Riassunti di Biochimica

Proteine. Macromolecole presenti in tutti i compartimenti molecolari. Tutte le proteine sono formate dallo stesso gruppo di 20 amminoacidi (legati da legame covalente). Sono polimeri di amminoacidi, in cui ogni residuo amminoacidico è unito a quello vicino da uno speciale legame covalente.

Amminoacidi. Sono 20 a amminoacidi. Struttura: carbonio a legato a 4 gruppi diversià

-        (acido) carbossilico

-        (basico) amminico

-        gruppo R

-        atomo di idrogeno

l’atomo di carbonio è al centro chiralico.

L-amminoacidi: hanno il gruppo amminico sulla sinistra/per le proteine

D-amminoacidi: hanno il gruppo amminico sulla destra/per i piccoli peptidi (formano parete cellulare di batteri)

[catene R differiscono per: dimensione, carica, capacità di formare legami H, reattività chimica]

Amminoacidi classificati in base al gruppo R:

1.     alifatici: non polari ed idrofobici. (glicinaàamminoacido con struttura più semplice, ha un atomo H come catena laterale) (prolinaàha struttura ad anello)

2.     aromatici: catene laterali aromatiche e relativamente non polari

3.     polari: idrofilici, contengono gruppi funzionali che formano legami H con l’acqua

4.     basici: carichi positivamente

5.     acidi: carichi negativamente (carica negativa netta a Ph 7,0)

Amminoacido sciolto in acqua diventa zwitterone [acidoàdonatore di protoni/baseàaccettatore di protoni)

Anfoteriche sono le sostanze che hanno questa doppia natura.

Amminoacido dipolareànon ha carica netta, il pH è detto isoelettrico (PI) e si calcola: PI=1/2(PK1+PK2)

Legame peptidico [è rigido e planare (tutti e 4 gli atomi sono sullo stesso piano)]àsi forma per eliminazione di una molecola di acqua formata dal gruppo carbossilico di un amminoacido e dal gruppo amminico dell’altro, è un esempio di reazione di condensazione.

Oligopeptide: pochi amminoacidi/Polipeptide: tanti amminoacidi

Proteine multisubunitàà due o più polipeptidi associati non covalentemente. Le catene polipeptidiche possono essere identiche o diverse. Se sono identiche sono dette oligomerica e le unità identiche sono dette protomeri.

Proteine coniugateàamminoacidi più gruppi chimici associati. La parte non amminoacidica è detta gruppo prostetico.

Le proteine hanno diversi livelli di struttura:

1.     struttura primaria: costituita da una sequenza di amminoacidi legati tra loro da legami peptidici covalenti e da ponti di solfuro.

2.     Struttura secondaria: considera le relazioni spaziali tra amminoacidi adiacenti in tanti localizzati.

3.     Struttura terziari: è la struttura tridimensionale di un’intera catena polipeptidica.

4.     Struttura quaternaria: considera le relazioni spaziate di più catene polipeptidiche associate nella stessa proteina.

Purificazione delle proteine: in una struttura estratto grezzo. Tramite processo di frazionamento si separano le proteine in base a proprietà comuni.

Elettroforesi: separa proteina in gel, in base alla loro messa e carica elettrica.

STRUTTURA TRIDIMENSIONALE DELLE PROTEINE

Struttura primaria: sequenza lineare di amminoacidi genetica

Struttura secondaria: struttura flessibile che si ripiega per formare la struttura terziaria

-        a elica: struttura elicoidale in cui lo scheletro del polipeptide è arrotolato attorno ad un asse immaginario tracciato longitudinalmente. Le catene R sporgono verso l’sterno della struttura, che è stabilizzata dai legami H. queste eliche possono essere destrorse (andamento antiorario) e sinistrorse (orario). Destrorse nelle proteine.

-        b foglietto: andamento a zig zag, in cui i gruppi R sporgono al di fuori alternativamente creando un’organizzazione sfalsata.

Struttura terziaria:

-        è stabilizzata dai legami tra gruppi R degli amminoacidi che compongono la proteina.

-        Data dal ripiegamento della struttura secondaria

-        Disposizione di tutti gli atomi nello spazio tridimensionale, tiene conto delle relazioni a lungo raggio esistenti nella sequenza amminoacidica. (struttura stabilizzata da legami del gruppo R degli amminoacidi mioglobina)

Struttura quaternaria: unione di più unità proteiche in complessi tridimensionali (emoglobina).

Emoglobina: oltre all’ossigeno trasporta anche H e CO2. Il legame dell’O2 all’emoglobina è influenzato dal pH e dalla concentrazione di CO2. L’effetto del pH e della concentrazione di CO2 sul legame e sul rilasciamento dell’ossigeno e dell’emoglobina è detto effetto Bohr.

