Mauro FasanoDipartimento di Biologia Strutturale e FunzionaleUniversità dell’Insubria – Sede di Busto Arsiziomauro.fasano@uninsubria.it

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