10 cinetica chimica e equilibri ok

Cinetica chimica
E’ la disciplina che studia la velocità e il meccanismo delle reazioni
chimiche
Dalle caratteristiche termodinamiche dei reagenti e dei prodotti si può prevedere se
una reazione chimica sia realizzabíle e fino a qual punto ( in altre parole se
avvenga spontaneamente e quale sia il punto di equilibrio);
ma da queste non si può ottenere alcuna informazione circa la sua velocità e il suo
meccanismo. Queste informazioni ci vengono dalle misurazioni cinetiche il cui
obiettivo è proprio quello di determinare come e con quale velocità le molecole
reagiscono tra loro.
PERCHE’ una reazione chimica avviene?
A+B = C+D
Affinchè questa reazione avvenga bisogna che
vengano soddisfatte le seguenti condizioni:
1. Le molecole A e B si urtino
2. Si urtino nel punto giusto
3. L’urto deve essere efficace
4. Che i prodotti abbiano una energia minore dei
reagenti
5. Che A e B superino l’energia di attivazione
(l’energia che serve perché avvenga la reazione)
Velocità di reazione.
Consideriamo una generica reazione
A+B = P+Q
Questa equazione ci dice che A reagisce con B, dando origine a P e Q
In che modo ci accorgiamo che la reazione "parte e va avanti"?
Ebbene, il fenomeno che all'esterno ci avvisa che le cose cambiano all'interno della
soluzione è che le concentrazioni di A e B diminuiscono mentre quelle di P e Q
aumentano.
Esprimiamo perciò la velocità di un processo chimico in un certo periodo di tempo
come:
il rapporto tra la variazione di concentrazione di un reagente o di un prodotto
ed il valore di quell' intervallo di tempo.
L' espressione matematica della velocità di reazione è la
seguente:
dove il segno - indica la variazione negativa
della concentrazione dei reagenti
La velocità di reazione dipende da vari fattori:
Natura dei reagenti
Concentrazione dei reagenti +++
Temperatura di reazione
Presenza di eventuali catalizzatori
Superficie dell’interfaccia (se la reazione avviene
tra reagenti in due fasi diverse)
La velocità di reazione dipende dalla concentrazione dei reagenti
attraverso l' equazione di velocità:
A
B
v= k [A]
A+ B
C
v= k [A] [B]
A+B+C
D
v= k [A] [B] [C] o v= k [A] [B]2 se due componenti sono uguali
generalizzando
mentre m ed n sono coefficienti che possono essere pari a zero, numeri interi o frazionari, il cui
valore può essere determinato solo sperimentalmente
Ogni coefficiente determina l' ordine di reazione, rispetto al proprio componente,
mentre la somma m+n determina l'ordine globale della reazione
da non confondersi con la molecolarità che rappresenta il numero delle molecole effettivamente
coinvolte nella reazione e che urtandosi in modo efficace si trasformano nei prodotti finali
Es una reazione può essere bimolecolare A+B = C ed
essere di ordine primo (quando la concentrazione di uno
dei reagenti è così alta da ritenersi costante per cui la
reazione dipende solo dalla concentrazione di uno solo
dei reagenti (es reazioni di idrolisi l’acqua è cost)
dove k è la costante di velocità ed indica la
misura della velocità di reazione quando i
reagenti sono in concentrazione unitaria e
dipende dal FATTORE STERICO(A) e
TEMPERATURA (ci dice se la reazione è
intrinsecamente rapida o lenta)
Arrhenius ha dimostrato che
k = A NE
Tenedo conto di Boltzman per cui
N E = N * e –E/RT
NA =B
k = B e –E/RT (legge di ARRHENIUS)
E è l’energia di attivazione
All’aumentare della T la velocità di una reazione aumenta
Applicazioni alla medicina
La febbre è una risposta fisiologica dell'organismo a stimoli
endogeni o esogeni caratterizzata dalla elevazione della temperatura
corporea al di sopra del valore considerato normale (circa 37 gradi
Celsius per gli esseri umani) dove avvengono le normali reazioni
dell’organismo Ad un incremento di 10°C raddoppia la v di reazione
e quindi anche l’aumento di 1°C rende le reazioni sensibilmente più
veloci La febbre è un meccanismo di protezione che permette
all’organismo di uccidere più velocemente i batteri grazie ad una
risposta più rapida del sistema immunitario
l’aumento però deve essere contenuto (entro i 3°C) altrimenti
diventa pericoloso
Si rileva l’aumento della velocità di reazione in un paziente con
febbre alta dall’aumento delle pulsazioni e respirazione più veloce.