BPG (2,3 BISFOSFOGLICERATO) si lega in un sito distante dal sito di legame dell’ossigeno e regola l’affinità dell’emoglobina in relazione alla pressione parziale di ossigeno nei polmoni. (regola il legame dell’ossigeno all’emoglobina).

Emoglobina ha struttura quaternaria e lo rende più sensibile alle piccole variazioni di ossigeno.

Due gruppi principali di proteine:

1.      globulari: sono coinvolte in specifiche e molteplici funzioni biologiche, spesso di notevole importanza per l’economia cellulare. Comprendono enzimi, ormoni e anticorpi (responsabile della difesa immunitaria), immoglobine. Contengono più tipi di struttura secondaria. Sono semplici se costituite da sola parte proteica. Sono coniugate se associate con altre molecole e/o ioni metallici. (sono tondeggianti con funzione attiva)

2.      fibrose: sono catene polipeptidiche, disposte in lunghi fasci o foglietti. Sono costituite da un unico tipo di struttura secondaria. Hanno funzioni biomeccaniche (per esempio rientrano nella costituzione di unghie e peli) opponendo una valida difesa contro l’esterno. Unità strutturale: struttura secondaria ripetuta. Sono insolubili nell’acqua (contengono alta percentuale di amminoacidi idrofobici) (allungate per definire struttura solida).

a cheretina: struttura che resiste alla tensione. Legami di solfuro. a elica destrorsa.

3.      collageno: proteina fibrosa essenziale dei tessuti connettivi. Elemento fibroso principale di pelle, ossa, tendini, cartilagini, vasi sanguigni, denti (è una proteina strutturale per il sostegno degli organi interni; protegge e sostiene tessuti molli connettendoli allo scheletro)

Proprietà: forma fibre insolubili con alta resistenza alla tensione. Ha una struttura secondaria ripetitiva unica, detta catena a, con tre filamenti che si avvolgono (mediante legami H) un filamento più grosso e più resistente.

È un superavvolgimento: 3 polipeptidi detti catena a sono avvolti gli uni sugli altri (eliche sinistrorse); la struttura superelicoidale è destrorsa.

Tropocollageno: è l’unità strutturale base collageno. Tre catene polipeptidiche. (Le catene di collageno sono rinforzate da 3 legami crociati tra varie catene di tropocollagene).

Collagene tessuti giovaniàpochi legami crociati

Collageno tessuti più vecchiàmolto ricco di legami crociati/aumento di legami comporta perdita di flessibilità.

[acido ascorbiotico (vitamina C) importante per idrossilazione di prolina e lisina]

PATOLOGIE ASSOCIATE AL COLLAGENO

Scorbuto: mancanza di vitamina C (acido ascorbico). Si manifesta progressiva debolezza, gengive infiammate, caduta denti, dolore articolazioni emorragie sottocutanee (spesso comporta anemia). Compare dopo 6 mesi di assenza totale di vitamina C.

Scarsa o mancante attività degli enzimi.

PROTEINE CONTRATTILI

Muscoloàformato da fasci paralleli di fibre muscolari. Ogni fibra contiene circa 1000 miofibrille. Ogni miofibrilla contiene filamenti spessi e sottili (sarcomero).

Forza contrattile del muscolo è data da interazione tra miosina e actina, due proteine.

-        miosina: costituita da 6 subunità (2 catene pesanti/4catene leggere).

Nella regione carbossili-terminale le catene pesanti sono organizzate in a eliche avvolte l’una sull’altra, generando una struttura fibrosa superavvolta ad andamento sinistrorso. Nella regione amminico terminale avviene l’idrolisi dell’ATP.

Nelle cellule del muscolo le molecole si miosina si aggregano formando filamenti spessi, strutture che sono il nucleo dell’unità contrattile.

-        actina: filamenti sottili formati da F actina, proteine tropomiosina e troponina.

Contrazione avviene per:

energia per il movimento deriva dall’idrolisi dell’ATP. Questa energia cambia l’angolazione della testa di miosina, che così legano l’actina. Il movimento della testa di miosine, l’attacco e distacco dell’actina fa scorrere i filamenti gli uni sugli altri.

Carboidrati

Funzione dei carboidrati:

-        riserva energetica

-        fonte energetica

-        molecole strutturali

saccarosio formato da glucosio+fruttosio

Monosaccaridi (zuccheri), possono essere:

-        triosi (3 carboni)àtutti durante il metabolismo

-        tetrosi (4 carboni)à

-        pentosi (5 carboni)àribosio il più importante

-        esosi (6 carboni)àglucosio: tutti i carboidrati si convertono in esso durante la digestione

Amido. Riserva nelle cellule delle piante. Contiene due tipi di polimeri di glucosio, amilosio, amilopectina.

Glicogeno. è il principale polisaccaride di riserva delle cellule animali. Formato da polimeri di glucosio molto ramificato. È particolarmente abbondante nel fegato. 

