Biochimica

ALTERAZIONE EMOGLOBINE

ACQUISITE Emoglobine glicate

Lega zuccheri esosi

Sintomo invecchiamento molecola oppure di diabete

Solfemoglobina e nitroemoglobina

Sono legate a H S e NO

2 2

Metaemoglobina 3+

Ferro del gruppo eme è ossidato Fe → prodotto ossidazione emoglobina

Formazione aumenta negli sportivi

Esiste sistema ossidativo per mantenimento ferro nello stato ridotto che in continuazione riduce

metaemoglobina in emoglobina

Carbossiemoglobina 2+

Monossido di carbonio CO si lega a Fe portando a affinità 250 volte maggiore impedendo legame O

Questo comporta quasi assenza di rilascio di O nei tessuti con possibile morte → soluzione è camera

iperbarica con aria di 100% O

EREDITARIE Mutazioni che comportano sostituzione di uno o più AA in una delle catene emoglobina che possono cambiarne

capacità di legare O

2

Anemia falciforme

Deriva da sostituzione di valina con acido glutammico

Malattia rara che cambia proprietà chimiche e solubilità

Talassemia

Diminuzione produzione di catene α o β generando emoglobine abnormi

Causa anemia cronica con quantità emoglobina < rispetto normale nel trasporto dell’ossigeno del sangue

Due tipologie a seconda del gene alterato: alfa e beta (detta anemia mediterranea)

GLOBULI ROSSI – ERITROCITI – EMAZIE

Sono residui di cellule del sangue adibite a trasporto di O grazie a emoglobina da polmoni verso tessuti e di CO da periferie a

2

polmoni

Hanno vita di circa 90-120 gg e non possono riprodursi né riparare danni

invecchiamento

Vengono inglobati da speciali cellule presenti in tutti tessuti, ma specialmente nel

fegato e nella milza dove vengono demoliti e loro componenti sono riciclati

Globulo rosso contiene 300 milioni molecole di emoglobina

3 3

Valore normale di globuli rossi è 4,5 – 6 milioni/mm uomini e 4 – 5,5 milioni/mm donna

Valori normali di emoglobina sono 140 – 180 g/L uomini e 120 – 160 g/L donna

Ematocrito esprime % parte corpuscolata sangue di cui maggior parte rappresentata da globuli rossi (42 – 50 m e 37 – 46 f)

Eritropoietina EPO ormone glicoproteico che stimola produzione di

eritrociti partendo da precursori nel midollo osseo eritropoiesi e viene

prodotto da fegato feto e poi reni

DOPING EMATICO

Equivalenti eritropoietina

EPO mimetics attivano vie segnalazione EPO

Trasportatori O artificiali

Liberazione EPO da cellule incapsulate

Doping genico

Effetti nocivi effetti cardiovascolari: ipertensione, infarto ed embolia

aplasia di cellule sanguigne

TESSUTO MUSCOLARE

È specializzato nel trasformare energia di tipo chimico,

immagazzinata come ATP, in energia meccanica

→ motore molecolare

Nel muscolo scheletrico sono presenti tipi diversi cellula che hanno diversa

specializzazione e metabolismo →

Cellula muscolare scheletrica – miocita – fibrocellula è multinucleata e allungata

Caratteristica importante è capacità di passare in tempo brevi

da stati a basso consumo energetico a stati di alto consumo

energetico

FIBRA MUSCOLARE

Racchiusa da membrana cellulare sarcolemma o reticolo

sarcoplasmatico che è molto sviluppato e che delimita

citoplasma sarcoplasma dato da disposizione ordinata di

miofibrille strutture proteiche caratterizzate da ripetizione del

sarcomero unità contrattile, a cui si interpongono in modo

sparso mitocondri, riserve energia granuli di glicogeno e

riserve grasso trigliceridi che formano piccole gocce.

Sono presenti tubuli a T a contatto con membrana esterna

(metto in collegamento ambiente intra e extra cellulare)

Sarcomero è delimitato da due linee Z al centro delle quali si

ha linea M. Tra linee si hanno filamenti spessi ancorati a linea

M mentre filamenti sottili sono ancorati a linea Z e si

estendono verso centro sarcomero

Filamento titina si lega sia a linea M che linea Z

Filamenti spessi prevalentemente costituiti da

miosina

Filamenti sottili prevalentemente costituiti da actina

Tutte proteine miofibrille hanno continuo ricambio →

MIOSINA

Principale proteina cellula muscolari

→ miosina di classe II che presenta isoforme 1, 2A, e

2x (2B solo nei muscoli perioculari e della glottide)

Ha struttura quaternaria formata da 6 subunità: 2 catene

pesanti avvolte a elica formano coda con estremità

globulari che formano testa. Corpo e testa sono

intervallate da collo

Nella zona collo, subito sotto testa, ognuna delle 2

catene pesanti ha legate 2 catene leggere, una

regolatrice RLC e una essenziale ELC

Una unità di miosina si lega ad altre e si dispongono in

modo sfasate per far si che teste siano sparse

TESTA

È dominio motore miosina grazie a presenza di cerniere o cardini che permettono movimento grazie

ripiegamento molecola

Zona collo dove sono legate catene leggere viene chiamato braccio

della leva

Zona confine tra testa e coda è convertitore dove energia chimica

diventa meccanica

Nella testa ci sono AA complementari a siti actina

Nella testa c’è tasca in cui si legano sia ATP che i prodotti dell’idrolisi ATP

C’è zona ad attività ATPasica che favorisce idrolisi ATP con produzione ADP e

fosfato Pi che rimangono nella tasca della testa

Attività ATPasica della miosina viene attivata durante contrazione e come

conseguenza idrolisi ATP avviene molto velocemente

Nel riposo è poco attiva e idrolisi avviene lentamente: maggior parte delle teste

della miosina sono nella conformazione energizzata

ACTINA G

Proteina globulare formata da unica subunità

Ha 4 domini con funzioni e strutture tipiche → uno è sito legame con miosina

Presenta tasca in cui lega ATP che però non ha ruolo contrattile ma serve per

++

polimerizzazione dell’actina G in Actina F, che richiede anche ione Calcio Ca

Due actine F si avvolgono in modo elicoidale e formano struttura filamento sottile

