Appunti di Biochimica

Funzioni delle proteine

Influenzate da interazioni che portano a variazioni conformazionali

• Piccole molecole
  • Substrati per gli enzimi
  • Molecole regolatrici
  • Molecole trasportatrici
• Ligandi
  • Molecole che formano complessi con le proteine, spesso reversibili
  • Altre proteine in complessi macromolecolari

Ligandi

Come valutare la forza di un'interazione proteina-ligando?

• Il legame reversibile può essere descritto dalla reazione all'equilibrio:
  • P + L ⇌ PL

Valuto il valore della costante di dissociazione

• _{KD = [P][L]/[PL]} = 1/^K_A

• K_D alta, [PL] bassa → Interazione debole
• K_D bassa, [PL] alta → Interazione forte
• Costante di associazione → ^K_A

Descrizione della quantità di complesso proteina-ligando in base alla quantità di ligando libero

Curva di saturazione

• Legami specifici
• Legami liberi

Anticorpi

Funzione di riconoscere molecole estranee all'organismo

• Fab, Fc
• Sito di legame specifico per antigene o eptope
• Foglietti β

• In base ai residui amminoacidici varia la specificità di legame dell’anticorpo:
  • Forma
  • Disposizione delle cariche
  • Gruppi non polari
  • Gruppi che formano legami a idrogeno

K_A = 10¹⁰ → Basso quantitativo di Ag e anticorpi liberi

• Interazioni molto forte e grande affinità

Ligando O₂

L'OSSIGENO FUNGE DA LIGANDO IN EMOGLOBINA (HB) E MIOGLOBINA (MB)

• SI LEGA AD ESSO TRAMITE IL GRUPPO EME (PROSTETICO)

QUESTA E' UNA STRUTTURA ORGANICA A 4 ANELLI (PROTOPORFIRINA) ALLA CUI 'IEGATO UNO IONE Fe²⁺

Mioglobina | Emoglobina

• STRUTTURE SIMILI
• STESSE ORIGINI EVOLUTIVE

RISERVA DI OSSIGENO (NEL TESSUTO MUSCOLARE)

TRASPORTO DI OSSIGENO (NEL TORRENTE CIRCOLATORIO) CONTENUTA NEGLI ERITROCITI

• VARIA L'AFFINITA' PER L'O₂ SECONDA CHE SI TROVI:
• NEI POLMONI: ALTA AFFINITA’ → ALTA CONCENTRAZIONE DI O₂ NEGLI ALVEOLI
• NEI TESSUTI: CONCENTRAZIONE BASSA DI O₂ → BASSA AFFINITA’ RILASCIO DI O₂

Capacità di creare movimento

Motori molecolari:

• MOLECOLE CHE SFRUTTANO L’ENERGIA RICAVATA DA ATP PER GENERARE MOVIMENTO.

NEL MUSCOLO LE PROTEINE CHE GENERANO MOVIMENTO SONO ACTINA E MIOSINA (PRINCIPALMENTE).

• DURANTE LA CONTRAZIONE LA MIOSINA FORMA FASCI (SOVRAPPOSIZIONE DI 2 FILAMENTI) CON LE TESTE CHE SPORGONO E SCORRANO SULL'ACTINA.

ENZIMI

• PROTEINE CHE AGISCONO DA CATALIZZATORI BIOLOGICI.
• AD ECCEZIONE DI RARI CATALITICI RENDONO POSSIBILE REAZIONI CHE IN CONDIZIONI NORMALI SAREBBE POCO EFFICIENTI.

• SELEZIONANO LE REAZIONI CHE DEVONO AVVENIRE O NON UNA CELLULA SEGUE QUALE ENZIMA COSTRUIRE IN BASE ALLE NECESSITA’

Necessitano di cofattori per poter funzionare

• SINGOLI ELEMENTI
• COENZIMI

Coenzima = PARTE PROTEICA + GRUPPO PROSTETICO

Apoenzima = SOLO PARTE PROTEICA

Glicolisi

10 Reazioni

1. Fase preparatoria: utilizzo di energia per modificare la molecola di glucosio e poter estrarre più energia
2. Fase energetica: produzione di energia (ATP)

Fase preparatoria

Glucosio

ATP

ADP

esochinasi: fosforilazione del glucosio a livello del C6

Non può attraversare la membrana cellulare

Glucosio 6-fosfato

fosfoesoso isomerasi: spostamento dei gruppi chimici

Fruttosio 6-fosfato

ATP

ADP

fosfofruttochinasi-1: fosforilazione sul C1

Fruttosio 1,6-bisfosfato

aldolasi

Gliceraldeide 3-fosfato

(2 molecole)

diidrossiacetone fosfato

isomerasi

• Consumo di 2 molecole di ATP
• Formazione di 2 molecole di ADP

Metabolismo glicogeno

Glicogeno: riserva di glucosio (energia)