Aalogamente se la temperatura si abbassa sotto la norma (ipotermia)
Può essere pericoloso perché la v di reazione diinuisce
Il meccanismo con cui avviene una REAZIONE CHIMICA è dato
da:
v
NUMERO DELLE MOLECOLE CHE DEVONO REAGIRE
PER DARE I PRODOTTI
(Reazioni mono - bi - tri molecolari)
v
SU BASE CINETICA in BASE all’ORDINE DI REAZIONE
Es avremo reazioni di ordine zero, primo, secondo e
terzo ordine a seconda di come la velocità di reazione è
influenzata dalla concentrazione dei reagenti in
determinate condizioni
Meccanismo di reazione
Per meccanismo di reazione si intende la descrizione dettagliata a
livello molecolare del modo in cui i reagenti si combinano tra di loro
per dare i prodotti della reazione
Processo elementare: collisione fra molecole che, in un solo
tempo,conduce ad una trasformazione
Una reazione avviene di solito attraverso uno o più stadi (processi
elementari) in cui le molecole si urtano e si trasformano
L’insieme dei processi elementari che, in accordo con la stechiometria
della reazione, trasformano i reagenti nei prodotti, rappresenta il
meccanismo della reazione
Il meccanismo di reazione si determina per via sperimentale
Ogni processo elementare ha una sua velocità, espressa da
un’equazione cinetica.
.
Molecolarità della reazione
Il numero di molecole che reagiscono in una reazione elementare si chiama molecolarità.
La molecolarità, diversamente dall’ordine della reazione, è data dai coefficienti
stechiometrici della reazione elementare.
Ordine della reazione
gli esponenti delle varie concentrazioni che compaiono nella legge di velocità non sono
necessariamente uguali ai coefficienti stechiometrici di reazione. Ciò è dovuto al fatto che
la velocità non è determinata dalla stechiometria della reazione complessiva, ma dalla
successione delle diverse reazioni elementari che costituiscono il cosiddetto meccanismo di
reazione. Gli esponenti delle concentrazioni che compaiono nella legge di velocità si
chiamano ordini relativi ; la loro somma si chiama invece ordine globale della reazione.
Si noti che gli ordini di reazione sono quantità che si determinano sperimentalmente per
ogni reazione.
In base a queste definizioni la forma generale della legge di velocità è dunque
in cui m, n, p . . . sono gli ordini relativi rispetto ad A, B, C . . . , e la somma m + n + p .
. . è l’ordine globale.
Solo nel caso di una reazione elementare molecolarità e ordine sono necessariamente
coincidenti. Invece per una reazione globale è definibile solo l’ordine di reazione
sperimentale, che non necessariamente implica uguale molecolarità.
Esempi
Tutte le reazioni bimolecolari sono del secondo ordine. Ma non vale l’inverso, in quanto
molte reazioni del secondo ordine hanno meccanismo non bimolecolare.
Tutte le reazioni monolecolari, come le isomerizzazioni o le decomposizioni, sono del
primo ordine. Ma si hanno reazioni del primo ordine che non sono monomolecolari.
In genere le reazioni sono costituite da una successione di processi
elementari,ciascuno caratterizzato da una propria velocità.
La velocità complessiva della reazione è determinata dalla velocità
dello stadio più lento; tale stadio determina quindi la velocità dell’intera
reazione (rate determining step, r.d.s.)
