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Università degli Studi Kore di Enna Facoltà di Scienze dell’Uomo e della Società CdL in “Scienze delle attività motorie e sportive” Biochimica Domenico Ciavardelli - Ph.D. email: [email protected] AA 2013-2014 Biochimica-Lezione 1 Domenico Ciavardelli

Università degli Studi Kore di Enna · 2017-10-26 · Gruppo CARBONILICO C=O ... Esempi di aldeidi e chetoni importanti in biochimica. ... Gruppo carbonilico di un aldeide o chetone

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Università degli Studi Kore di EnnaFacoltà di Scienze dell’Uomo e della Società

CdL in “Scienze delle attività motorie e sportive”

Biochimica

Domenico Ciavardelli - Ph.D.email: [email protected]

AA 2013-2014Biochimica-Lezione 1Domenico Ciavardelli

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Per approfondimenti sugli argomenti trattati nella lezione precedente:Cap. 1, 2 e 3 dal testo “Chimica, Biochimica e Biologia Applicata”, M. Stefani e N. Taddei, Zanichelli.

Cap. 1 del testo “Biochimica per le Scienze Motorie”, A. Di Giulio, A. Fiorilli e C. Stefanelli, Casa Editrice Ambrosiana.

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L’ibridazione del carbonio è in accordo con la tetravalenza del carbonio e giustifica l’equivalenza di legami in molecole come CH4.La specifica ibridazione dell’atomo di carbonio determina la struttura della molecola (tetraedrica, trigonale planare o lineare.Gli orbitali che non partecipano all’ibridazione e sono occupati da un elettrone spaiato possono formare legami di tipo piùdeboli dei legami .

E= energia

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Ibridazione degli orbitali atomici e struttura.

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L’ibridazione non è esclusiva del carbonio: anche azoto e ossigeno danno ibridazione struttura tetraedrica di ammoniaca, ammonio, acqua e idronio.

Cationi MOLECOLARImonovalenti

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Per approfondimenti ibridazione del carbonio:

http://www.chimica-online.it/download/ibridazione _orbitalica.htm

http://ebook.scuola.zanichelli.itFile: Bagatti_Cap12_ibridizzazione.pdf

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Idrocarburi (composti da carbonio e idrogeno) alifaticiGruppi funzionali

Alcani:•Legami singoli carbonio-carbonio (C—C) e carbonio-idrogeno (C—H).•Per ogni atomo di carbonio i 4 legami semplici sonoorientati verso i vertici di un tetraedro (IBRIDAZIONE SP3).

Alcheni:•Presenza di un doppio legame C--C.•Il doppio legame determina la planarità della molecola: i legami dell’atomo di carbonio coinvolto in un doppiolegame appartengono ad un piano (IBRIDAZIONE SP2. l’orbitale p che non partecipa all’ibridazione forma un legame doppio legame).

Alchini:•Presenza di un triplo legame C—C•Il triplo legame determina la linearità della molecola: i legami dell’atomo di carbonio coinvolto in un triplo legameappartengono ad una retta (IBRIDAZIONE SP. Gli orbitali p che non partecipano all’ibridazione formano 2 legami .

CH3

CH2

CH2

CH2

CH2

CH3

Esano

**

**

*

CH3

CH2

CH2

CH

CH

CH3*

*

2-esene (isomero trans)

CH3

CH2

CH2

C C CH3

2-esino

* *

Metano (CH4)::geometria tetraedrica dei legami C-H

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Ibridazione sp2 formazione di un doppio legame.L’orbitale p che non partecipa all’ibridazione è occupato da un elettrone spaiato e si sovrappone all’orbitale p non ibridato anch’esso contenente un elettrone spaiato di un altro atomo C ibridato sp2. La messa in compartecipazione di due elettroni spaiati genera un legame ovvero un ORBITALE MOLECOLARE di tipo .Tale sovrapposizione è STERICAMENTE sfavorita rispetto alla sovrapposizione di due orbitali ibridi di atomi diversi. Il legame ottenuto è quindi più debole di un legame . N.B.: un doppio legame costituito dalla combinazione un legame e è in ogni caso più forte di un legame semplice. ETENE, primo

membro della serie omologa degli alcheni.

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Esempi di alcani e alcheni importanti in biochimica.

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Gli idrocarburi alifatici possono avere anche struttura ciclica.

Catena ALIFATICA di un ACIDO GRASSO SATURO

Catena ALIFATICA di un ACIDO GRASSO INSATURO

Gli idrocarburi alifatici vengono definiti SATURI quando NON CONTENGONO DOPPI LEGAMI C-C mentre vengono definiti INSATURI quando CONTENGONO DOPPI LEGAMI C-C.

Beta-carotene precursore di vitamine LIPOSOLUBILI

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Idrocarburi aromaticiGruppi funzionali

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

Es.: Benzene

•Numero definito di doppi legami

•Risonanza degli elettroni dei doppi legami gli

elettroni dei doppi legami (legami non sono

localizzati tra due specifici atomi di C.

•OSS.: la risonanza non è prerogativa esclusiva

degli idrocarburi aromatici.

•Molecole planari e cicliche. Delocalizzazione degli elettroni dei doppi legamiRisonanza;

Nuvola Elettronica

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Esempi di composti aromatici importanti in biochimica:AA aromatici; basi puriniche e primidiniche.

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N.B.: delocalizzazione degli orbitali nelle regioni aromatichedelle molecole

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Gruppi funzionali contenenti eteroatomi•Differenza di elettronegatività polarità del legame

Gruppoossidrilico legato ad un atomo di carbonio sp3 mediante un legame singolo(R=gruppoalchilico).

Gruppo ossidrilico –OH Alcoli.

HH

COH

XX

X

C

H

C

OH

XX

X

X

XX

C

C

C

OH

X

X

X

X

XX

X

XX

Alcool primario Alcool secondario Alcool terziario

X=C (R), H.

•Suffisso –olo.•R=gruppo alchilico generico (insieme poliatomico contenente carbonio e idrogeno). I SOSTITUENTI dell’atomo di C legato all’ossidrile possono essere disparati.•Se l’atomo legato all’ossidrile è sp2 (coinvolto in un doppio legame) e non è legato ad altri eteroatomi il composto verrà definito ENOLO.•La presenza dell’ossigeno induce polarità e spesso solubilità in acqua possibiltà diformare legami d’idrogeno come donatori o accettori.

C COH

A

A

A

EnoloA= generico sostituente

A≠ da eteroatomi (N, O, P)

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Esempi di alcoli importanti in biochimica:Alcuni AA (serina, tirosina), glicerolo, etanolo, acido lattico.

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Gruppo FENOLICO (FENOLI: alcoli aromatici)

Glicerolo: un poli-alcool

e indicano la posizione di tali atomi di carbonio rispetto al gruppo carbossilico

Acido lattico: un alfa-idrossi acido

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Gruppo Tiolico C–SH TioliDerivati dei tioli importanti in biochimica:a) Tioeteri (gruppo funzionale tipico della metionina)b) Disolfuri che costituiscono un importante motivo strutturale dellastruttura terziaria delle proteine.

R S H

Gruppo amminico: C-NH2Ammine

NHR

H

NHR

R'N

R"R

R'

Ammina primaria Ammina secondaria Ammina terziaria

ANALOGIA CON GLI ALCOLI:Gruppo S--H legato ad un atomo di carbonio medianteun legame singolo(R=gruppoalchilico).

Gruppo N--H legato ad un atomodi carbonio sp3 mediante un legame singolo(R=gruppoalchilico).

Gruppi funzionali contenenti eteroatomi•Differenza di elettronegatività polarità del legame

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N.B.: Il doppietto elettronico non condiviso dell’azoto(N: [He] 2s2 2p3) conferisce proprietà BASICHE alle ammine.Le ammine sono sia accettori che donatori di legame d’idrogeno

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Esempi di tioli e ammine importanti in biochimica: tutti gli AA, ammine biogene; cisteina, metionina.

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Struttura di un generico AA Glutatione ridotto Glutatione ossidato

Ponte DISOLFURO

Gruppo TIOETEREO

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ALDEIDIR=H

(formaldeide), alchile.

CHETONIR1, R2=gruppi

alchilici

Gruppo CARBONILICO C=O

Gruppi funzionali contenenti eteroatomi•Differenza di elettronegatività polarità del legame

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+

-

+

-

Siti ELETTROFILI Siti di attacco NUCLEOFILO

Siti ACCETTORI di legame d’idrogeno

sp2 sp2

•Suffisso: -ale per le aldeidi; -one per i chetoni.•Doppio legame C—O, ibridazione sp2 planarità.•Possibilità di formare legami d’idrogeno come accettori.

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Esempi di aldeidi e chetoni importanti in biochimica.

Monosaccaridi, gliceraldeide 3-fosfato, diidrossiacetone fosfato.

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GLUCOSIO FRUTTOSIO GLICERALDEIDE DIIDROSSIACETONE

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•Suffisso: -oico.•Doppio legame C—O, ibridazione sp2 planarità.•Possibilità di formare legami d’idrogeno come accettori o donatori.•Tendenza a cedere l’atomo d’idrogeno: proprietà ACIDE.

Gruppo CARBOSSILICO -COOH

Gruppi funzionali contenenti eteroatomi•Differenza di elettronegatività polarità del legame

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ACIDI CARBOSSILICIR=H (acido formico),

alchile.

sp2

+

-

-

Il carbonio legato a due atomi di ossigeno è molto elettropositivo (sito elettrofilo) tendenza ad attrarre gli elettroni tendenza alla rottura del legame O-H con produzione di ioni H+

ACIDITA’

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Derivati degli Acidi carbossilici:

•Gruppo Ammidico –CONX2(X=H oppure R)

•Gruppo Estereo –COOR

•Anidridi

Struttura PRIMARIAdi proteine.

Lipidi (trigliceridi)

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Esempi di biomolecole contenenti gruppi fosfoesterei e

fosfoanidridici.

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I derivati degli acidi carbossilici possono essere considerati i prodotti di una

reazione di CONDENSAZIONE tra il gruppo carbossilico e

1)ACIDI con produzione di ANIDRIDI

2)ALCOLI con produzione di ESTERI

C C

O

OH

A

A

A

COH

A

A

A

C C

O

O

A

A

AC

A

A

A

++ H2O

C C

O

OH

A

A

A

CC

A

A

A

OH

O

C C

O

O

A

A

AC

O

C

A

A

A

++ H2O

A = generico atomo o gruppo di atomiAA 2013-2014

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Gruppoanidridico

Gruppoestereo

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3)AMMINE con produzione di AMMIDI

C C

O

OH

A

A

A

CN

A

A

A

H

H++ H2OC C

O

N

A

A

AH

C

A

A

A

A = generico atomo o gruppo di atomiAA 2013-2014

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Gruppo ammidico

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La reattività dei derivati degli acidi carbossilici varia secondo il seguente ordine:

ALOGENURI ACILICI > ANIDRIDI> ESTERI> AMMIDI

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Gli acidi carbossilici danno reazioni di condensazione non solo con gli alcoli per generare esteri ma anche con i loro analoghi TIOLI per generare TIOESTERI.

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A C

O

OHSH

A

A

A

A C

O

S

A

A

A

++ H2O

Gruppo tioestereo

I tioesteri sono PIU’ REATTIVI degli esteri poiché i due doppietti non condivisi dello zolfo sono meno vincolati al nucleo rispetto a quelli dell’ossigeno.

A = generico atomo o gruppo di atomi

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Derivati dell’ACIDO FOSFORICO: come gliacidi carbossilici anche una molecola di acidofosforico può dare condensazione con una molecoladi alcol o di un altro acido generandoFOSFOESTERI e FOSFOANIDRIDI.