Glicogeno epatico (nel fegato):

-        costituisce una riserva di glucosio a disposizione dell’intero organismo

-        mantiene stabile la concentrazione di glucosio nel sangue

-        rifornisce di glucosio gli altri tessuti

Lipidi

Funzione di:

-        riserva energetica: catabolizzanti nella B ossidazione per produrre ATP

-        molecole strutturali: membrane cellulari

-        precursori ormoni:

molecola anfipatica: testa idrofilica e coda idrofobica

Acidi grassi saturi: senza doppi legami

Acidi grassi insaturi: uno o più doppi legami (crea una piega nella coda, aumenta fluidità, le molecole non possono stringersi)

Trigliceroli, chiamati anche trigliceridi. Sono composti da 3 acidi grassi, ognuno legato con un legame estere a uno dei gruppi ossidrilici di una molecola di glicerolo. Molecole non polari, idrofobiche, non solubili in acqua.

Vengono utilizzati come depositi energetici e la loro ossidazione rende una quantità di energia 2 volte più grande di quella liberata da pari quantità di carboidrati.

[legame estereàmediante condensazione, eliminazione di una molecola d’acqua]

Steroli. Sono lipidi strutturali. Caratteristica strutturale è il nucleo steroideo costituito da 4 anelli fusi (non consentono nessuna rotazione intorno ai legami C-C).

Colesterolo. È uno steroide. Ha struttura ad anello che lo rende rigido, altera la fluidità di membrana interferendo con impaccamento delle code idrocarburiche dei fosfolidi di membrana.

OSSIDAZIONE DEI GRASSI

I grassi della dieta vengono assorbiti nell’intestino tenue. I sali bilari, rilasciati nell’intestino tenue dopo un pasto ricco di grassi, convertono i trigliceridi in acidi grassi liberi e glicerolo.

Gli acidi grassi e altri prodotto sono assunti dalle mucose intestinali e convertiti in trigliceridi, e vengono legati al colesterolo ed a specifiche proteine formando aggregati lipoproteici detti chilomicroni.

I chilomicroni vengono trasferiti dalla mucosa intestinale al sistema linfatico, entrano nel sangue e sono trasportati al muscolo dal tessuto adiposo.

La lipoproteina lipasi rilascia acidi grassi e glicerolo, che entrano nelle cellule.

Nel muscolo gli acidi grassi sono ossidati per ricavare energia. Nel tessuto adiposo sono riesterificati per essere conservati.

MEMBRANE BIOLOGICHE

Definiscono i contorni delle cellule e regolano il traffico di molecole. Non sono solo barriere passive, ma contengono proteine che contribuiscono ad alcune delle sue funzioni:

-        capacità di riceve informazioni

-        capacità di importare ed esportare molecole

-        capacità di movimento ed espansione

Struttura:

le membrane sono costituite da proteine e lipidi, principalmente fosfolipidi. Grazie ai fosfolipidi che sono anfipatici, si forma un doppio strato con le regioni non polari disposte all’interno e le teste polari verso l’esterno. Funzione lipidi:

-        riserva energetica

-        sono molecole strutturali per la membrana

-        precursori degli ormoni

Costituzione:

costituiti nella parte idrofobica da:

-        acidi grassi saturi senza doppi legami (struttura lineare)

-        acidi grassi insaturi, uno o più doppi legami (struttura piegata)

Colesterolo: uno dei lipidi di membrana, è uno steroide, con struttura ad anello, che altera la fluidità di membrana.

Le proteine di membrana possono essere:

-        integraliàassociate alla membrana ed unite ad essa da interazioni idrofobiche con i lipidi

-        perifericheàlocalizzate sulla superficie e facilmente rimovibili

Il passaggio di materiali attraverso la membrana può avvenire per:

-        trasporto passivoà avviene per diffusione di sostanza secondo gradiente di concentrazione, da zona alta concentrazione a bassa concentrazione e continua fino al raggiungimento di equilibrio.

-        Diffusione semplice

-        Diffusione facilitataàle molecole si legano alle proteine di trasporto.

GLUT è il trasportatore per il glucosio (T1 aperto verso l’esterno, T2 aperto verso l’interno)

GLUT 2 si trova nel fegato e trasporta fuori il glucosio liberato dal glicogeno per rifornire il sangue.

GLUT4 si trova nei muscoli e nel tessuto adiposo, stimolato dall’insulina.

-        trasporto attivoà con dispendio energetico perché contro gradiente. Può essere primario (implica direttamente il consumo di energia) o secondario (la prima parte di trasporto avviene per diffusione facilitata).

BIOSEGNALAZIONE

Le cellule hanno la capacità di ricevere e rispondere ai segnali che arrivano dall’esterno della memoria plasmatica. I segnali vengono identificati da recettori situati sulla membrana, che convertono i segnali in risposta (trasduzione).