Reazioni di primo ordine
è di 1° ordine perché
sperimentalmente si
trova che :
La velocità iniziale dipende SOLO
dalla concentrazione del reagente
3H
3He
V = k [3H]
+ e-
V = k [N2O5]
Il decadimento radioattivo del trizio è
di primo ordine in quanto la
sua velocità dipende linearmente dalla
concentrazione dell’isotopo
Nelle reazioni di I° ordine la
velocità può essere espressa in
emivita
l'equazione cinetica di una reazione di ordine 2 è:
v = - k [A]2
anche in questo caso, l'equazione cinetica può riferirsi a due
diverse reazioni:
2A
P
A+B
P
Nel primo caso, due molecole di A reagiscono velocemente per dare P
e la reazione dipende evidentemente dalla sola concentrazione di A;
Nel secondo caso, si consideri il seguente meccanismo
in questo caso, la velocità di reazione è data
dallo stadio più lento bimolecolare, è :
v = k [A*] [B]
Altro es
NO2 + CO
viniz  k  NO2 CO
NO + CO2
Reazione del 2° ordine
La specie intermedia è più instabile rispetto ai reagenti ed ai
prodotti.
Possiede una Energia Potenziale piu’ elevata. Pertanto Essa
puo’ evolvere nella stessa maniera o verso i reagenti o verso i
prodotti. L’evento critico che determina la velocità di reazione
è l’incontro tra due molecole di NO2 e di CO che porta alla
formazione dello stato intermedio
La probabilità che ci sia un incontro tra le due molecole
dipende dalla loro concentrazione.
DA QUESTO DERIVA LA CINETICA DEL secondo ORDINE.
Però non basta un urto tra le due particelle….
k = Be-Ea/RT
L’urto deve essere EFFICACE.
I reagenti devono avere energia cinetica sufficiente per
portare alla formazione del complesso attivato.
Inoltre devono urtarsi con la giusta orientazione reciproca
L’ordine di reazione ci dice se la velocità di
una reazione dipende dalla concentrazione
di un solo reagente (I° ordine),
di due o più reagenti (II°, III°, etc.),
di nessuno (ordine 0)
e non và confuso con la molecolarità di
reazione che indica il numero di reagenti
che partecipano alla reazione
(somma dei coefficienti stechiometrici)
es
H2 + Br2  2 HBr
molecolarità = 2
V = K[H2][Br2]1/2
ordine di reaz. = 1+1/2=3/2
Br2  2 Br
TAPPA LENTA
Br + H2  HBr + H
H + Br  HBr
V = K[H2][Br] = K[H2][Br2]1/2
Energia di Attivazione
L’energia di Attivazione è la barriera energetica
che si deve superare affinché si formi il
complesso attivato e la reazione possa
procedere verso la formazione dei prodotti
Essa determina la Costante di velocità. Maggiore è
l’Energia di Attivazione, minore sarà la costante
di velocità
k = Be-Ea/RT
Esempio
NO2 + CO
NO + CO2
Ricorda!
L’ORDINE DI UNA REAZIONE è
DETERMINATO SOLO DALLE
CONDIZIONI IN CUI ESSA HA LUOGO
E NON DAL FATTO CHE SIA MONO BI
O TRI MOLECOLARE
Possiamo avere reazioni di 1° ordine o
Un reagente è in eccesso
Reazione di pseudo 1°ordine
un reagente viene
continuamente rigenerato (IMP in biochimica)
A +B lenta
C rapida
D + prodotti
Lo studio empirico delle reazioni permette di definirne i
meccanismi e di stabilirrne la legge cinetica; in pratica
permette di determinare gli esponenti m ed n. Nella tabella
seguente sono rappresentati i casi più comuni.
m
n
ordine globale di reazione
legge cinetica
0
0
0
a
1
0
1
b
0
1
1
b
2
0
2
c
1
1
2
c
Per calcolare l' ordine globale della reazione si procede nel
seguente modo:
in una reazione in cui A e B siano gli unici partecipanti, si
determina dapprima la velocità di reazione facendo variare
A e tenendo fissa la concentrazione di B, e
successivamente la velocità di reazione tenendo fisso A e
variando la concentrazione di B.