•Esteri dell’acido fosforico(FOSFOESTERI)

N.B.: l’acido fosforico a pH fisiologico èdeprotonato. Il fosfoestere è un ANIONE MONOVALENTE.

•Anidridi dell’acido fosforico(FOSFOANIDRIDI)

Fosfolipidi,ATP, ADP, AMPMonosaccaridi

fosforilati.

ATP e ADP ma non AMP.

P PR1 O O R2

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-

Esempi di biomolecole

contenenti gruppi fosfoesterei e

fosfoanidridici.

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In modo analogo agli acidi carbossilici, l’acido fosforico può dare due tipi di derivati per condensazione con:

1) ALCOLI generando FOSFOESTERI

2) ACIDI generando FOSFOANIDRIDI O ANIDRIDI MISTE

La reattività delle fosfoanidridi è maggiore rispetto a quella dei fosfoesteri

P OH

O

OH

OH

++ H2O

P OH

O

OH

OH

CA

O

OH

P O

O

OH

OH

P OH

O

OH

P O

O

OH

OH

CA

O

P OH

O

OH

OH

++ H2OCA

A

OH

A

P O

O

OH

OH

C A

A

A

A = generico atomo o gruppo di atomi AA 2013-2014Biochimica-Lezione 1Domenico Ciavardelli

FOSFOANIDRIDE

ANIDRIDE MISTA

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Biochimica-Lezione 2Domenico Ciavardelli

Per approfondimenti sugli argomenti appena trattati:Cap. 10 dal testo “Chimica, Biochimica e Biologia Applicata”, M. Stefani e N. Taddei, Zanichelli.

Cap. 2 del testo “Biochimica per le Scienze Motorie”, A. Di Giulio, A. Fiorilli, C. Stefanelli, Casa Editrice Ambrosiana.

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Gruppi funzionali presenti in molecole organiche e proprietàchimico-fisiche formazione di legami di idrogeno.

La presenza di questi gruppi funzionali aumenta la solubilita’ in acqua di molecole organiche.

Accettore di legame d’idrogeno

Donatore di legame d’idrogeno

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Esempi

Timina

Adenina

Gruppo ossidrilico di un alcool

e acqua

Gruppo carbonilico di un aldeide o chetone

e acqua

Gruppi ammidici di due peptidi

Oss.: questi legami d’idrogeno possono essere sia intermolecolari (tra molecole diverse) che intramolecolari (tra parti della stessa molecola)

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EsempiFosfolipidi (membrane cellulari)Albumina (trasporto ematico di lipidi insolubili in acqua)

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Non confondere la solubilità con la reattività!

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9. Quale tra le seguenti non è una trasformazione chimicaa) l’acqua che evaporab) Il legno che marciscec) Il ferro che arrugginisced) Il metano che brucia

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Modelli di base della Chimica:•Modello atomico della materia•Modello elettronico dell’atomo•Modello del legame chimico

Materia: caratterizzata da volume insieme omogeneo (monofasico) o eterogeneo di entitàchimiche.

Tre stati di Aggregazione solido, iquido, gassoso.

Sostanza Composizione, Struttura, Stato di Aggregazione.

G LcondensazioneL GevaporazioneL SsolidificazioneS GsublimazioneS Lfusione

passaggioprocesso

Molecole di solvente

Molecole di soluto non

volatile

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CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O + calore

Fe (0) Fe(III)O2

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Trasformazioni Chimiche: Reattivita’.

