Biochimica

La bioenergetica è lo studio quantitativo delle conversioni di energia che avvengono all’interno delle cellule, e della natura e della funzione dei processi chimici alla base di queste conversioni.

La struttura di un sistema che sta reagendo, tenderà a modificarsi in continuazione, sino al raggiungimento di uno stato di equilibrio.

Le cellule eterotrofiche, come accennato, estraggono energia libera in forma chimica attraverso il catabolismo delle molecole di sostanze nutrienti, tale energia viene impiegata per la produzione di ATP a partire da ADP e P_i.

I composti fosforilati presenti negli organismi possono essere suddivisi in due gruppi in virtù della loro energia libera standard di idrolisi.

Le reazioni metaboliche di trasferimento degli elettroni hanno un ruolo fondamentale. Queste reazioni, denominate di ossido-riduzione implicano la perdita di elettroni da una specie chimica (ossidata) e la loro acquisizione da parte di un’altra specie chimica (ridotta).

Il C, negli organismi viventi, può essere presente in cinque differenti stadi di ossidazione, dal più ridotto (etano), al più ossidato (anidride carbonica).

Come già detto gli elettroni tendono a migrare verso la specie chimica con un valore dienergia più positivo. Tale tendenza è proporzionale alla differenza dei due potenziali di riduzione, denominata ∆E.

Il NAD (nicotinamide adenin dinucleotide) e l’analogo dinucleotide fosfato (NADP⁺) sono composti da due nucleotidi tenuti insieme da un legame fosfoanidridico fra i loro gruppi fosforici. Entrambi i nucleotidi possono subire una riduzione del gruppo nicotinamidico.

Gli enzimi, fatti salvi i gruppi di molecole di RNA catalitico, sono tutti costituiti da proteine con masse molecolari che variano da 12.000 u a oltre un milione.

Gli enzimi accelerano (catalizzano) una reazione generando un ambiente specifico che favorisce energeticamente la reazione stessa. La reazione avviene all’interno del sito attivo dell’enzima, ovvero di una porzione specifica dell’enzima cui si lega il substrato da catalizzare.

La velocità di una reazione dipende dalla concentrazione del reagente e da una costante di velocità (K). La velocità di reazione (V), ovvero la quantità di substrato (S) che ha reagito nell’unità di tempo, è regolata dalla legge della velocità:

Uno dei fattori che maggiormente determinano la velocità di catalisi è la quantità di substrato presente.

Gli enzimi catalizzano tutti i processi che avvengono all’interno delle cellule. Sfruttando l’inibizione enzimatica sono stati creati alcuni fra i più importanti agenti farmaceutici. La stessa aspirina inibisce l’enzima catalizzatore della prima reazione della sintesi delle prostaglandine.

Il D-glucosio occupa un ruolo di rilievo nel metabolismo essendo la principale sostanza nutriente per la maggior parte degli organismi.

Il piruvato viene impiegato differentemente in virtù del tipo di cellula in cui viene prodotto e delle esigenze metaboliche della medesima cellula.
Fondamentalmente può prendere tre differenti vie: