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BIOENERGETICA - Coggle Diagram

- - - - produzione calore
        
        = entalpia
      - aumento entropia
        
        = disordine
        
        dipende anche dalla temperatura
  - - - endoergonico = non spontaneo
      - irreversibili
    - - esoergonico = spontaneo
    - - equilibrio
      - reversibili
    - - a 25° e 1 atm e pH 7
- - - - agiscono con deltaG >= 0
      - non modificano e non alterano deltaG
      - riducono deltaG necessario a raggiungere stato di transizione
      - proteine o a RNA
      - legami reversibili con ligando
        
        nel sito di legame
        
        adattamento indotto
      - aumenta velocità di reazione
        
        interazioni più efficaci
      - riutilizzabili
      - componenti
        
        apoenzima = proteina
        
        cofattori
        
        ioni come magnesio, potassio, zinco
        
        coenzimi
        
        es. biocitina, coenzima A
        
        derivati da vitamine idrosolubili (vedi tabella)
      - tipi di regolazione
        
        effettori allosterici
        
        cambiamenti conformazionali
        
        modificazioni covalenti residui aa
        
        scissione proteolitica
        
        rimozione porzioni di aa per attivazione
  - - - degradazione componenti cell. e nutrienti
        
        fornisce energia
      - reazioni ossidative
    - - formazione macromolecole
  - - - se lontano dall'equilibrio
        
        irreversibilità
        
        tappe di controllo
        
        obiettivi
        
        omeostasi e stato stazionario dinamico
        
        rispondere a stimoli esterni
        
        ottimizzare uso combustibili
        
        ripartire metaboliti fra vie metaboliche alternative
        
        fornire combustibile più adatto
        
        modifica velocita ai check-point
        
        breve termine
        
        controllo allosterico
        
        feedback positivo o negativo
        
        fosforilazione o defosforilazione di residui aa
        
        chinasi aggiunge
        
        fosfatasi rimuove
        
        modifica velocità di enzimi che lavorano in vie parallele
        
        lungo termine
        
        controllo genetico
    - - coefficiente di controllo del flusso
      - coefficiente di elasticità
      - coefficiente di risposta
- - - - strutture
        
        lineari
        
        cicliche
      - versatilità legami
        
        singoli
        
        tetraedrica
        
        rotazione attorno all'asse
        
        doppi
        
        più corti
        
        rotazione limitata
        
        tripli
        
        rari nelle biomolecole
      - capacità formazione gruppi funzionali
        
        es. Acetil-CoA con diversi gruppi funzionali
        
        tioestere
        
        gruppi amido
        
        ossidrile
        
        fosfoanidride
        
        gruppo amminico
        
        imidazolo-simile
        
        fosforile
  - - - scissione omolitica
        
        forma radicale
      - scissione eterolitica
        
        un atomo trattiene entrambi gli elettroni e si formano *carboanioni, carbocationi o ioni idruro
        
        *altamente instabili (delocalizzazione di carica)
        
        stabilizzato con ibridi di risonanza
      - interazioni tra nucleofili
      - esempi: condensazione aldolica, esterica di Claisen e decarbossilazione di un beta-chetoacido
    - - elettroni ri-distribuiti
        
        azione promossa dai gruppi ionizzabili dell'enzima funzionando da acidi o da basi
    - - scissione omolitica legami C-C e C-H
      - enzimi + coenzimi
      - es. E. coli, in condizioni anaerobiche, catalizza reazione di biosintesi eme
    - - fosforici, glicosilici o acilici da un nucleofilo ad un altro
        
        fosforico migliore gruppo uscente
        
        ibridato sp3 si comporta da elettrofilo (P centrale con parziale carica positiva)
      - attivazione intermedio metabolico (facilita reazioni successive)
    - - generano energia (elettroni dal catabolismo del cibo)
      - carbonio ha diversi stati di ossidazione
      - modalità trasferimento elettroni (da donatore ad accettore)
        
        come elettroni
        
        come atomi di H
        
        come ioni idruro
        
        combinazione diretta con O2
      - es. deidrogenasi - 2 atomi di H; ossidasi - legame C-O; ossigenasi- legame C-O2
      - si crea potenziale elettrochimico
      - ioni ferrosi e ioni ferrici associati ai citocromi hanno potenziale redox
- - - - stabilità ATP è minore, effetto repulsivo gruppi
      - ATP ha minore energia di solvatazione
      - 1^ fase: gruppo fosforico trasferito sul substrato (stato di transizione)
        
