 2 O ADP + P i ΔG = 30,5 kj/mol Glucosio + ATP glucosio 6-fosfato + ADP ΔG = 16.7 kj/mol

12 Molecole con energia d idrolisi molto negativa Adenina Adenina Adenina ΔG = Gp - Gr

13 Adenina Adenina

14 Molecole con energia d idrolisi molto negativa idrolisi tautomerizzazione PEP Piruvato (forma enolica) Piruvato (forma chetonica)

15 Molecole con energia d idrolisi molto negativa Acido 1,3-Bisfosfoglicerico idrolisi Acido 3-fosfoglicerico ionizzazione ΔG = kj/mol 3-fosfoglicerato

16 Molecole con energia d idrolisi molto negativa Fosfocreatina Creatina idrolisi

17 Stabilizzazione dei prodotti Diminuzione della repulsione elettrostatica Ionizzazione Isomerizzazione Risonanza

18 PEP + H 2 O Piruvato + P i ΔG = kj/mol 1,3-Bisfosfoglicerato + H 2 O 3-Fosfoglicerato + Pi ΔG = kj/mol Fosfocreatina + H 2 O Creatina + Pi ΔG = 43,0 kj/mol ATP + H 2 O ADP + P i ΔG = 30,5 kj/mol Glucosio 6-fosfato + H 2 O Glucosio + Pi ΔG = 13.8 kj/mol Glicerolo 1-fosfato + H 2 O Glicerolo + P i ΔG = 9.2 kj/mol

19 Potenziale di trasferimento del gruppo fosforico

20 idrolisi Fosfocreatina Creatina Fosfocreatina + H 2 O Creatina + P i ΔG = kj/mol ADP + Pi ATP + H 2 O ΔG = kj/mol Fosfocreatina + ADP Creatina + ATP ΔG = 12.5 kj/mol

21 PEP + H 2 O Piruvato + P i ΔG = kj/mol ADP + Pi ATP + H 2 O ΔG = + 30,5 kj/mol PEP + ADP Piruvato + ATP ΔG = 31.4 kj/mol ADP + Pi ATP + H 2 O ΔG = +30,5 kj/mol 1,3-Bisfosfoglicerato + H 2 O 3-Fosfoglicerato + Pi ΔG = -49.3kJ/mol 1,3-Bisfosfoglicerato + ADP 3-Fosfoglicerato + ATP ΔG = kj/mol Fosforilazione a livello del substrato

22 PEP + H 2 O Piruvato + P i ΔG = kj/mol 1,3-Bisfosfoglicerato + H 2 O 3-Fosfoglicerato + Pi ΔG = kj/mol Fosfocreatina + H 2 O Creatina + Pi ΔG = 43,0 kj/mol ATP + H 2 O ADP + P i ΔG = 30,5 kj/mol Glucosio 6-fosfato + H 2 O Glucosio + Pi ΔG = 13.8 kj/mol Glicerolo 1-fosfato + H 2 O Glicerolo + P i ΔG = 9.2 kj/mol

23 ATP + glucosio esochinasi ADP + glucosio-6-p Glucosio + Pi glucosio 6-fosfato + H 2 O ΔG = kj/mol ATP + H 2 O ADP + P i ΔG = 30,5 kj/mol Glucosio + ATP glucosio 6-fosfato + ADP ΔG = 16.7 kj/mol

24 ΔGp = POTENZIALE DI FOSFORILAZIONE L energia libera reale liberata dall idrolisi dell ATP nella cellula varia tra -50 e -65 kj/mole

25 A + B ATP ADP + P i AB A + B AB + H 2 O ΔG = +15 kj/mol ATP + H 2 O ADP + P i ΔG = 30,5 kj/mol A + ATP + B AB + ADP + Pi ΔG = 15,5 kj/mol

26 A + B ATP ADP + P i AB + H 2 O Glutammato + NH 3 ATP + H 2 O Glutammato + NH 3 + ATP Glutammina + H 2 O ADP + P i Glutammina + ADP + Pi Glutammina sintetasi Glutammato Glutammina

27 γ Glutammato 1 + ADP Glutammilfosfato

28 Glutammilfosfato 2 + Pi Glutammina

29 Glutammina sintetasi Glutammato Glutammina Glutammilfosfato

30 Acido palmitico + CoASH PalmitoilCoA + H 2 O ATP + H 2 O AMP + PPi PPi + H 2 O 2Pi Acido palmitico + CoASH + ATP + H 2 O PalmitoilCoA + AMP + 2Pi ΔG = 32.5 kj/mol ATP + H 2 O AMP + PP i ΔG = 45,6 kj/mol PPi + H 2 O 2Pi ΔG = kj/mol ATP + 2H 2 O AMP + 2Pi ΔG = -64,82 kj/mol

31 α Palmitato Pirofosfatasi inorganica Palmitil adenilato Coenzima A Palmitoil-CoA

32 Molecole con energia d idrolisi molto negativa Acetil-CoA Idrolisi Acido acetico Acetato

33 Tioestere Stabilizzazione dell estere per risonanza Estere Energia libera, G ΔG di idrolisi del tioestere ΔG di idrolisi dell estere

34 ATP + NDP (dndp) Nucleoside difosfato chinasi ADP + NTP (o dntp) ΔG = 0

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36 ADP + ADP adenilato chinasi ATP + AMP ΔG = 0

37 Sostanze nutrienti ricche di energia Carboidrati Grassi Proteine o ossidativo esoergonico Prodotti finali poveri di energia Energia chimica Macromolecole cellulari Proteine Polisaccaridi Lipidi Acidi nucleici o riduttivo endoergonico Molecole di precursori Amminoacidi Zuccheri Acidi grassi Basi azotate

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