A + B

C + D

G

Coordinata di Reazione

G1 = GReagenti

G2 = GProdotti

A + B C + D, keq = ([C][D])/([A][B])>1

G = Variazione di Energia libera di Gibbs= =G2 – G1 < 0

Processo EsoergonicoLa reazione procede

spontaneamente

A + B

C + D

Coordinata di Reazione

G1 = GReagenti

G2 = GProdotti

G = G2 – G1 >0Processo Endoergonico

La reazione richiedeenergia

A + B C + D, keq = ([C][D])/([A][B])<1keq= costante di Equilibrio[X]=concentrazionemolare di X

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G=G2-G1= energia dei prodotti - energia dei reagenti

G<0 Processo esoergoniche

G>0 Processo endoergoniche

G=0 Equilibrio

Equilibrio chimico: Principio d’azione delle masseKeq=Quantità dei prodotti/Quantità dei reagenti

Principio di Le Chatelier: ogni sistema all’equilibrio si oppone a perturbazioni dell’equilibrio chimico.

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Calcolo dell’ energia libera di formazione (G°f≡G°f KJ mol-1):

variazione di energia libera che accompagna la formazione di una

quantità definita (MOLE) di una specifica sostanza nello stato

standard (indicato con il simbolo°) a partire dagli elementi che la

compongono nello stato standard.

G°f degli elementi puri (C, N2, H2…) a P=1tm, T=298K, nella forma

più stabile (O2 e non O3) è posta uguale a zero.

G°f<0 formazione esoergonica, G°f> formazione endorgonica

H2O -237.2 KJ mol-1

CO2 -394.4 KJ mol-1

H2 0 KJ mol-1

O2 0 KJ mol-1

N2O 104.2 KJ mol-1AA 2013-2014

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La variazione di energia libera standard per una reazione può

essere ottenuta sottraendo le energie di formazione dei prodotti alle energie di formazione

dei reagenti:

A+BC+D

G°=G°f (C+D)-G°f(A+B)

Es.:H2S+2O2 SO42-+2H+ ,

Le energie libere di formazione di reagenti e prodotti sono

G°f (H2S)=-27.82KJ mol-1,

G°f (O2)=0,

G°f(SO42-)=-744.6,

G°f (H+)=-39.83

Quindi

G°= G°f (SO42-+H+)-G°f(H2S+O2)=[-744.6+2*(-39.83)]-(-27.82+0)=-796.44KJ mol-1

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Potenziali elettrochimico e processi ossidoriduttivi

•Ossidazione e riduzione

Riduzione

Ossidazione

B ossidato A ridotto

Aumento della carica positiva

Riduzione della carica positiva

B A

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An+Ossidato +BRidotto ARidotto +Bn+

Ossidato

Es.: Cu2++Zn Cu + Zn2+

Stato ossidato del rame(numero di ossidazione maggiore)

Stato ridotto dello zinco(numero di ossidazione minore)

Stato ridotto del rame(numero di ossidazione minore)

Stato ossidato dello zinco(numero di ossidazione maggiore)

•Il processo ossidoriduttivo può essere decomposto in una semireazione di riduzioneAn+

Ossidato + n e-ARidottoe in una semireazione di ossidazioneBRidotto Bn+

Ossidato + n e-

Perché il passaggio di elettroni avviene da B ad A?Perché non avviene il processo inverso?

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Per una reazione di ossidoriduzione G è inversamente proporzionale al lavoro elettrico ed alla differenza di potenziale (E) da applicare per permettere lo scambio di elettroni•Ossidoriduzioni corrispondenti a E > 0 sono favorite•Ossidoriduzioni corrispondenti a E< 0 sono sfavorite

G 1/E oppure G E

Proporzionalitàdiretta

Proporzionalitàinversa

•Ogni reazione di riduzione è associato ad un potenziale di riduzione E=energia necessaria all’acquisto di elettroniEA=energia necessaria al processo An+ + ne- AEB=energia necessaria al processo Bn+ + ne- B

•Il lavoro elettrico necessario a trasferire gli elettroni è proporzionale alla DIFFERENZA DIPOTENZIALE E) tra due potenziali di riduzione

•Il lavoro elettrico deve essere svolto segno positivo

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Relativamente all’esempio precedente, la spontaneità del processo precedente ( ossidazione di A e riduzione di B) è dovuta al fatto che EA < EBE=EB - EA >0 G<0

Tanto minore è il potenziale di riduzione tanto maggiore è il potere riducente ovvero tanto maggiore è la tendenza a cedere elettroni riducendo un’altra specie!

