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Mauro FasanoDipartimento di Biologia Strutturale e FunzionaleUniversità dell’Insubria – Sede di Busto [email protected]
La logica molecolare della vita
• Una cellula è un sistema isotermo di molecole, in grado di autoassemblarsi e autoperpetuarsi, che estrae energia libera e materiali grezzi dal suo ambiente.
• Nella cellula avvengono reazioni chimiche regolate da catalizzatori che essa stessa produce.
• La cellula mantiene il suo stato stazionario di non-equilibrio rispetto all’ambiente attraverso il massimo risparmio energetico.
La logica molecolare della vita
• L’autoreplicazione è consentita da un sistema che contiene l’informazione codificata in modo lineare ed in grado di ripararsi. L’informazione lineare è sufficiente a definire una struttura tridimensionale che determina la funzione biologica.
• La struttura tridimensionale delle biomolecole e dei complessi supramolecolari è stabilizzata dalla sinergia di interazioni deboli (non covalenti) che agiscono in modo cooperativo.
Come si evolvono gli organismi?
• L’evoluzione è casuale
• segue strade pretracciate
• è limitata dal suo passato
• e sta tuttora procedendo.
La prima legge della Termodinamica:conservazione dell’energia
U = q - w
H = U + PV
H = U + PV
H = q - w+ PV q
La seconda legge della Termodinamica:il disordine tende ad aumentare
S = kB ln W
Ssistema + Sambiente = Suniverso
L’energia libera
S H / T
H - TS 0
G = H - TS
Lo stato di equilibrio
A + B <==> C + D
[C] [D]Q = ------------
[A] [B]
G = G° + RT ln Q
all’equilibrio G = G° + RT ln Keq = 0
per cui G° = - RT ln Keq
Energie di legame
• Covalente > 300 kJ/mol
• Non covalente:– ioniche 80 - 90 – legame idrogeno 20– dipolo-dipolo 8 - 10– London < 1