Se il risultato sperimentale è quello rappresentato nella
figura sottostante, ovvero la velocità di reazione è
direttamente proporzionale a [A]2 e a [B], allora la reazione
è di secondo ordine rispetto ad A e di primo ordine rispetto
a B.
• Qual’ è l’ordine globale di reazione?
• Se sperimentalmente si trova che la velocità di reazione è direttamente
proporzionale a [A]2 e a [B]
• allora la reazione è di 2° ordine rispetto ad A e di 1° ordine rispetto a B
• La reazione è globalmente di 3° ordine
1° ordine
b)
2° ordine
c)
La reazione è globalmente di terzo ordine e l' equazione di
velocità totale è:
Alcune reazioni chimiche sono indipendenti dalla
concentrazione di qualsiasi reagente
a)
v
SONO LE REAZIONI DI ORDINE ZERO
Molte reazioni catalizzate da enzimi sono di ordine
zero
In questo caso la velocità della reazione dipende dalla
concentrazione del catalizzatore o da qualche altro
fattore indipendente dalle concentrazione delle specie
molecolari
Le applicazioni della cinetica chimica sono numerose,
ma quelle che presentano un interesse per il
biochimico sono quelle che riguardano le reazioni
catalizzate ed i meccanismi di reazione.
[]
Ricapitolando
Tra i fattori che possono influenzare la velocità di una
reazione chimica, abbiamo visto per esempio:
• la natura dei reagenti (durante la reazione si debbono
rompere dei legami)
• la concentrazione dei reagenti (con la concentrazione
varia il numero di collisioni possibili)
• la temperatura (con la T varia il numero di urti efficaci,
dato che cambia l'energia cinetica)
• l'area di contatto tra le fasi (nel caso di reazioni
eterogenee)
• l'agitazione della miscela...etc
• i catalizzatori (fanno aumentare la velocità)
Legge di Azione delle masse
Consideriamo una reazione generica
A+B = C+D
Può essere
• Reversibile (quando in una reazione chimica i
prodotti della reazione reagiscono tra loro per
riformare i reagenti)
• All’EQUILIBRIO ( quando la VELOCITA’ con
cui si formano i prodotti diventa uguale alla
velocità con cui si formano i reagenti)
v1
A+B
C+D
v2
Questa reazione all’equilibrio avrà una v1= v2
E quindi con passaggi matematici si arriva all’enunciato finale della
legge di azione delle masse per cui la costante di equilibrio di una
reazione è data da rapporto tra il prodotto delle concentrazioni dei
prodotti e il prodotto della concentrazione dei reagenti
[C] [D]
La Keq dipende solo dalla temperatura
Keq =
[A] [B]
La Keq Si scrive anche Kc
Significato
•un alto valore di Keq indica che l’equilibrio della reazione è spostato
verso destra A+B
C+D
•Un basso valore della costante di equilibrio significa che l’equilibrio
della reazione è spostato verso sinistra A+B
C+D
Quando si tratta di gas, si usano spesso le pressioni parziali
anziché le concentrazioni (basta ricordare che,
per la legge di Dalton sulle miscele gassose ideali, la pi è
proporzionale a ni); otterremo, in questo caso, una Kp.
Dalla termodinamica…
La spinta che fa avvenire una reazione chimica è la diminuzione di energia libera.
Mano a mano che i reagenti diminuiscono il loro contributo all’energia libera del
sistema diminuisce, mentre contemporaneamente aumenta il contributo dei prodotti.
Quando l’energia libera dei reagenti e dei prodotti è uguale qualsiasi ulteriore
cambiamento può provocare soltanto un aumento dell’energia, quindi all’equilibrio DG
= 0.
Il contributo all’energia libera di un composto può essere diviso in due parti.
Una parte è l’energia libera standard G°, una proprietà delle singole sostanze in
condizioni ben definite (25 °C, 1 atm per i gas, liquidi e solidi puri, soluti alla
concentrazione 1 Molare).
