Biochimica I (2025/2026)

Biochimica I

L’omeostsi

L’omeostasi è la capacità di un organismo vivente di mantenere l’ambiente interno ovvero

un equilibrio interno costante (temperatura, ph, composizione chimica dei fluidi) nonostante

le variazioni delle condizioni esterne.

alcuni esempi di omeostasi:

●​ Termoregolazione

●​ Glicemia

●​ Equilibrio idrico

●​ pH del sangue (7.35-7.45)

Senza l'omeostasi, le reazioni chimiche necessarie alla vita si fermerebbero.

Se la temperatura sale troppo (ipertermia) o scende troppo (ipotermia), o se il pH del sangue

varia anche di poco, le proteine e gli enzimi smettono di funzionare, portando a malattie o

alla morte.

Quando l'omeostasi non funziona in modo prolungato, entriamo nello stato che definiamo

comunemente malattia.

L'organismo è un sistema aperto che scambia materia ed è già con l’ambiente e questo

porta al fatto che per ottenere questo equilibrio ci vale uno stato stazionario dinamico: ciò

che entra deve essere uguale a ciò che esce.

Nel 1929, Walter Cannon coniò il termine “osmosi” definendola come la tendenza di un

organismo a mantenere lo stato stazionario.

L'omeostasi è il risultato biologico (stabilità interna), mentre lo stato stazionario è il

meccanismo fisico-chimico (flussi bilanciati) che permette a quel sistema di rimanere

costante quindi gli organismi viventi mantengono l'omeostasi attraverso uno stato

stazionario dinamico.

Se nel nostro organismo un parametro si discosta dal valore ottimale, scatta un meccanismo

di correzione (solitamente un feedback negativo) per riportarlo in linea.

Ecco i 4 pilastri per garantire questo equilibrio sono:

●​ Osmolarità e bilancio idrico

●​ Equilibrio acido-base

●​ Termoregolazione → la temperatura corporea deve rimanere sui 37°C. Quando si ha

caldo, i vasi sanguigni si dilatano (vasodilatazione) per disperdere calore e le

ghiandole sudoripare si attivano mentre quando si ha freddo, i sai si restringono

(vasocostrizione) e i muscoli tremano per entrare calore cinetico.

●​ Glicemia → Il glucosio è il carburante principale, ma i suoi livelli devono essere

precisi (circa 70-100 mg/dL a digiuno).

L'obiettivo è mantenere la giusta concentrazione di soluti (sali, glucosio, ecc…) nei

liquidi corporei e il corretto volume d’acqua. 1

Riferimenti fisiologici fondamentali che descrivono l'omeostasi dei fluidi corporei

Il sensore è l'ipotalamo che monitora costantemente l'osmolarità del sangue, se il sangue

è troppo concentrato (poca acqua quindi aumenta l’osmolarità), scatta lo stimolo della

sete.

L’osmolarità

L’osmolarità è un componente chiave dell’omeostasi e indica la concentrazione totale di

soluti (ioni e molecole) in una soluzione, fondamentale per regolare il volume cellulare e

l’equilibrio idrico.

●​ Osmolarità → è data dal numero di osmoli di soluto per tiro di soluzione (mons/L).

→ OsM = M i

●​ Osmolarità plasmatica → il valore normale è di circa 275-295/300 mons/L.

In generale quindi mantenere costante l’osmolarità è vitale per prevenire il rigonfiamento

(ipotonia) o il raggrinzimento (ipertonia) delle cellule.

La legge di van’t Hoff

La pressione osmotica, intesa come la pressione che si deve applicare per impedire la

diluizione del soluto, viene misurata quantitativamente con la è l’azione di van’t Hoff:

La pressione osmotica è definita come

la pressione necessaria a bloccare il

flusso netto di solvente (come l'acqua)

attraverso una membrana

semipermeabile che separa due soluzioni

con diversa concentrazione.

La pressione osmotica si riferisce anche alla pressione esercitata dai soluti disciolti in un

fluido come l’acqua e questi soluti possono essere particelle come sali, zuccheri o oltre

molecole che non possono attraversare facilmente una membrana semipermeabile. 2

Osmolarità della soluzione → rappresenta la concentrazione totale di tutte le particelle che

contribuiscono alla pressione osmotica

Ricorda che per come per tutte le proprietà colligative la natura chimica del soluto non

influenza la pressione osmotica.

●​ Osmolarità → numero di osmoli di soluto per litro di soluzione

●​ Osmolalità → numero di osmosi di soluto per chilogrammo di solvente ed è più

precisa perché non risente della temperatura.