I recettori sono proteine di membrana che si legano alle molecole segnale mediante interazioni chimiche deboli.

Nel meccanismo recettori molecola, 3 fattori:

-        specificitààrecettori sono proteine altamente specifiche, riconoscono solo una specifica molecola

-        Amplificazioneà recettore molecola provoca una cascata enzimatica

-        Desensibilizzazioneàin un enzima della cascata si produce una inibizione retroattiva

Caratteristica delle vie di trasduzione del segnale:

-        un segnale interagisce con il suo recettore specifico

-        il recettore attivato interagisce con un sistema molecolare interno che produce un nuovo segnale oppure la modificazione dell’attività di una proteina cellulare

-        si ha una modificazione dell’attività metabolica della cellula

-        la trasduzione termina e la cellula ritorna nella condizione prima del segnale

4 principali meccanismi di trasduzione

A.     recettore annesso a canali ionici: sono canali presenti in proteine di membrana che si possono aprire o chiudere in risposta ad una determinata molecola di segnale (ligando)

B.     recettori enzimatici: sono recettori di membrana che hanno attività enzimatica, si attivano con il ligame ed il ligando nel dominio extracellulare, stimolando attività enzimatica nel dominio intracellulare

C.     recettori accoppiati a proteine G e secondi messaggeri: sono recettori proteici della membrana, che, legandosi ad altre proteine (proteine G), attivano indirettamente enzimi che a loro volta producono un secondo messaggio

D.     recettore degli steroidi: gli ormoni non solubili in acqua (come gli steroidi) attraversano facilmente la membrana e raggiungono i loro recettori nel nucleo. Il compagno recettore-ormone trasporta il messaggio ed interagendo con il DNA regola l’espressione di specifici geni. Non hanno bisogno di mediatori sulla membrana, meccanismo più veloce, risposta lenta.

La trasmissione del segnale (messaggio) avviene attraverso le molecole segnale, che sono:

-        ormoni: messaggeri che trasmettono l’informazione da una cellula ad un’altra.

Proteicià(es. insulina) viaggiano nel circolo sanguigno fino ad arrivare alle cellule bersaglio.

Amminoacidi (es. ormoni steroidei)

Steroideià (es. colesterolo) derivano tutti dal colesterolo

Eicosanoidi

-        neurotrasmettitori: regola le informazioni tra cellula e sistema nervoso

Il tipo di segnale può essere:

-        endocrinoàstimolano cellule lontane

-        paracrinoàstimolano cellule vicine

-        neuronicoànasce da segnale nervoso

-        contatto dipendenteài segnali su una membrana possono legarsi ai recettori della cellula adiacenti

Recettore può essere:

-        di superficieàveloce

-        intracellulareàlento

BIOENERGETICA

È lo studio quantitativo delle trasduzioni energetiche che avvengono in una cellula. Il consumo di energia è dovuto a:

-        metabolismo basaleàenergia per mantenere funzioni vitali

-        termogenesiàenergia per mantenere la temperatura costante

-        attività fisica

I sistemi biologici seguono le leggi della termodinamica:

-        1 leggeàprincipio di conservazione di energia. L’energia non può essere né creata né distrutta, ma trasferita o trasformata

-        2 leggeàentropia dell’universo. Nei processi natura l’entropia (disordine) aumenta.

Metabolismo: è la somma di tutte le trasformazioni chimiche che avvengono in una cellula o in un organismo.

Catabolismo: fase degradativa del metabolismo. Le molecole complesse (grassi) sono ridotte a molecole semplici (es. acido lattico). Le vie cataboliche rilasciano energia, parte della quale utilizzata per formazione ATP e trasporto di NADH, NADPH, FADH2; parte invece è rilasciata come calore.

Anabolismo: richiedono energia (ATP e NADH, NADPH, FADH2) per costruire molecole semplici e molecole complesse più grandi (lipidi e proteine).

OSSIDORIDUZIONE

Ossidazione è quando un elemento subisce una perdita di elettroni ad opera di un elemento che subisce così il complementare processo di riduzione.

Gli enzimi coinvolti nell’ossidoriduzione sono ossidoreduttasi, che catalizzano il trasferimento di elettroni da molecola donatrice a molecola accettatrice.

Deidrogenasi, sottoinsieme dei ossidoreduttasi, hanno 2 funzioni:

1.     trasferimento di idrogeno da un substrato ad un altro

2.     trasporto di elettroni

Processo lattico deidrogenasi

Il piruvato (prodotto finale della glicolisi), viene ridotto a lattato, grazie all’enzima deidrogenasi, il quale compie il trasferimento di elettroni e dei gruppi idrogeno, riducendolo e facendolo diventare acido lattico.

