Appunti Biochimica e fondamenti di biochimica umana

BIOTINA (VITAMINA B7 O VITAMINA H)

carbossilasi

Cofattore di molte coinvolte nel metabolismo dei carboidrati,

degli acidi grassi e degli amminoacidi. Biotina: è legata saldamente a un

residuo di lisina dell’enzima → è uno dei legami più forti in natura, se

infatti assumiamo la biotina in forma complessata alla proteine, a livello

del nostro apparato gastro-intestinale non viene scisso questo legame ma

viene scisso quello indicato dalla freccia (nell’immagine). Si forma una

biocitina

molecola detta = biotina legata alla lisina, che viene poi

trasportata a livello intracellulare, dove c’è un enzima in grado di rompere

e riconvertire la biotina e poi legarla ad una carbossilasi che può essere

l’acetil-CoA carbossilasi, che in presenza di CO2 sotto forma di

bicarbonato permette la sintesi ex novo di acidi grassi. Può essere anche

la piruvato carbossilasi, che è l’altro enzima di cui entra come coenzima, e

che è invece implicato nell’innesco del ciclo di Krebs e nella

gluconeogenesi → il piruvato viene carbossilato a ossalacetato. Oppure

può essere la proprinil-CoA carbossilasi, che interviene nel catabolismo

degli acidi grassi a numero dispari di atomi di carbonio e che promuove la formazione del metilmalonil-CoA.

Studi molto recenti hanno dimostrato che la biotina è anche in grado di legarsi covalentemente agli istoni,

quindi ne può modulare la conformazione e l’interazione con il DNA. Quindi può avere un ruolo nella

modulazione della struttura della cromatina e nell’espressione genica.

Rare le carenze primarie, anche perché viene sintetizzata dalla flora batterica intestinale, però è possibile

una carenza secondaria dovuta all’ingestione di uova crude (che contengono una proteina, l’avidina, che lega

molto saldamente la biotina) o ad alterazioni del suo assorbimento. 207

BIOCHIMICA DEGLI ORMONI

Ormoni (dal greco, participio passato di “suscitare attività”) garantiscono la

comunicazione intra ed intercellulare che a livello di organismi pluricellulari

altamente differenziati come il nostro per potersi adattare all’ambiente.

Garantiscono la coordinazione anche in termini di attività metabolica.

Ci sono cellule specifiche specializzate che sanno secernere e produrre

ormoni, ma tutte le cellule sono in grado di rispondere ad uno o più ormoni.

La trasmissione del segnale avviene attraverso il sistema neuroendocrino:

segnalazione neuronale + segnalazione delle ghiandole endocrine che

producono ormoni, che attraverso il circolo ematico giungono ai tessuti

bersaglio.

Questi due sistemi (nervoso ed endocrino) sono differenti ma prevedono

l’utilizzo di medesimi meccanismi di trasmissione del segnale: interazione di

specifici recettori ad elevata affinità.

Uno stimolo nervoso può evocare una risposta cellulare se colpisce una

cellula target con determinati recettori. Il pancreas per esempio produce

ormoni, che colpiscono cellule bersaglio evocando una risposta cellulare che

si traduce nell’attivazione di una determinata via metabolica.

:

EFFETTI DEGLI ORMONI

a. alterazione delle vie metaboliche: attivazione o inibizione diretta di un enzima mediato dal

sistema di trasduzione del segnale,

b. alterazione della via metabolica prevede una regolazione a livello trascrizionale di proteine

che sono coinvolte in via metaboliche: aumento o diminuzione della proteina,

c. come nel caso dell’insulina, modificazione della membrana plasmatica — alterazione della

permeabilità di membrana dovuta ad un aumento della traslocazione dei trasportatori del

glucosio nel tessuto muscolare e adiposo.

Le risposte cellulari sono tutte mediate da diversi meccanismi di trasduzione del segnale e la capacità di

risposta di una cellula ad un determinato ormone dipende da molti o fattori: concentrazione ormone, tipo di

ormone, presenza e numero dei recettori, tipo del recettore e bersagli intracellulari.

Una cellula può quindi rispondere in maniera diversa ad uno stesso ormone.

COORDINAZIONE DEL METABOLISMO AD OPERA DI ORMONI

Principali sistemi endocrini: la segnalazione attraverso il sistema endocrino prevede un segale a cascata che

coinvolge diversi tipi, anche in maniera gerarchica, cellulari che rispondono uno sull’altro, sia nel

promuovere il rilascio di ormoni, sia nel modulare questo rilascio.

L’ipotalamo ha un ruolo fondamentale perché è in

grado di coordinare la segnalazione tra sistema

nervoso centrale. A livello dell’ipotalamo si ha la

ricezione delle info sensoriali che derivano da

ambiente esterno e in risposta l’ipotalamo è in

grado di promuovere il rilascio di ormoni

ipotalamici (fattori di rilascio) che vanno a livello

dell’ipofisi anteriore, dove ci sono recettori

specifici. Ipofisi in risposta secerne a sua volta gli

ormoni ipofisari -> tropine, che vanno a colpire i

tiroide, corteccia surrene,

secondi bersagli, cioè

ovaie testicoli.

e Questi vanno poi a colpire i

diversi tessuti producendo a ltri ormoni: cortisolo,

corticosterone, aldosterone dalla corteccia

surrenale , T3 e T4 dalla tiroide, progesterone e 208

estardiolo dalle ovaie e testosterone dai testicoli. I bersagli finali sono tutti tessuti del nostro organismo. Per

gli ormoni dell’ipofisi posteriore, gli ormoni vengono conservai nelle terminazioni assoni che dei neuroni

ipotalamici (ossitocina e vasopressina).