RICORDA che nell’osmolalità il numero di molecole di solito in rapporto con quelle di

solvente è costante mentre nell’osmolarità è variabile.

La temperatura e il nostro corpo è costante quindi possono nel nostro caso parlare di

osmolarità come osmolalità e i due termini vengono quindi usati indifferentemente.

Osmosi inversa

L’osmosi inversa è un processo osmotico,attraverso una membrana semipermeabile, in cui

si forza il passaggio di solvente dalla soluzione più concentrata a quella più diluita plica no

una pressione maggiore della pressione osmotica.

●​ L'osmosi inversa la vediamo nel processo di ultrafiltrazione renale

Ultrafiltrazione glomerulare → è un processo simile all’osmosi

La pressione del sangue spinge attraverso l’endotelio capillare l’acqua e i soluti a basso

peso molecolare (che vanno nella capsula di Bowman) mente i soluti ad alto peso

molecolare,rappresentati dalle proteine plasmatiche, vengono trattenuti.

Il filtrato glomerulare che si forma è privo di proteine, è dato da acqua e soluti. Basso peso

molecolare con una composizione simile al plasma. 3

Successivamente l'ultrafiltrato viene riassorbito con il recupero di acqua mentre i soluti

tossici vengono eliminati con le urine.

Esame delle urine → test diagnostico effettuato in laboratorio per analizzare le

caratteristiche chimiche, fisiche e microscopiche delle urine di un individuo.

Attraverso il peso specifico si misura la capacità dei reni di concentrare e di diluire l’urina

infatti esiste una relazione tra il peso specifico e la concentrazione totale dei soluti all’interno

dell'urina.

Valori normali di peso specifico → 1003-1030 g/L.

Il peso specifico (PS) delle urine dipende dalla quantità di sostanze in esse disciolte; il

contributo principale è fornito da urea, azoto, cloruro di sodio e vari minerali, oltre a sostanze

"anomale" come glucosio e proteine.

Tanto più le urine sono concentrate e tanto maggiore risulta il loro peso specifico.

Peso specifico → valuta il potere di concentrazione del rene

●​ Se beviamo molto il volume urinario aumenta ed il peso specifico diminuisce

●​ In condizioni di marcata disidratazione l'urina risulta più concentrata ed il peso

specifico è superiore. RICORDA →1cc = 1 ml → ricorda

L'emodialisi

Nell’insufficienza renale in cui i soliti e le scorie non possono essere eliminati si ricorre alla

depurazione del sangue sterno dal corpo tramite la dialisi, detta emodialisi, utile per

sopperire ad un’insufficiente funzione renale, che nei casi estremi conduce alla morte.

L’emodialisi è usata in medicina per rimuovere sostanze (ad esempio urea) in

concentrazione tossiche → in chimica non esistono sostanze tossiche ma solo

concentrazioni tossiche di sostanze.

OsM = M i

Il suo valore è dato dalla somma di tutte le particelle che possono contribuire alla pressione

osmotica e la tonicità è l’osmolarità efficace quindi la misura comparativa che dipende

solo dai soluti che non attraversano la membrana e determinano il movimento dell’acqua e il

volume cellulare.

La tonicità descrive solo come una soluzione influenza il volume cellulare:

●​ Istonica → il volume rimane invariato

●​ Ipertonica → le cellule perdono acqua e si raggrinziscono

●​ Ipnotica → le cellule assorbono acqua e si gonfiano 4

Confronto tra le proprietà osmotiche delle soluzioni:

●​ Soluzione isotonica→ soluzione che contiene lo stesso numero di particelle (stessa

osmolarità) di una soluzione di riferimento.

●​ Soluzione ipertonica → soluzione che contiene un maggior numero di particelle

(maggiore osmolarità) di una soluzione di riferimento.

●​ Soluzione ipotonica → soluzione che contiene un minor numero di particelle

(minore osmolarità) di una soluzione di riferimento.

DOMANDA ESAME

Nel nostro organismo qual è la soluzione di riferimento → l'osmolarità del liquido

intracellulare è circa 0,3 Osmol/l (0,275-295/300).

Le soluzioni più utilizzate in clinica (soluzioni fisiologiche = isotoniche con il sangue e il

liquidò intracellulare):

●​ 5% p/v glucosio

●​ 0,9% p/v naCl

L'osmolarità del plasma è 275-295/300 mOsm/L e le soluzioni più utilizzate nella clinica

devono mantenere questa osmolarità (ISOTONICITA’) per:

●​ Equilibrio chimico → non causano spostamenti netti di acqua tra interno ed esterno

della cellula.