[vedi disegno]

NAD: coenzima deidrogenasi che deriva dalla vitamina B (niacina)

NADH+H=forma ridotta

NAD=forma ossidata

FAD: coenzima della deidrogenasi che deriva dalla vitamina B (riboflamina)

NAD e FAD acquistano due elettroni e 2 protoni, però:

-        NAD lascia un protone libero

-        FAD li lega al proprio anello diventando FADH2

NADP: coenzima con gruppo fosfato.

OssidatoàNADP+

RidottoàNADPH

Lattato per essere eliminato può essere trasportato dal sangue al fegato (ciclo cori), e convertito in glucosio.

O2 è necessario a:

-        rifornire ATP

-        riossigenare (emoglobina e mioglobina)

-        ricostruire (scorte di fosfocreatina)

Lattato 2 strade:

1.     fibre rapide

2.     fibre lente

Respirazione cellulare e fosforilazione ossidativa

La respirazione cellulare è il meccanismo attraverso cui la cellula, in presenza di ossigeno, è in grado di ricavae energia, con scarto di anidride carbonica o acqua. Si articola in 3 fasi.

-        1 fase: avviene nel citosol. Le molecole delle sostanze nutrienti (glucosio, acidi grassi, amminoacidi) vengono ossidati da ACETIL COE A; il glucosio passa per la glicolisi trasformandosi in piruvato.

-        2 fase: nella matrice mitocondriale. L’ACETIL COE A combinandosi diventa OSSALACETATO per formare CITRATO. Poi entra nel ciclo di Krebs, con formazione NADH e FADH2.

-        3 fase: nella membrana interna. Processo di produzione di ATP, dove NADH e FADH2 vengono riossidati in NAD E FAD, in un processo chiamato fosforilazione ossidativa, processo di respirazione con produzione di acqua e liberazione di grandi quantità di energia utilizzabile per sintetizzare ATP.

La fosforilazione ossidativa avviene a livello delle creste mitocondriali, nella membrana interna.

[VEDI DISEGNO]

Fosforilazione ossidativa

2 processi:

-        fosforilazione, processo che richiede l’energia (data dall’ossidazione) per la sintesi di ATP a partire da ADP con aggiunta di un gruppo fosfato

-        ossidazione, processo che fornisce energia necessaria

Catena respiratoria: 4 complessi enzimatici + ATP sintetasi.

Elettroniàmembrana interna

Protoniàspazio intramembrana

Disaccoppianti sono proteine che tagliano il processo. Termogenina proteina canale presente nel tessuto adiposo. L’energia viene dissipata sottoforma di calore per mantenere costante la temperatura corporea.

Inibitori: cianuro

NADH entra nella membrana interna e cede elettroni e protoni al complesso enzimatico I, i protoni (ioni H+) vengono pompati fuori tramite pompe idrogeno controgradiente, mentre gli elettroni vengono ceduti insieme a quelli del complesso II all’ubicazione (Q) che li trasporta al complesso III, dove vengono di nuovo pompati verso l’esterno e gli elettroni sono ceduti ai citocromi (C) che li trasportano al complesso IV, chiamato anche citocromo ossidasi, oltre a pompare all’esterno i protoni, cede gli elettroni all’ossigeno molecolare O2 con formazione d’acqua.

Dal complesso IV i protoni passano attraverso l’enzima ATP sintetasi provocando energia raccolta dall’enzima che passa per il complesso V e produce ATP.

[vedi disegno]

LA GLICOLISI

Avviene nel citoplasma.

Fosforilazione del glucosio. Una volta che il glucosio entra nella cellula, la prima cosa che avviene è la fosforilazione, ovvero ci si attacca una molecola fosfato per aggiungergli energia, preparandolo al processo di demolizione ed intrappolandolo nella cellula.

Il trasporto di fosfato avviene grazie a 2 enzimi che utilizzano ATP:

1.     esochinasiàpresente in tutte le cellule, è attivo a bassa concentrazione di glucosio, ed è inibito dal suo prodotto glucosio 6 fosfato.

2.     Glucochinasià presente solo nel fegato e nel pancreas, non è inibita dal suo prodotto, importante è la glicemia alta.

Per essere metabolizzato il glucosio:

1.     deve essere trasportato dalla cellula per mezzo di specifici trasportatori

2.     deve essere fosforilato a glucosio 6 fosfato

[vedi disegno su vie di utilizzazione del glucosio]

La glicolisi può funzionare anche in assenza di ossigeno, una molecola di glucosio viene degradata per produrre due molecole di piruvato. Durante la glicolisi, parte dell’energia libera rilasciata dal glucosio è convertita in ATP e NADH.