Dal controllo che viene effettuato dall’asse ipotalamo-ipofisi è esclusa la produzione di adrenalina che viene

innescata direttamente dal SNC —> proviene da stimoli come la paura, l’eccitazione ecc andando a colpire

muscoli, cuore e tessuto adiposo. Il pancreas produce anche insulina e glucagone che sono controllati dai

livelli di glucosio, non da un segnale nervoso. Ormone stesso ha una azione autolimitante: se in risposta a

diversi stimoli si ha innesco della cascata, altrettanto velocemente ci devono essere dei meccanismi che

bloccano il rilascio in base alle necessità.

MECCANISMO DI REGOLAZIONE DEL RILASCIO DEGLI ORMONI:

Esempio del cortisolo: è un meccanismo molto comune. Il cortisolo è

un ormone steroideo molto importante che in condizioni fisiologiche

viene secreto dal surrene con un ritmo circadiano, principalmente al

mattino dopo un picco di ACTH. È importante nella risposta allo stress:

durante la notte affrontiamo un digiuno prolungato, cortisolo agisce

quindi a livello di fegato (gluconeogenesi), muscolo e tessuto adiposo

(catabolismo delle proteine e mobilitazione acidi grassi) per rispondere

allo stress di ipoglicemia prolungata.

Viene secreto dalla ghiandola surrenale dopo lo stimolo di ACTH

prodotto da ipofisi che viene stimolata dal CRH (corticotropina)

prodotto dall’ ipotalamo, che lo produce in seguito ad uno stimolo del

SNC: digiuno, paura, eccitazione, sforzo fisico prolungato.

Sono i livelli di cortisolo stesso mediante meccanismi di feedback che

vanno a modulare la quantità degli ormoni precedenti: sia a livello

dell’ipofisi che dell’ipotalamo viene bloccato il rilascio.

Sono i livelli stessi di cortisolo che bloccano la sua stessa sintesi: questo

avviene con inibizione di diverse tappe in modo tale che la regolazione

sia fine e a diversi livelli.

CLASSIFICAZIONE

—>Struttura e natura chimica:

Peptidici: insulina e glucagone.

- Catecolamine: adrenalina e noradrenalina.

- Eicosanoidi: di natura lipidica che

- derivano da acido arachidonico, che

deriva da un nutriente essenziale, ossia

acido linoleico.

Ormoni steroidei: derivano da colesterolo,

- quindi di origine lipidica.

Vitamina D.

- Retinoidi: derivano dalla vitamina A.

- Tiroidei: derivano dalla tirosina a livello

- della tireoglobulina della tiroide.

—>Meccanismo d’azione:

Peptidici, catecolamine ed eicosanoidi agiscono in seguito a recettori sulla membrana plasmatica con

- formazione di secondi messaggeri.

Steroidei, vitamina D, retinoids, tiroidei agiscono in seguito a recettori nucleari: regolazione della

- trascrizione di geni sensibili.

Questa differenza nel meccanismo di azione sta nel fatto che i primi sono solubili nel circolo ematico, ma non

riescono ad attraversare la membrana plasmatica; viceversa i secondi sono di natura lipidica, quindi vengono

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trasportati in circolo tramite carrier proteici come l’albumina o proteine specifiche, che interagiscono a

livello di membrana con recettori ed ormone può diffondere nel doppio strato raggiungendo nucleo o

citoplasma dove interagisce con i recettori nucleari.

ORMONI STEROIDEI

Colesterolo —> fornisce un nucleo di 4 anelli comune a tutti gli steroidei. È il precursore comune a 27C.

4 gruppi:

1. Glucocorticoidi: cortisolo, prodotti nella midollare del surrene.

2. Mineralcorticoidi: aldosterone, prodotti nella zona glomerulare del surrene.

3. Androgeni: testosterone

4. Estrogeni: estradiolo

1 e 2 nel complesso sono definiti corticosteroidi. Mentre 3 e 4 sono gli ormoni sessuali.

La sintesi di ormoni steroidei avviene in due tessuti: le gonadi e il surrene, con delle funzioni completamente

diverse, espletate dagli ormoni della sfera sessuale o dagli ormoni generati dalla corticale del surrene.

Questi ormoni vengono sintetizzati su richiesta in risposta a stimoli ormonali controllati attraverso asse

ipotalamo – ipofisi. I l loro livello in circolo viene regolato in base alla loro velocità di sintesi che comporta la

stimolazione dell’idrolisi degli esteri del colesterolo e il trasporto del colesterolo ai mitocondri delle cellule

degli organi bersaglio. Una piccola quota può essere sintetizzata anche in seguito a sintesi ex novo del

colesterolo in situ.

Ormoni estremamente idrofobici, insolubili in ambiente acquoso→nel sangue il trasporto può avvenire solo

mediante carrier proteici (albumina, trasportatore aspecifico per tutti ormoni steroidei e globuline specifiche

per corticosteroidi e ormoni sessuali).

Prima tappa: trasformazione del colesterolo nel

pregnenolone. È una tappa limitante: dipende dal

precursore, quindi ci deve essere disponibilità di

colesterolo che deriva o per sintesi ex novo, o viene

trasportato dalle proteine plasmatiche o dagli esteri

del colesterolo che vengono idrolizzati quando c’è

richiesta. Viene regolata la velocità di questa sintesi

perché non vengono immagazzinata: per esempio si

regola ACTH.

Si ha la rimozione di parte della catena laterale

successiva a due idrossilazione; ad opera della

idrossilasi (monossigenasi a funzione mista) si ha la

rimozione di parte della catena —> pregnenolone

che è intermedio comune a tutti gli ormoni. Tappa

limitante che dipende dalla disponibilità di

colesterolo.

Gli enzimi che catalizzano queste r