Biochimica sistematica umana

Produzione di ATP

ATP: - 2 dalla glicolisi - 2 dal ciclo di Krebs - 32-34 prodotti lungo i passaggi della catena di trasporto degli elettroni

Catena di trasporto degli elettroni

Molti dei trasportatori della catena sono molecole chiamate citocromi, quando gli elettroni vengono trasferiti da un trasportatore al successivo, l'energia liberata viene usata per formare ATP. L'ossigeno è l'accettore finale degli elettroni in uscita dalla catena di trasporto: esso riceve gli elettroni a bassa energia e si combina con gli ioni idrogeno formando acqua.

La fermentazione è una via metabolica alternativa, utilizzabile quando la cellula è in carenza di ossigeno. Nelle cellule animali il piruvato in arrivo dalla glicolisi accetta due atomi di idrogeno riducendosi a lattato, perciò si parla di fermentazione lattica; altri organismi producono invece alcol etilico e liberano CO2 attraverso la fermentazione alcolica. La fermentazione produce solo 2 ATP attraverso la sintesi a livello del substrato.

ma fornisce energia in modo rapidissimo per attività di breve durata. La fermentazione alcolica sfrutta i lieviti che fermentano, alcuni batteri invece svolgono la fermentazione acetica e lattica.

L'amido è un polimero del glucosio ad alto peso molecolare, è l'unione di due diversi polimeri: l'amilosio e l'amilopectina, entrambi formati dal glucosio.

Amilosio è lineare e il legame tra molecole di glucosio viene chiamato alfa-1,4 glicosidico. Amilopectina è un polimero ramificato ed ha legame alfa-1,6 glicosidico.

L'amido si forma a partire dal glucosio a sua volta sintetizzato dalle piante verdi con la fotosintesi clorofilliana secondo la reazione: 6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2.

Tutti i carboidrati devono essere idrolizzati a monosaccaridi per essere assorbiti. Dopo l'assorbimento verranno inviati al fegato tramite la vena porta. La digestione dei polisaccaridi della dieta inizia nella bocca ad opera della amilasi salivare o ptialina.

Questo enzima rompe in modo specifico i legami alfa-1,4. La maggior parte della digestione dell'amido viene effettuata dall'amilasi pancreatica e dagli enzimi presenti sull'orletto a spazzola intestinale.

I prodotti dell'amilasi intestinale sono:

• Maltosio
• Maltotrioso
• Saccaridi a catena ramificata (alfa destrina limite)

Il maltosio e il maltotrioso sono attaccati rispettivamente dalla maltasi e dall'isomaltasi, che danno origine a molecole di glucosio. Il saccarosio e il lattosio sono digeriti dalla saccarasi e dalla lattasi, mentre gli altri residui della digestione dell'amido vengono attaccati da altri enzimi presenti sull'orletto a spazzola intestinale.

Il deficit più comune di disaccarasi è quello della lattasi, che provoca l'intolleranza al lattosio.

Digestione dei carboidrati della dieta

Gli zuccheri semplici vengono assorbiti dalle cellule epiteliali della mucosa intestinale e quindi passano nel sangue, ma devono attraversare due barriere dell'enterocita:

quella luminale e quella basolaterale. I sistemi di trasporto includono la diffusione semplice, la diffusione facilitata e il trasporto attivo. Sono stati identificati due gruppi di trasportatori di esosi:

• Trasportatori che operano secondo gradiente di concentrazione (GLUT1, 2, 3, 4 e 5)
• Trasportatori che operano contro gradiente, utilizzando l'energia messa a disposizione dal gradiente elettrochimico del sodio mantenuto ad opera della pompa sodio/potassio (SGLUT1)

Nell'uomo, a livello luminale, sono trasportati attivamente il D-glucosio e il D-galattosio in cotrasporto con il sodio; è trasportato invece per diffusione facilitata il D-fruttosio utilizzando il GLUT5.

Il glucosio immesso nel circolo sanguigno viene trasportato dalla vena porta al fegato, il quale è in grado di accumularlo sotto forma di glicogeno che è un polisaccaride di riserva.

La sintesi del glicogeno avviene mediante aggiunta di un complesso tra glucosio e Uridindifosfato. La degradazione del

Il glicogeno è una forma di riserva di glucosio nel corpo umano. La sua sintesi avviene attraverso l'enzima glicogeno sintasi e la sua degradazione avviene attraverso l'enzima glicogeno fosforilasi. La degradazione del glicogeno è rapida e avviene agli estremi non riducenti delle ramificazioni. Attraverso l'enzima glicogeno fosforilasi, vengono rimossi sequenzialmente le unità di glucosio poste ad una delle estremità libere del glicogeno mediante fosforolisi. Il glucosio può uscire dalla cellula epatica, essere riversato nel sangue ed essere utilizzato da altri organi.

Nel muscolo, il glicogeno è essenzialmente una riserva di energia, che può essere utilizzata solo dalla cellula in cui si trova. Nel fegato, il glicogeno è prevalentemente una riserva di unità di glucosio che possono essere utilizzate da altri organi. Il fegato ha perciò la funzione di controllare la glicemia, funzione mancante negli altri organi.

Glicemia

La concentrazione del glucosio nel sangue è una variabile omeostatica: l'organismo tende a mantenere le oscillazioni della glicemia entro valori stretti:

• Valori normali 65-110 mg/dL
• Valori > 140 mg/dL

probabile diabete- Valori compresi tra 110-140 mg/dL vanno approfonditi

Regolazione della sintesi e della degradazione del glicogeno

Sintesi e degradazione del glicogeno sono co-regolate in modo da non funzionare simultaneamente. La regolazione comporta sia un controllo allosterico diretto sugli enzimi che un controllo ormonale mediato da una modifica covalente degli enzimi coinvolti.