Una seconda parte rappresenta quanto si discosta la sostanza dalla condizioni
standard, ed ha la forma RTln(attività), dove l’attività è in pratica la concentrazione
espressa con le unità di misura prima indicate.
Quindi per una sostanza generica A posta in soluzione avremo che il suo contributo
all’energia libera del sistema sarà:
G = G° + RTln[A]
Per la reazione generica
A+B=C+D
Greagenti = GA + GB = G°A + RT ln[A] + G°B + RTln[B]
Gprodotti = GC + GD = G°C + RT ln[C] + G°D + RTln[D]
La variazione di energia libera della reazione sarà
[C][D]
DG = DG° + RT ln
[A][B]
[C][D]
DG = DG° + RT ln
[A][B]
La reazione procede finché DG è negativo, ma con l’aumentare della
concentrazione dei prodotti il DG diminuisce fino a diventare zero
A questo punto non c’è più energia per far procedere la reazione, cioè avremo ha
raggiunto l’equilibrio chimico. In una reazione all’equilibrio il DG = 0
All’equilibrio avremo
Keq =
[C][D]
[A][B]
allora
0 = DG° + RT lnKeq
RTlnKeq = - DG°
La costante di equilibrio di una reazione dipende dal valore di DG°
lnKeq = - DG°
RT
Quindi se
DG° < 0 Keq > 1
RT
DG° = 0 Keq = 1
RT
DG° > 0 Keq < 1
RT
Nota: nello stato standard tutte le specie chimiche sono a concentrazione unitaria,
quindi anche gli H+ dovrebbero avere una concentrazione 1.0 M, cioè pH = 0.
I sistemi biologici operano normalmente a pH neutro, si può quindi utilizzare un
nuovo stato standard a pH 7.0 indicato con G°’
G°’ = G° + RTln(10-7)
G°
reagenti
Keq > 1
Keq = 1
G°
DG° < 0
reagenti DG° = 0
prodotti
G°
prodotti
Keq < 1
prodotti
DG° > 0
reagenti
Ricordiamo che G è una funzione di stato, quindi:
Dipende solo dallo stato iniziale e dallo stato finale
Non dice niente sulla velocità con cui avviene la reazione
Non dice niente sugli stati intermedi della reazione
Principio di Le Chatelier
Un sistema all’equilibrio,
soggetto ad una
perturbazione, risponde
in modo da minimizzare
l’effetto della
perturbazione
Henri Le Chatelier
(1850 - 1936)
• Si puo’ razionalizzare
considerando l’espressione
della costante di equilibrio e di
come varia cambiando p e T
Principio di Le Chatelier
• Modificazione della concentrazione di un reagente o di un prodotto
Consideriamo la generica reazione : A + B  C
Supponiamo di avere all’equilibrio: 10 A + 10 B
[C]
Keq =
_______
[A] [B]
10 C
[10]
=
__________ =
0.1
[10] [10]
Immaginiamo di aggiungere 5 C alla miscela in equilibrio
10 A + 10 B
10 C
Quello che accade è che delle 5 molecole di C 2 vengono convertite in 2 A e 2B
generando il nuovo equilibrio:
12 A + 12 B
13 C
[13]
K=
__________
[12] [12]
 0.1
Variazione di Temperatura
• Secondo il principio di Le Chatelier
– aumentando la temperatura, l’equilibrio si sposta
verso la reazione endotermica
– Diminuendo la temperatura, l’equilibrio si sposta
verso la reazione esotermica
• Vediamo come possiamo razionalizzare questa
osservazione
Ottimizzazione di Reazioni
• Le considerazioni precedenti permettono di
ottimizzare la resa di una reazione chimica
• Prendiamo ad esempio la sintesi
dell’ammoniaca
N2(g) + 3H2(g)
=
2NH3(g) + 21 kcal
[N H 3 ] 2
8

Kc 

4.0

10
at
25
C
3
[N 2 ] [H 2 ]
Ottimizzazione di Reazioni
N2(g) + 3H2(g)
=
2NH3(g) + 21 kcal
[N H 3 ] 2
8

Kc 

4.0

10
at
25
C
3
[N 2 ] [H 2 ]
• La reazione è esotermica, quindi i prodotti sono favoriti
a basse temperature…