Glicolisi divisa in 2 fasi:

1.     preparatoria

2.     di recupero energetico

Eventi principali della glicolisi:

1.     degradazione dello scheletro carbonioso del glucosio nel piruvato

2.     fosforilazione di ADP e ATP

3.     trasferimento di atomi di idrogeno al NAD generando NADH

Resa energetica della glicolisi:

1 molecola di glucosio [2ATP, 2NADH, 2 PIRUVATO]

NADG affinché la glicolisi possa andare avanti deve essere riossidato in NAD:

1.     presenza di ossigeno della fosforilazione ossidativa con produzione di 3 ATP

2.     in assenza di ossigeno con la riduzione di piruvato in lattato (o acido lattico)

Piruvato può seguire 3 strade:

1.     in presenza di ossigenoàvia aerobica entra nel ciclo di Krebs o gluconeogenesi, con formazione 2ACETILCoA, ed è ossidato a Co2 e H2O

2.     in assenza di ossigenoàprende via anaerobica e si riduce a lattato, riossidando NADH e NAD

[vedi disegno PIRUVATO]

GLUCONEOGENESI

È una via anabolica nella sintesi di glucosio a partire da precursori non saccaridi. Aumenta il suo flusso quando il glucosio scarseggia, ad esempio nella notte, o durante attività fisica prolungata.

Importante per il cervello.

Avviene nel fegato (90%) e nei reni (10%). Ogni molecola che si può convertire in piruvato è detta glucogenica, e sono:

-        lattato

-        alanina

-        glicerolo

Gluconeogenesi non è l’inverso della glicolisi anche se utilizzano gli stessi enzimi, esclusi 4:

1.     piruvato carbossilasi

2.     FosfoEnolPiruvato Carbossichinasi

3.     Fruttosio 1,6 biosfatasi

4.     Glucosio 6-fosfatasi

I reazione: trasforma il piruvato in OSSALACETATO tramite l’enzima piruvato carbossilasi che aggiunge un gruppo carbossilico al piruvato e c’è consumo di ATP.

Poi l’ossalacetato è convertito in FosfoEnolPiruvato carbossichinasi e c’è consumo di GTP.

Prodotto finale: da 2 molecole di piruvato ottiene 2 molecole di glucosio.

Costo energetico: 4ATP, 2GTP, 2NADH

Glucagone

È un ormone polipeptidico, rilasciato dal pancreas. Funzione opposta all’insulina. Aumenta livelli di glucosio nel sangue.

È iperglicemizzante:

-        rallenta la glicolisi

-        stimola la gluconeogenesi

Ciclo di cori (o del lattato)

È un ciclo che collega il muscolo (produttore di lattato) al fegato (produttore di glucosio). Il muscolo in attività consuma glucosio e produce lattato (a partire dal piruvato) che manda al fegato, che grazie alla gluconeogenesi fa tornare a glucosio.

Metabolismo del glicogeno

Il glicogeno è la forma di riserva dei carboidrati, è un polimero di glucosio molto ramificato. È abbondante nel fegato e nel muscolo scheletrico.

Metabolismo del glicogeno:

1.     sintesi (favorita da insulina)àglicogenosintesi: accrescimento del glicogeno a partire da glucosio 6 fosfato.

2 enzimi:

-        glicogenosintetasi

-        ramificante: forma una nuova ramificazione

2.     degradazione (favorita dall’adrenalina)àglicogenolisi: degradazione del glicogeno per ottenere glucosio.

2 enzimi:

-        glicogenofosforilasi

-        deramificante: taglia un frammento di rametto

Glicogenolisi e glicogenosintesi sono regolate in maniera reciproca.

Adrenalina (induce alla degradazione del glicerolo per avere glucosio) e glucagone (glicogenolisi)

Insulina (glicogenolisi)

Via Pentoso Fosfato, 2 funzioni:

1.     produrre NADPH che serve per biosintesi acidi grassi, biosintesi steroli

2.     produrre pentosi, come D-Ribosio, fondamentali per la sintesi degli acidi nucleici

IL CICLO DI KREBS (dell’acido citrico)

È una via metabolica in cui confluiscono gran parte dei nutrienti (carboidrati, lipidi…) per essere completamente ossidati.

Avviene nella matrice mitocondriale e dipende dalla presenza di ossigeno.

Dopo la glicolisi, in cui il glucosio diventa piruvato, quest’ultimo può scegliere 3 diverse strade:

-        in condizioni anaerobiche è ridotto a lattato. Il lattato ha lo scopo di riossidare NADH per continuare la glicolisi.

-        In condizioni aerobiche entra:

1.     Ciclo di Krebs, dopo essere decarbossilato ad ACETIL CoA

2.     Gluconeogenesi, dopo la carbossilazione ad ossalacetato

Per entrare nel ciclo di Krebs, il Piruvato è ossidato in Acetil CoA, grazie alla decarbossilazione ossidativa, che avviene nel complesso piruvato deidrogenasi.