        2^fase: liberazione fosforo inorganico
  - - - es. formazione aminoacil-tRNA (trasporto aa)
  - - - da GDP a GTP (catalizzata da nucleoside difosfato chinasi)
      - guanilato chinasi trasforma GMP in GTP
      - adenilato chinasi trasforma AMP in ADP
- - - - idrolizzato nella forma enolica del piruvato
        
        tautomerizza nella forma chetonica
- - - - teste polari a contatto con l'acqua
      - nelle micelle interazioni idrofobiche
      - stabilità termodinamica
      - code idrofobiche a contatto con l'aria
    - - per studiare ad esempio la formazione dei canali ionici
    - - bassa = solido gelatinoso
      - alta = cristallo liquido
    - - colesterolo --> rigidità (plastificazione)
    - - trasversale (flip-flop) : lenta, testa lipidica attraversa doppio strato
        
        catalizzata --> trasportatori specifici
        
        flippasi (dal lato esterno all'interno)
        
        floppasi (dal lato citosolico al lato esterno)
        
        scramblasi (entrambe le direzioni)
    - - +colesterolo nelle membrane plasmatiche
        
        grandi zattere lipidiche
        
        interazione con l'esterno (entrata/uscita virus)
      - +cardiolipina nelle mitocondriali
      - fosfatidilserina, fosfatidilinositolo e fosfatidilglicerolo essenziali
        
        fosfatidilserina--> induce coagulazione(indice danno tissutale); marcano esternamente globuli rossi per rimozione
      - sfingolipidi, fosfatidilcolina e fosfaatidiletanolammina abbondanti
      - traslocasi equilibrano composizione lipidica
        
        diffusione facilitata
        
        trasporto attivo
  - - - catalizzare reazioni
      - mediare flusso sostanze
      - mediare trasferimento info
    - - integrali
        
        rimosse con trattamenti disgreganti
        
        es. glicoforine
        
        proteine trans-membrana eritrociti
        
        porzione extracellulare con carica negativa (repulsione tra eritrociti)
        
        ha siti di legame per agenti patogeni
        
        varianti A,M,N
        
        A: attraversa membrana con segmento ad alfa elica; residui aa apolari; mobilità limitata; intracellulare aa polari con spectrina e actina --> cortex eritrocitario (forma)
      - periferiche
        
        rimosse con trattamenti blandi
      - anfitrofiche
        
        associazione covalente ai lipidi
        
        rimosse da enzimi come la fosfolipasiC
    - - proteine intrinseche
        
        glicoporina
        
        banda 3
        
        ha forma dimerica o tetramerica
        
        2 domini
        
        lato citosolico: interazione con enzimi della via glicolitica
        
        dominio carbossi-terminale : media scambio cloruri e bicarbonati
      - degradati a livello splenico (sist. reticolo endoteliale)
        
        poi fagocitosi e lisi
    - - beta-barrel --> foglietti beta antiparalleli; filamenti in numero pari per potersi richiudere
        
        nelle porine: in E.coli OMPF ; triplette con 16 domini
        
        forma cilindrica cava forma canale
        per diffusione molecole idrofiliche attraverso strato idrofobico
  - - - aumenta la permeabilità dell'acqua
      - 6 domini intermembrana (alfa eliche, anse esterne "loop B" , anse interne "loop E")
        
        funzionamento: acqua interagisce con aa positivi del loop B; il canale si restringe e passa solo una molecola di H2O
      - bersaglio terapeutico di inibitori (HgCl2, AgNO3,Zn si legano alle cisteine per impedire il passaggio di H2O)
      - nel rene, occhio, apparato respiratorio e ghiandolare
        
        acquaporina 2: riassorbimento acqua nel dotto collettore; inibita dall'ADH
    - - simporto
      - antiporto
      - a canale o trasportatore
        
        canale del potassio
        
        trasmissione potenziale di membrana neuronale
        
        tetrameri e dimeri di alfa eliche
        
        funzionamento: entrata potassio idratato che si scontra con barriera di permeabilità; trasferito e liberato all'esterno
        
        regolazione: gating = proteina che blocca l'entrata; aperto per pressione osmotica o da una proteina recettore; molecole esterne che bloccano canale; recettori muscarinici lo attivano
        
        canali del cloro
        
        18 alfa eliche
        
        molto selettivi: amminoacidi basici attirano solo Cl-
        
        ivermectina agisce sui canali Cl--> lisi osmotica
        
        in genere è chiuso: 5 leucine all'interno trascinate all'esterno dal glutammato formano un foro
    - - 2 potassio entrano e 3 sodio escono con consumo di ATP
        
        potassio: interno 110mmol/L esterno 4mmol/L
        
        sodio: interno 10 mmol/L esterno 135 mmol/L
      - funzionamento: legato ATP con associazione di 3 ioni sodio (forma E1); cambio conformazione dopo idrolisi ATP (forma E2); affine agli ioni potassio rilascia ioni sodio all'esterno e lega 2 ioni potassio; idrolisi gruppo fosforico fa rilasciare ioni potassio all'interno
      - domini: M (transmembrana, alfa eliche); beta (interagisce con ambiente extracellulare); N (lega l'ATP); P (fosforilata); sequenza aa FXYD (trasferisce cambiamenti conformazionali)
      - inibitori: *digitalina e ouabaina
        
        *lega la pompa all'esterno boccandola; aumenta sodio interno; per bilanciare rimuove sodio scambiandolo con calcio; alte concentrazioni di Ca ipercontraggono muscolo e morte
      - altre funzioni
        
        riassorbimento intestinale
        
        associata al trasporto di glucosio
        
        riassorbimento renale
        
        riequilibrare entrata Na e Cl in cambio di ioni bicarbonato
        
        controllo osmotico, volume e acidità del sangue
        
        uscita bicarbonato controbilanciata da uscita sodio
        
        equilibrio acido-base
        
        riassorbimento bicarbonati; cellule tubulo renale distale