• 100 gr nel fegato
• 400 gr nelle cellule muscolari scheletriche

Mantenimento della glicemia costanteEnergia disponibile immediatamente

Glicogenolisi

Demolizione del glicogeno

Sono coinvolti 3 enzimi che separano le unità di glucosio:

• Glicogeno fosforilasi: catalizza una reazione nello zucchero. Viene scisso un legame alle estremità con formazione di glucosio 1-fosfato
• Enzima deramificante: disassembla e sposta le ramificazioni
• Fosfoglucomutasi: conversione del glucosio 1-fosfato in glucosio 6-fosfato

Nel muscolo: glicolisiNon esce dalla cellula perché non è presente G6P fosfatasi che stacca gruppo fosfato

Nel fegato: immesso in circoloLa G6P fosfatasi stacca il fosfato nel processo endoplasmico. Il glucosio può così attraversare la membrana.

Sintesi

1. La glicogenina fornisce il primer con cui iniziare la sintesi
2. La glicogeno sintasi estende la catena
3. L'enzima ramificante attacca unità di glucoso nelle ramificazioni

La glicogenina è una proteina che costituisce il nucleo centrale delle molecole di glicogeno e ottimizza le reazioni di allungamento durante la sintesi

N.B. La costruzione di una molecola di glicogeno comporta dispendio energetico, ma porta al vantaggio di accumulo di energia.

La sintesi avviene con reazioni in serie:

Acetil CoA → Manonil CoA

Aggiunta di molecole a 2 atomi di carbonio

Acido Palmitico (C16:0)

Sintesi di acidi grassi diversi

• Allungando la catena aggiungendo 2 atomi di carbonio come acetil CoA
• Introducendo uno o più doppi legami = desaturazione

→ Il NADPH fornisce elettroni

→ Si consumano 7 molecole per sintetizzare acido palmitico, ma se ne ottengono 106 dalla sua degradazione

N.B. Gli unici acidi grassi che non siamo in grado di sintetizzare sono gli omega w3 e w6 (essenziali)

Gli acidi grassi vengono poi utilizzati per sintetizzare:

1. Trigliceridi (TAG)
2. Glicerofosfolipidi (componenti della membrana)

In entrambi i casi serve Glicero-3-fosfato ottenuto da:

• Glicerolo + Fosfato
• Idrossiacetone fosfato tramite una deidrogenasi

Glicerolo 3-fosfato + 2 acidi grassi → Acido Fosfatidico

Tolto un gruppo fosfato e aggiunto un acido grasso → TAG

Attaccato un gruppo polare (specie idrosolubile) sul gruppo fosfato → Glicerofosfolipidi

Fonti di acidi grassi

• Lipidi della dieta
• Accumulo di acidi grassi nel tessuto adiposo (energia che non serve
• Glucidi in eccesso trasportati nel fegato e convertiti in acidi grassi

Forme di accumulo

Gli acidi grassi si legano (esterificazione) al glicerolo formando triacilgliceroli (TAG), forma in cui vengono accumulati negli adipociti.

• Saturi (origine animale)
  • Solidi a temperatura ambiente
  • Se in eccesso impediscono la fluidità della membrana cellulare
• Insaturi (origine vegetale)
  • Liquidi a temperatura ambiente
  • Favoriscono la fluidità della membrana

Assorbimento e digestione

Dato che i lipidi sono insolubili, sono necessarie attività che ne permettano il trasporto nel sangue e il assorbimento a livello intestinale.

1. Assunzione di lipidi con la dieta porta il fegato e cistifellea a produrre sali biliari, che emulsione acidi grassi nel miscela.
2. Le micelle possono essere degradate dalle lipasi nell'intestino tenue.

• Trigliceridi
• Acidi grassi
• Altri prodotti

Penetrano nella mucosa → Convertiti in TAG incorporati nei chilomicroni → "Smontati" dalla lipasi in acidi grassi e glicerolo a livello dei tessuti.

Se sono liberi nel sangue causano emboli.

• Utilizzo per ricavare energia nei miociti
• Riestificati per essere accumulati negli adipociti

Regolazione ormonale

Il meccanismo di degradazione dei lipidi è strettamente correlato al consumo o no di glucosio.

I ormoni che regolano le 2 vie sono gli stessi.