Calcolo di E da due potenziali di riduzione

Es.: O2+4H++4e- : 2H2O, E°(O2)=0.816 V elevato potenziale tendenza a ossidare tendenza alla riduzione ovvero ad acquistare elettroni da parte di O2

2H++2e- : H2, E°(H2)=-0.421V basso potenziale tendenza a ridurre tendenza alla ossidazione ovvero a cedere elettroni da parte di H2

Accoppiando le due SEMIREAZIONI il processo spontaneo sarà:1/2O2+H2 H2OL’idrogeno cede il proprio elettrone ossidandosi (potenziale minore)L’ossigeno acquista due elettroni riducendosi (potenziale maggiore)Il processo inverso è sfavorito.

Un processo è quindi tanto più spontaneo (G<0) quanto maggiore è la differenza di potenziale (E>0)

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Nicotinamide adenina dinucleotide ridotto (NADH)E (NAD+/NADH)=-0.32VE(1/2O2/O2-)=0.82Ossidazione di NADH a NAD+ e riduzione dell’ossigeno Catena respiratoriaI due atomi d’idrogeno in rosso provengono da un substrato (molecola organica) che subisce l’ossidazione: uno riduce NAD+legandosi all’anello nicotinammidico, l’altro viene rilsciato nell’ambiente come H+.

CH

CHN

+ CH

O

NH2

O

H H

OH

H

OH

H

N

N

N

N

NH2

OPO

O

OH

O

H H

OH

H

OH

H

OPOH

O

H

CH

CHN

CH

O

NH2

O

H H

OH

H

OH

H

N

N

N

N

NH2

OPO

O

OH

O

H H

OH

H

OH

H

OPOHO

H H

Nicotinamide adenina dinucleotide (NAD+)

Ossidazione

Riduzione2H++2e-

Nicotinammide

Adenina

+ H+

Atomo d’azoto tetravalente!a

aL’azoto ha ceduto il proprio doppietto non condiviso nella formazione di un legame dativo ed è quindi carico positivamente.

-1 -2

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Come varia l’energia durante la trasformazione?

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E

Reagenti

Prodotti

Stato di Transizione Struttura Intermediaa Reagenti e Prodotti

Massimo di Energia Non IsolabileEnergia di

AttivazioneEatt

Processo ad uno stadio. Processo a due stadi.

E

Reagenti

Eatt2

Eatt2

Prodotti

[Stato di Transizione 1]

[Stato di Transizione 2]

Intermediodi

Reazione

Non è detto che una trasformazione favorita dal punto di vista energetico avvenga velocemente! CINETICA

• La costante di equilibrio non da’ informazioni sulla cinetica della reazione.

•V = (Frequenza degli urti) * (Fattore Energetico) * (Fattore Sterico)

•Fattore Energetico: frazione degli urti con energia sufficiente = f (T, Eatt)

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OCH2

HH

OH

H

OH

OH

H OH

H

OH

Glucosio (C6H12O6)

+ 6O2

Combustione(fuoco)

Ener

gia

Energia di attivazione

Energia dissipata come calore e non conservata

6CO2 + 6H2O

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OCH2

HH

OH

H

OH

OH

H OH

H

OH

Glucosio (C6H12O6)

+ O2

Cellula

Ener

gia

6CO2 + 6H2O

Il processo è costituito da diversi stadi corrispondenti a diverse energie di attivazioneL’energia d’attivazione si riduce grazie alla catalisi enzimaticaL’energia viene conservata come energia chimica

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Per approfondimenti sugli argomenti appena trattati:Cap. 4 (Par. 7), Cap. 6 e Cap. 28 (Par. 1-2) dal testo

“Chimica, Biochimica e Biologia Applicata”, M. Stefani e N. Taddei, Zanichelli.

Cap. 8 (Par.1, 2, 3, 5) e Cap. 9 (Par. 1) del testo “Biochimica per le Scienze Motorie”, A. Di Giulio, A. Fiorilli, C. Stefanelli, Casa Editrice Ambrosiana.