●​ Espansione del volume → rimangono principalmente nello spazio extracellulare

ideali per trattare la disidratazione, le emorragie, etc.

●​ Sicurezza → sono il veicolo più sicuro per somministrare farmaci per via

endovenosa senza alterare l'equilibrio elettrolitico del paziente.

I globuli rossi

Consideriamo l’ambiente cellulare interno del globulo rosso, e il

plasma, che circonda e in cui sono sospese queste cellule: 5

●​ Soluzione isotonica → Se il globulo rosso è immerso in una soluzione isotonica

mantiene la sua forma. Questo si verifica se è immerso in una soluzione allo 0.9%

p/v di NaCl in acqua (la più semplice soluzione fisiologica).

●​ Soluzione ipotonica → emolisi (l’acqua entra all’interno della cellula e ne provoca

lo scoppio).

●​ Soluzione ipertonica → plasmolisi (l’acqua fuoriesce dalla cellula ed esse si

raggrinzisce).

Le soluzioni più usate in clinica

●​ Soluzione fisiologica → è isotonica con il sangue, perché la sua osmolarità di 0.3

Osm/l è circa uguale a quella dei liquidi intracellulari; questa soluzione rappresenta la

più semplice soluzione salina ed è utilizzata per via endovenosa in clinica come

integratore elettrolitico e reidratante (è in realtà leggermente ipertonica).

●​ Soluzioni saline bilanciate → un esempio di soluzione che si avvicina

maggiormente alla composizione del plasma è la soluzione Ringer Lattato.

●​ Soluzione glucosata → è una soluzione di glucosio (o destrosio) al 5 %p/v ed è

utilizzata come reidratante fornendo anche un apporto calorico (nutrizione

parenterale).

Osmolarità dei fluidi intracellulari (LIC) ed extracellulari (LEC)

Sia la membrana capillare che quasi tutte le membrane cellulari sono liberamente

permeabili all’acqua ma sono impermeabili ad alcuni soluti.

I soluti (osmoli), che non possono entrare liberamente nelle membrane dei compartimenti,

vengono chiamati sostanze sostanze osmolari effettive o osmolarità efficaci.

Queste sostanze determinano la distribuzione dell’acqua tra i compartimenti.

Invece i soluti che possono passare liberamente la membrana cellulare vengono chiamate

sostanze non effettive o osmoli inefficaci e da queste sostanze dipende la tonicità.

→ E’ fondamentale che tra i due compartimenti venga mantenuta l’osmolarità.

Le membrane biologiche

Le membrane biologiche sono selettivamente permeabili, più una

molecola è piccola e solubile nei lipidi e più facilmente attraversa

la membrana:

●​ Le piccole molecole non polari attraversano rapidamente

la membrana.

●​ Le molecole polari neutre diffondono rapidamente se

sono abbastanza piccole.

●​ Le molecole grosse e polari non diffondono verso la

membrana. 6

Le membrane che separano questi compartimenti (LIC e LEC)si comportano come

membrane semipermeabili:

●​ La membrana cellulare separa il compartimento cellulare da quello interstiziale

●​ L’endotelio capillare separa il compartimento plasmatico da quello interstiziale o

extravasale.

I soluti nell’organismo

Il bilancio idrico

Il bilancio idrico è l’equilibrio tra entrate (bevande, alimenti, acqua, ecc) e uscite (urine,

sudore, respirazione e feci) di liquidi in 24 ore, fondamentale per l’omeostasi.

I sistemi di controllo dell’organismo regolano ingestione ed escrezione dell’acqua affinché il

contenuto dell’acqua del corpo resti costante e che l'osmolarità totale del corpo risulti

costante. ●​ Se aggiungiamo acqua

(isotonica) → la concentrazione

diminuisce e anche l’osmolarità

ma cambia anche il volume →

rigonfiamento → pericolosissimo e

bisogna evitare che succeda.

●​ Se aggiungiamo

soluzione isotonica → non

cambia osmolarità ma aumenta il

volume

●​ Se aggiungiamo soluzione salina ipertonica → aumenta osmolarità e nel LIC c’è

una diminuzione del volume

Pressione oncotica → la pressione osmotica è la porzione della pressione osmotica dovuta

alle macromolecole che è indice della funzionalità epatica. 7

Una variazione della pressione oncotica sposta l’acqua tra il compartimento vascolare e

quello interstiziale.