• Tuttavia a basse temperature la velocità delle reazioni è
molto bassa
• Aumentando la pressione, l’equilibrio di sposta verso
destra, diminuendo il numero di moli
• Possiamo poi sottrarre NH3 dall’equilibrio ad esempio
liquefandola
Es biologico
Consideriamo la reazione
CO2 + H2O = H2CO3
L’anidride carbonica è un prodotto di scarto delle
nostre cellule e quando viene a contatto con il sangue
essa viene trasformata in acido carbonico
Man mano che il sangue circola la sua concentrazione
aumenta e quindi in base al principio dell’Equilibrio
mobile l’equilibrio si sposta verso destra con aumento
dell’acido carbonico
Nei polmoni dove la Co2 viene eliminata l’equilibrio si
sposta verso sinistra
Le trasformazioni che hanno luogo durante una reazione chimica portano
ad una diminuzione dell'energia totale del sistema. In effetti, in una
molecola o in un cristallo, l'organizzazione reciproca degli atomi implica
un'energia, che è l’energia di legame; infatti perché un legame venga
rotto è necessario fornire al sistema una quantità di energia almeno pari
all'energia di legame. Quando gli atomi si ricombianano, formando nuovi
legami, tale energia viene liberata.
Al termine di una reazione, l'energia immagazzinata nei legami dei
prodotti di reazione è minore di quella iniziamlmente presente nei legami
dei reagenti iniziali.
Durante la reazione, tuttavia, esiste un momento in cui i vecchi legami
si sono rotti e quelli nuovi non si sono ancora formati, è lo stato di
transizione dove l'energia del sistema è massima, cosa che
costituisce una vera barriera per la realizzazione della reazione
ENERGIA di ATTIVAZIONE (Ea)
La reazione avviene solo se l’energia cinetica delle due
molecole collidenti è maggiore di Ea.
In generale:
un catalizzatore non prende parte alla
reazione, ma cambia (diminuisce) l’energia
dello stato di transizione.
stato di
transizione
reagenti
con il catalizzatore
prodotti
I CATALIZZATORI
Sono sostanze che :
accelerano la velocità di una reazione chimica
Non spostano l’equilibrio della reazione
Viene usato in quantità non stechiometriche
Non viene consumato nella reazione
Non compare tra i reagentie i prodotti
Abbassa l’energia di attivazione
come lavorano gli enzimi
la velocità di una reazione, misurata come quantità
di prodotto ottenuto in un tempo definito, dipende
dalla energia di attivazione
posso abbassare l’energia
di attivazione aggiungendo
un catalizzatore
alzare la temperatura: si incrementa
il numero di molecole che hanno una
quantità sufficiente di energia per
superare la barriera di energia
diagramma delle variazioni
di energia in una reazione
S
P
gli enzimi modificano solo la
velocità della reazione e non
gli equilibri
interazioni deboli non
covalenti tra S ed E,
provocano un rilascio
di energia libera
abbassamento energia
di attivazione
rende enzimi specifici
Gli enzimi sono dei catalizzatori che
permettono e agevolano la realizzazione di
sintesi e scissioni molecolari, e quindi
favoriscono le reazioni chimiche nelle cellule
dei tessuti
esempio
H2O2 e catalasi
2 H2O2  2 H2O + O2
Catalizzata da catalasi
Reazione spostata a destra (Keq alta)
ma molto lenta (k di velocità bassa)
Enzima (dal greco = fermento). E' una sostanza proteica che accelera in maniera specifica certe reazioni
chimiche, in substrati particolari, senza partecipare alle reazioni stesse.