SISTEMA REGOLATORE

Tropomiosina

Proteina allungata di 67 kDa che mettendosi una dopo l’altra testa-coda forma lungo

filamento

È legata a complesso di 3 troponine → troponina T funzione strutturale: tiene unito

complesso tropomiosina-troponina

troponina I funzioni inibitrice: lega actina impedendo

associazione con miosina 2+

troponina C contiene 3-4 siti leganti Ca → sistema

controllo contrazione

TITINA

Più lunga proteina esistete proteina → va da linea Z a linea M

circondando filamenti spessi

Ha zone elastiche che si possono contrarre: durante contrazione

linee Z si avvicinano a linea M e zone elastiche si contraggono ma

durante fase di rilassamento queste zone funzionano come molle e

facilitano rilassamento

Funzione di meccanosensore cellula muscolare sente contrazione

grazie a contrazione titina → manda messaggio a nucleo con info

su carico lavoro: meccanismo di adattamento a allenamento

Fa parte sistema regolazione degradazione proteine riconosce proteine difettose e le degrada

FLUSSI DI CALCIO

Tubuli a T si si estendono interno fibra muscolare

lungo miofibrille arrivando in prossimità sarcomeri

dove entrano in contatto con reticolo sarcoplasmatico:

tubulo si associa a cisterne terminali del reticolo

sarcoplasmatico che però sono divise da spazio.

Vengono messe in contatto grazie a due proteine

All’arrivo segnale nervoso, stimolo contrattile, si ha

depolarizzazione membrana che propaga potenziale

azione lungo tubuli T fino recettore della

diidropiridina DHPR della membrana del tubulo T

che cambia struttura prolungandosi interno spazio.

DHPR interagisce e attiva recettore rianodina RYR

della membrana del reticolo sarcoplasmatico che,

2+

essendo canale del Ca , provoca apertura canale e

conseguente flusso in uscita di ioni calcio accumulati

nel reticolo fuori da cisterna. Questo canale rimane

aperto solo finché permane stimolo contrattile,

attraverso interazione con DHPR.

Ione calcio liberato si lega a troponina C causando spostamento

complesso regolatore che libera siti legame actina per miosina

→ testa miosina riesce a legarsi con actina 2+

Nel muscolo rilassato, bassa concentrazione Ca , testa

miosina lega ATP e lo idrolizza a ADP e Pi. Questo porta stato

energizzato, conformazione tesa, con miosina pronta a legare.

Actina e miosina interagiscono provocando completa idrolisi

ATP: uscita ione fosfato da testa lasciando ADP → legame

actina-miosina diventa forte e si ha movimento meccanico,

ripiegamento cerniere miosina che fa scorrere filamento actina.

Si ha distaccamento ADP e miosina resta attaccata a actina in

modo forte fino a che nuova ATP si lega a testa miosina

provocando distaccamento delle due proteine

Se c’è ancora stimolo contrattile vuol dire che concentrazione

ione calcio è ancora alta a causa attività SERCA quindi ATP

appena si lega viene immediatamente idrolizzata e ciclo

continua

Se stimolo contrattile non c’è più non si ha interazione DHPR e

RYR che chiude canale ione e cellula 2+

Contrazione muscolo termina quando Ca -ATPasi del reticolo

sarcoplasmatico SERCA, sempre attiva, trasporta ione calcio da

citoplasma verso interno reticolo consumando energia → è

responsabile della bassa concentrazione ione calcio nel

citoplasma quando cellula non si contrae

METABOLISMO

Insieme di reazioni chimiche con cui si

trasformano molecole

Catabolismo fase degradazione molecole

complesse sono degradate a altre più

semplici → esoergonica con conservazione

ATP → ossidazione

Anabolismo fase costruzione molecole

complesse sono sintetizzate da altre più

semplici → endoergonica: richiesta energia,

ATP → riduzione

Nel muscolo è abbondante enzima miocinasi:

ADP + ADP ↔ ATP + AMP

Rapporto AMP / ATP definisce bisogno

energia

MECCANISMI DI REGOLAZIONE METABOLISMO

REGOLAZIONE ATTIVITA’ ENZIMATICA

REGOLAZIONE ALLOSTERICA

Proteine allosteriche hanno proprietà di essere regolate da modulatore che funge da regolatore enzima positivo attiva

mentre negativo inibisce

si legano a subunità regolatrice che regola subunità catalitica che contiene sito attivo

Regolatori allosterici dell’enzima in cui avviene reazione

REGOLAZIONE COVALENTE

Enzima può essere modificato chimicamente in quanto gli può venire

attaccato-staccato covalentemente un gruppo che ne aumenta-diminuisce

attività

Fosfato viene preso da molecola di ATP e legato a gruppo idrossile

contenuto nel gruppo R di alcuni AA serina, treonina e tirosina

Proteine chinasi/cinasi enzimi che catalizzano fosforilazione di altre proteine

Proteine fosfatasi enzimi che catalizzano defosforilazione di altre proteine