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Acidi e Basi

Gli elettroni di legame provengono solo dall’acquaLegane dativo

Ione IDRONIO

L’acqua acquista il protone si comporta da base

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NH3 + H2O ?

OH-: ione ossidrilico

Doppietto non condiviso capace di essere ceduto nella formazione di un legame con una specie povera di elettroni

Eccesso di elettroni carica negativa dell’anione molecolare

L’acqua cede il protone(si comporta da acido)

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L’azoto cede il suo doppietto elettronico non condiviso al protone

H+ formazione di unLEGAME DATIVO.

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Acidi e Basi deboli

Acido Acetico(acido debole)

Anione Acetato(base coniugata)

Ammoniaca(base debole)

Ammonio (Catione,Acido coniugato)

EQUILIBRIO CHIMICO

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HCl

H ClH

Cl

H

HO H

H

O

H HO

H

HO

H

H

O

H HO

H

+

H

H

+

+

Cl-Cl-

Cl-

ACIDO FORTE(Completa Dissociazione)

H

H

HF

H

HO H

H

O

H HO

HH

OH

H

O

H

HO

H

+H

+

ACIDO Debole(Dissociazione parziale)

•Tutte le molecole di acido cloridrico sono dissociate•Un numero uguale di molecole di acqua èprotonata•CH3O+ aumenta proprzionalmente•Abbassamento proporzionale di pH

•Non tutte le molecole di acido fluoridrico sono dissociate•Un numero minore di moelcole di acqua è protonata•Minore abbassamento di pH a parità di acido aggiunto

F

F

F- F-

HF

Non dissociata Non protonata

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Che cosa si intende per pH?

In che modo acidi e basi alterano il pH dell’acqua?

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Perché l’acqua pura pur non essendo un elettrolita ha conducibilitànon nulla?

H2O + H2O H3O+ + OH-

Autoprotolisi dell’acqua:LA CONCENTRAZIONE DI IONI IDRONIO E IONI OSSIDRILICI IN ACQUA PURA E COSTANTE A T COSTANTE.

Prodotto ionico dell’acqua

Kw=[H3O+]*[OH-]=10-14 a T=25°C

[H3O+]=[OH-]=10-7 mol L-1

(acqua pura, T=25°C)AA 2013-2014

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Effetto degli acidi sulla concentrazione ( C) di ioni idronio e ossidrilico

HA + H2O H3O+ + A-

Effetto delle basi sulla concentrazione di ioni ossidrilici e idronio

B + H2O BH+ + OH-

Es.: HCl + H2O H3O+ + Cl-

Es.: CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COO-

Es.: NaOH Na+ + OH-

Es.: NH3 + H2O NH4+ + OH-

CH3O+>10-7

COH-<10-7

COH->10-7

CH3O+<10-7AA 2013-2014

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H3O+

OH-

pH=-log CH3O+

pOH=-log COH-

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Sistema tampone: si oppone alle variazioni di pH

Addizione di 3 molecole di

HCl alla soluzione tampone

Soluzione contenenteTampone bicarbonato Solo un atomo d’idrogeno

rimane libero (idronio)rispetto ai 3 previsti

L’anione HCO3- è capace di reagire con due dei 3 ioni H+

generati dalla dissociazione dell’acido forte riducendo l’abbassamento del pH rispetto a quello previsto.

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Per approfondimenti sugli argomenti appena trattati:Cap. 8 (Par. 1, 2, 3, 9) e Cap. 9 (Par. 1, 2, 3, 4, 5, 6) dal testo “Chimica, Biochimica e Biologia Applicata”, M. Stefani e N. Taddei, Zanichelli.

Cap. 1 (Par. 6.1, 6.2 e 6.3) del testo “Biochimica per le Scienze Motorie”, A. Di Giulio, A. Fiorilli, C. Stefanelli; Casa Editrice Ambrosiana.

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