Ciclo di Krebs, 3 fasi:

1, detta tappa limitante, determina le velocità del ciclo. Avviene la condensazione tra Acetil CoA e Ossalacetato (se diminuisce la concentrazione di ossalacetato, diminuisce la velocità del ciclo), con formazione di citrato (6 atomi di C).

Viene ossidato il Piruvato in Co2.

Per ogni ACETIL CoA ossidato in un ciclo avremo: 1GTP, 3NADH, 1FADH2, 12ATP.

(il ciclo di Krebs si compone in due giri)

Tra le tappe del ciclo si formano degli intermedi:

-        a CHETUGLUTARATO, importante nelle reazioni di transaminazione degli amminoacidi (lega il gruppo amminico di un amminoacido per la sintesi di un nuovo amminoacido)

-        FUMARATO, collega il ciclo di Krebs al ciclo dell’urea

METABOLISMO degli ACIDI GRASSI

Trigliceridi: lipidi di riserva costituiti da GLICEROLO + 3 ACIDI GRASSI.

Per essere assorbiti dall’intestino, i trigliceridi devono essere convertiti in micelle piccole grazie ai sali biliari, che agiscono come detergenti biologici.

6 tappe:

1.     i sali biliari, prodotti nel fegato, convertono i grassi in micelle miste (àsali+trigliceridi)

2.     le lipasi (enzimi che catalizzano l’idrolisi dei trigliceridi) convertono i trigliceridi in monogliceridi, digliceridi, acidi grassi, glicerolo.

3.     Gli acidi grassi ed altri prodotti sono assunti dalle mucose intestinali

4.     I prodotti sono riconvertiti in trigliceridi e legati al colesterolo e specifiche proteine formando chilomicroni, proteine pronte per essere trasportate nel sangue.

5.     I chilomicroni sono trasferiti al sistema linfatico, entrano nel sangue per andare a rifornire sangue o tessuto adiposo.

6.     La lipoproteina lipasi idrolizza i trigliceridi in acidi grassi e glicerolo per entrare nei tessuti. Nel muscolo sono ossidati per ricavare energia. Nel tessuto adiposo sono conservati.

Mobilizzazioneàprocesso per liberare acidi grassi dal tessuto adiposo per ricavare energia.

Tessuto adiposo, funzioni:

-        protezione organi interni

-        generatore calore

-        riserva metaboliti energetici

Prodotti lipolisi:

1.     gliceroloàal fegato per gluconeogenesi, glicolisi

2.     acidi grassiàal cuore, fegato, muscolo. Trasportati dall’albumina.

Acido grasso, 3 processi:

1.     attivazioneàattraverso ACIL CoA SINTETASI

2.     trasporto

3.     b OSSIDAZIONEà genera 1FADH2, 1NADH, 1ACETIL CoA

Corpi chetonici: quando si forma troppo Acetil CoA si trasforma in corpi chetonici (nel muscolo, cuore, cervello). Corpi chetonici, in particolare acetone, acetato, idrossiburato.

[L’Acetil CoA può entrare nel ciclo di Krebs se c’è corrispondente quantità di ossalacetato]

Chetogenesi: sintesi dei corpi chetonici, avviene nel fegato.

Chetoacidosi: quando la produzione epatica supera la capacità di utilizzazione. Pericolosa per la diminuzione di pH nel sangue.

PROTEINE

Sono macromolecole formate da 20 amminoacidi legati tra loro per legame peptidico (covalente)àrigido (non ci può essere rotazione) e planare.

Amminoacidiàdifferiscono per la catena laterale R (dimensione, struttura, carica, polarità). Variano per dimensione, carica, capacità di formare legami idrogeno, reattività chimica.

Amminoacidi in eccesso sono eliminati o trasformati in grassi, glicogeno o energia.

Proteine classificate secondo:

1.     struttura (primaria, secondaria…)

2.     forma (globulari, fibrose)

3.     funzioni (contrattili, che legano ossigeno)

4.     composizione chimica (semplici o coniugate)

1.     struttura determina la funzione

2.     fibrosa=collageno.

Collageno: protezione fibrosa con struttura secondaria. Elemento principale di pelle, ossa, tendini, vasi sanguigni. È componente di tessuti connettivi; protegge e sostiene i tessuti molli connettendoli allo scheletro.

o   Proprietà: insolubile e alta resistenza elastica

o   Struttura: diversa in base al tessuto in cui si trova, quindi funzione diversa

o   Composizione: a base di tropocollageno formato da 3 filamenti, legati attraverso legami idrogeno rinforzati da legami crociati, che sono sia intramolecolari sia intermolecolari

1 amminoacido ogni 3 è glicina.