Osmolarità plasmatica → è un parametro dinamico, che fluttua a seconda di come

risponde l'organismo allo squilibrio idrico-salino temporaneo e di come lo corregge.

Il risultato del test dev'essere valutato insieme al quadro clinico del paziente e al risultato di

altri esami, come sodio, glucosio ed azotemia.

L’osmolarità non è diagnostica ma suggerisce che il paziente abbia uno squilibrio senza

identificare le cause.

Solitamente quando il valore è alto, significa che l'acqua è diminuita nel sangue e/o sono

aumentati i soluti invece l'osmolarità è ridotta è probabile l'aumento dei liquidi.

Caso clinico

La volemia

la volemia è il volume totale di sangue nel corpo, negli uomini e nelle donne non ha lo

stesso valore assoluto infatti in generale gli uomini hanno un volume sanguigno maggiore

rispetto alle donne:

●​ Volemia uomini → circa 5-6 litri

●​ Volemia donne → 4-5 litri

L’apporto o l’eliminazione di fluido isotonico non altera l’osmolarità plasmatica, ma può

alterare la volemia e la pressione arteriosa.

L’equilibrio acido-base (ph e tamponi)

A costituire questo equilibrio sono tutti i meccanismi di compensazione che portano a

mantenere lo stato acido-base in equilibrio che hanno come conseguenza il mantenimento

del pH ematico a livello fisiologico. 8

Ricorda di non confonderò con lo stato acido-base che è invece il termine con cui nella

medicina clinica si fa riferimento alla sola concentrazione idrogenionica nel sangue (pH

ematico).

Il pH è il logaritmo in base dieci della concentrazione degli ioni idrogeno o il logaritmo in

base dieci del reciproco della concentrazione di ioni idrogeno.

La Keq di acidi/basi: Ka e Kb

La Ka è la costante di dissociazione di un acido ed esprime la tendenza dell'acido a

dissociare ed esprime quindi anche la sua forza → un acido è forte se si dissocia molto ed

è debole se si dissocia poco.

Analogamente se applichiamo la legge di azione delle masse ad una base avremo la

costante di dissociazione della base Kb ed essa esprime la tendenza della base a

dissociare e quindi anche la sua forza (ricordare che una base è forte se si dissocia molto, è

debole se si dissocia poco).

Il pK

Per gli acidi e le basi deboli, che hanno valori di Ka e Kb piuttosto piccoli è necessario

passare alla misura logaritmica.

●​ Si definisce pKa come il logaritmo negativo in base dieci della Ka dell’acido → acidi

forti hanno pKa bassi.

●​ Si definisce pKb il logaritmo negativo in base dieci della Kb della base

Ricorda → il pH è sempre riferito ad una soluzione invece il pK deve essere riferito a un

acido (pKa) o ad una base (pKb).

Gli equilibri acido-base

In medicina indicano l’insieme dei processi fisiologici che l'organismo mette in atto per

mantenere al suo interno un livello di acidità compatibile con lo svolgimento delle principali

funzioni metaboliche.

Grazie a questi processi il pH del sangue viene mantenuto in valori compresi tra 7,35 e 7,45

e il mantenimento di questo pH (sangue e tessuti) è lo scopo principale della regolazione

acido-base.

Definizione di acido e base:

●​ Acido → composto in grado di rilasciare idrogenioni

●​ Base → composto capace di accettare idrogenioni

Acidi e basi sono indissolubilmente legati infatti ad ogni acido orrisponde una base

“coniugata” e ad ogni base corrisponde un acido “coniugato”. 9

Equilibrio chimico

L’equilibrio chimico è il risultato di due reazioni opposte che avvengono con uguale velocità

Una volta che viene raggiunto l’equilibrio, il rapporto tra le concentrazioni si mantiene

costante nel tempo (se non ci sono interventi esterni).

●​ Equilibri mobile → ogni sistema tende a reagire una perturbazione impostata gli

dall’esterno minimizzando gli effetti.

Riprendendo il concetto di stato stazionario possiamo dire che la concentrazione totale è

determinata dalla velocità con cui gli acidi sono prodotti e dalla velocità con cui sono

eliminati.

Soluzione tampone → se in una soluzione acquosa sono presenti un acido debole (o base

debole) e a sua base coniugata (acido coniugato) in concentrazioni approssimativamente

uguali si ha una soluzione tampone.

La respirazione e la filtrazione renale non sono abbastan