Il substrato-molecola A deve unirsi al substrato-molecola B. L'enzima specifico per questo tipo di
reazione chimica interviene unendo la molecola A e la molecola B. Le lascia unite e poi si ritira, pronto per
una nuova reazione su substrati dello stesso tipo
Il substrato verde ha 2 componenti che devono essere scissi in una
determinata reazione chimica. L'enzima specifico accoglie il substrato e
fornisce il prodotto della reazione con il risultato di avere A e B scissi.
A questo punto l'enzima specifico di questa reazione è pronto per una nuova
reazione su un nuovo substrato dello stesso tipo.
Gli enzimi sono catalizzatori delle reazioni biochimiche
Un catalizzatore è una sostanza che non partecipa direttamente alla reazione chimica
(si trova nella stessa quantità prima e dopo la reazione stessa), ma la accelera o la
rende possibile in condizioni ambientali più favorevoli.
Ad esempio la scissione del glucosio richiede una temperatura di 100° e tempi
lunghissimi, mentre gli enzimi permettono una rapida reazione all’interno del corpo
umano.
I catalizzatori sono anche il cardine della moderna chimica industriale, e gran parte
della ricerca si concentra sul ritrovamento di nuovi catalizzatori che rendano i processi
più economici.
Nell’organismo gli enzimi sono indispensabili alla vita: per capire la loro importanza
basta pensare che le reazioni chimiche connesse con un singolo respiro, in assenza di
enzimi, durerebbero ore.
Mappa metabolica
una via metabolica
la glicolisi
la glicolisi
Mappa metabolica
Tutte le reazioni che avvengono nelle
cellule sono reazioni catalizzate
I catalizzatori di tali reazioni
prendono il nome di enzimi
Gli enzimi sono grosse molecole
chiamate proteine
Le proteine vengono formate dentro la cellula unendo tra di
loro molecole più piccole, gli
amminoacidi
CH2PO32H
O
OH
CH2OH
H
H
OH
HO
H
H
CH2PO32O
OH
Glucoso 6P
[0.665]
H
OH
HO
DG° = + 1.7 KJ/mol
OH
Fruttoso 6P
[0.335]
la Keq = ([F6P]/[G6P])eq= 0.504
Essendo K < 1 la reazione prevede un equilibrio spostato a sinistra
DG = DG° + RT ln Q = 1.7+ RT ln[F6P]/[G6P]
1
0.8
Glucosio 6 P
0.6
0.4
CH2PO32
-
0.2
0
H
H
O
+ 15
Glucoso 6P
H
OH
OH
HO
OH
DG, KJ/mol
H
+ 10
+5
CH2PO32
CH2OH
-
O
Fruttoso 6P
H
0
- 1.72
H
Sistema all’equilibrio
OH
HO
OH
-5
CH2PO32
O
H
0.2
0.4
0.6
Fruttosio 6 P
0.8
Fruttoso 1,6bis P
H
- 15
0
CH2PO4
-
Condizioni in stato-stazionario
intracellulare
- 10
1
HO
OH
OH
Sistema isolato
Tende a raggiungere l’equilibrio
G6P/F6P= 0.5 = Keq
Sistema aperto
Tende a mantenere uno stato stazionario
G6P/F6P= 0.25 = Qstato stazionario
Mappa metabolica
Tutte le reazioni che avvengono nelle
cellule sono reazioni catalizzate
I catalizzatori di tali reazioni
prendono il nome di enzimi
Gli enzimi sono grosse molecole
chiamate proteine
Le proteine vengono formate dentro la cellula unendo tra di
loro molecole più piccole, gli
amminoacidi
Anche le reazioni di sintesi e di degradazione
delle proteine richiedono la presenza di enzimi
enzimi
6 7
8
5
4
9
11
3
12
2 13
1
proteina
amminoacidi
enzimi
Tutto ciò sarà oggetto della biochimica
Anche le reazioni di sintesi e di degradazione
delle proteine richiedono la presenza di enzimi
enzimi
6 7
8
5
4
9
11
3
12
2 13
1
proteina
amminoacidi
enzimi
Tutto ciò sarà oggetto della biochimica