La glicogeno fosforilasi è attivata da AMP ed è inibita da ATP e G6P. La glicogeno sintasi è attivata dal G6P.

Insulina stimola glicogeno sintasi e inibisce glicogeno fosforilasi. Il glucagone inibisce glicogeno sintasi e stimola glicogeno fosforilasi. L'adrenalina (o epinefrina) inibiscono glicogeno sintasi e stimolano glicogeno fosforilasi, hanno un'azione sinergica a quella del glucagone ma agiscono con maggiore potenza e su tempi più brevi.

Il bilancio netto tra la sintesi del glicogeno e la sua demolizione viene controllato dai livelli ormonali di insulina e glucagone.

Questi regolano i livelli di cAMP, determinano i rapporti tra le forme attive di glicogeno sintasi e glicogeno fosforilasi. L'adrenalina ha effetti simili a quelli del glucagone ma il tessuto bersaglio di questo ormone è tipicamente il muscolo mentre il glucagone agisce essenzialmente a livello del fegato. Adrenalina e glucagone attivano la demolizione del glicogeno e inibiscono la sua sintesi; il fegato è più sensibile al glucagone, secreto dalle cellule del pancreas quando i livelli del glucosio nel sangue sono bassi. Il muscolo invece è sensibile all'adrenalina secreta durante l'attività muscolare.

Lipidi

I lipidi sono biomolecole organiche insolubili in acqua che si possono estrarre dalle cellule o dai tessuti per mezzo di solventi non polari (cloroformio, etere o benzene). Esistono diverse famiglie o classi, ma tutti traggono le loro proprietà caratteristiche dalla natura idrocarburica, quindi idrofobica, di una parte predominante.

dellaloro struttura.

Funzioni biologiche:

• sono componenti strutturali delle membrane biologiche
• costituiscono forme di deposito e di trasporto di molecolericche di energia
• servono da rivestimento protettivo sulla superficie di molti organismi
• sono componenti della superficie cellulare che partecipano al riconoscimento, alla specificità di specie e all'immunità tissutale
• alcune sostanze tra i lipidi hanno una notevole attività biologica (vitamine e ormoni)

classificazione lipidi:

dal punto di vista nutrizionale di piedi si dividono in: lipidi di deposito o trigliceridi (98%) e lipidi cellulari (fosfolipidi, glicolipidi, colesterolo con funzioni strutturali).

dal punto di vista chimico si differenziano in: lipidi complessi o saponificabili (gliceridi, fosfolipidi, glicolipidi e cere) lipidi semplici o non saponificabili (terpeni, Ehi steroidi e prostaglandine).

I lipidi non condividono proprietà strutturali ma sono tutti composti insolubili in acqua e possono

essere classificati essenzialmente in tre gruppi: - trigliceridi: glicerolo + tre acidi grassi. Sono esteri degli acidi grassi e di un alcol a tre atomi di carbonio, possono essere monogliceridi, digliceridi e trigliceridi. - fosfolipidi: glicerolo + due acidi grassi + un gruppo fosfato. - steroli: quattro anelli di carbonio + catene laterali. Una molecola di acido grasso è costituita da una catena di atomi di carbonio e idrogeno con un gruppo carbossilico all'estremità Alfa e un gruppo metilico all'estremità omega. Gli acidi grassi possono essere saturi e insaturi, hanno conformazioni molto diverse, infatti i saturi hanno code più flessibili poiché ciascun legame ha una completa libertà di rotazione. Gli acidi grassi sono acidi deboli. L'effetto idrofobico e il termine interazioni idrofobiche si riferiscono all'aggregazione guidata dall'entropia di molecole non polari in soluzione acquosa che si verifica per minimizzare.

l'ordine delle molecole d'acqua con le quali sono in contatto. composti anfipatici, come acidi grassi a catena lunga, formano gruppi molecolari noti come micelle, in cui le porzioni idrofiliche delle molecole sono in contatto con l'acqua e le regioni idrofobiche sono sequestrate lontano dall'acqua all'interno.

Acidi grassi essenziali

Sono definiti acidi grassi essenziali perché indispensabili nella dieta dei mammiferi poiché non possono essere sintetizzati da altri precursori (acido linoleico e alfa-linoleico)

Più la catena idrocarburica è corta e più il grado di insaturazione è alto, maggiore è la fluidità degli acidi grassi e dei loro derivati.

Gli acidi grassi insaturi reagiscono con idrogeno con formazione di un legame semplice C-C

Nel nostro organismo gli acidi grassi sono immagazzinati negli adipociti (tessuto adiposo) forma di triacilgliceroli e svolgono tre specifiche funzioni: produzione di energia, produzione

di calore e isolamento termico. A temperatura ambiente possono essere: - "solidi" e sono chiamati grassi - "liquidi" e sono chiamati oli I componenti principali per i lipidi deposito nelle cellule animali possono essere definiti: - semplici se gli acidi grassi sono uguali - misti se gli acidi grassi sono diversi Saponi La reazione di idrolisi degli esteri in presenza di basi forti come NaOH e KOH chiama saponificazione. I saponi sono i sali derivanti dall'idrolisi basica dei gliceridi e più in generale i sali di acidi grassi con ioni Na+ o K+ Fosfolipidi I fosfolipidi (o fosfogliceridi) sono mo