Tessuto giovaneàpochi legami

Tessuto vecchioàpiù legami

Malattie collagenoàscorbto

-        Globulari (mioglobina, emoglobina): contengono più tipi di struttura secondaria, possono essere semplici o coniugate (associate ad altre molecole e ioni metallici).

3.     funzione: proteine che legano O2.

-        Proteine contrattili: organizzazione muscolo in fibre bianche (metabolismo anaerobico), fibre rosse (più sottili, con più ossigeno). àogni fibra contiene 1000 miofibrille, ognuna di queste contiene filamenti spessi e sottili (sarcomero, unità contrattile).

-        Miosina: filamenti spessi, due lunghe catene con teste globulari per agganciarsi all’actina.

-        Actina: filamento sottile, doppia collana di perle (G-Actina) e troponina (Tàlega con le teste/Càlega calcio/Iàinibitoria)

-        Proteine che legano l’ossigeno mioglobina ed emoglobina.

Ligando: molecola che si unisce reversibilmente ad una proteina. Il sito in cui si lega è detto sito di legame.

Come si lega l’ossigeno ad una proteina:

ferro e rame hanno tendenza a legare l’ossigeno. Ferro allo stato libero può generare radicali liberi. Per questo emoglobina e mioglobina lo rendono innocuo, allo stato ferroso Fe2+ (forma ridotta). Il ferro è legato ad EME che rende il ferro meno reattivo.

EME: gruppo prostetico, struttura ad anello protoporfina a cui è legato un singolo atomo Fe2+.

FERRO: 4 legami con l’azoto della protoporfina, 1 con la globina, 1 con l’ossigeno.

EMOGLOBINA

Si trova all’interno dei globuli rossi. Globuli rossi sono piccole cellule, prive di organelli cellulari, incapaci di riprodursi.

È una struttura quaternaria, è una proteina coniugata (4 subunità, 2a 2b, ognuna con gruppo EME).

Funzioni:

-        trasporto ossigeno

-        trasporto anidride carbonica

-        azione tampone sul pH del sangue

Metaemoglobina e cardossiemoglobina: incapacità di legame con l’O2.

Emoglobine patologicheàanemia a cellule falciformi. Sintomi: ingrossamento cuore, addome, gonfiore mani e piedi. Cause: mutazione GLUB e VALB in una catenab.

Ossiemoglobina: quando lega con O2.

Deossiemoglobina: priva di O2.

MIOGLOBINA

Proteina coniugata, struttura terziaria, 1 gruppo EME.

Funzioni:

-        trasporto e riserva di O2 nel tessuto muscolare, trasferisce O2 dall’emoglobina al sistema mitocondriale in cui si forma ATP.

-        Conserva e facilita la diffusione dell’O2 quando il muscolo si contrae velocemente.

[proteina allosterica: lega O2 nei polmoni, lo rilascia nei tessuti]

SISTEMI TAMPONE

Funzione: impediscono grandi variazioni di pH nei fluidi corporei.

Sono sistemi tampone tutte le sostanze che possono legare reversibilmente H.

L’emoglobina nei globuli rossi agisce come un tempone nel sangueàsi lega ad H+, formando una deossiemoglobina. Nei tessuti lascia l’O2 e torna indietro legata al protone.

H+ + Hb=HHb=EFFETTO BOHR

3 fattori: pH, temperatura, pressione O2

ENZIMI

Proteine globulari, semplici o coniugate, struttura terziaria. Sono catalizzatori biologici, abbassano l’energia di attivazione, modificano la velocità di reazione. Alcuni enzimi hanno bisogno di:

-        cofattori (Fe2+ - Mg2+ - Mn 2+)

-        coenzimiàpreparano il sito attivo per l’attività catalitica

[enzima+cofattore/coenzimi=gruppo pirosteico]

Attività enzimi:

1.     modalità diretta o adattamento indotto

2.     modalità

1.     l’enzima genera una piccola cavità al suo interno che si chiama sito attivo, luogo fisico a cui si lega il substrato (molecola). Il legame tra sito attivo e substrato è debole.

Classificazione enzimi:

1.     ligasiàfusione tra due molecole

2.     isomerasiàraggruppamenti intramolecolari

3.     idrolasiàidrolisi

4.     osssidoredutasiàossidoriduzione

[gruppo prosteico=legato all’enzima covalentemente]

Attività enzimi modificata da:

-        temperatura=attivi a 37°

-        pH=ottimale a pH 7 neutro

-        concentrazione substratoàmaggiore concentrazione, maggiore velocità

Inibizione può essere:

-        specificaàirreversibile o reversibile

-        non specificaàdenaturazione

Enzimi regolatori:

-        allostericiàpossono essere stimolatori o inibitori

[inibizione retroattiva o a feedback: enzima inibito dal prodotto finale]

-        controllati mediante modificazioni covalenti

proteolisi: rottura di segmento proteico

isoenzimi: contenuto proteico glucidico