Biochimica

RIASSUNTO

[AMINE BIOGENE: (es serotonina) amine che hanno effetti bioattivi; CREATINA: è un composto intermedio

del metabolismo energetico sintetizzato dal fegato a partire da arginina,metionina e glicina ed è utilizzato

nei muscoli dei mammiferi per rigenerare ATP durante i primi secondi della contrazione muscolare.

Enzimi

Il metabolismo è l’insieme delle reazioni chimiche che avvengono in tutte le cellule. Le reazioni chimiche

che compongono il metabolismo sono organizzate nelle VIE METABOLICHE. Le molecole sono trasformate

attraverso una serie di reazioni chimiche in altre molecole per mezzo dell’azione sequenziale di enzimi.

Ogni reazione chimica rappresenta uno stadio metabolico.

Il metabolismo si divide in tre insiemi di processi:

1. CATABOLISMO tutte le vie metabolico tramite le quali tutte le molecole complesse vengono

scisse in molecole più semplici. (da una molecola di glucosio si formano 6 molecole di acido

piruvico).

2. ANABOLISMO tutte le vie metaboliche tramite le quali tutte le molecole semplici vengono

assemblate affinchè si formino molecole più complesse. (es: tramite la glicogenesi si forma il

glicogeno).

3. METABOLISMO ENERGETICOcomporta il recupero di energia producendo energia.

Molti enzimi hanno bisogno di coenzimi per poter funzionare meglio.

Il FAD e il NAD sono due coenzimi che vengono ridotti.

In campo alimentare un esempio di uso degli enzimi è il latte senza lattosio. Il latte viene trattato con

l’enzima lattasi che scinde il lattosio in glucosio e galattosio.

Dove sono localizzati gli enzimi?

- Enzimi intracellulari: sono sintetizzati da alcune cellule e restano patrimonio di esse. Sarà un

enzima citoplasmatico se opera all’interno del citoplasma, sarà un enzima mitocondriale se opera

all’interno dei mitocondri... (es: tutti gli enzimi che svolgono la glicolisi si trovano nel citoplasma;

tutti gli enzimi che si occupano della respirazione cellulare si trovano nei mitocondri...)

- Enzimi extracellulari: sono enzimi che operano al di fuori delle cellule come ad esempio gli enzimi

plasmatici (enzimi litoplasmatici che sintetizzano le lipoproteine); le cellule pancreatiche e il fegato

sintetizzano la maggior parte degli enzimi.

[quando un enzima intracellulare viene trovato al di fuori della membrana cellulare c’è stato

sicuramente un danno, le transaminasi sono enzimi coinvolti nel metabolismo degli aminoacidi e

hanno sedi diversi ma l’organo metabolicamente più coinvolto è il fegato; se ritrovo le transaminasi

nel siero questo enzima è un marker di danno epatico]

[i globuli rossi e le piastrine riescono a vivere 120 gg pur non avendo i mitocondri in quanto svolgono al loro

interno la glicolisi che produce ossigeno]

Gli enzimi permettono di abbassare l’energia di attivazione. L’energia collisionale è quell’energia che serve

per collidere due cellule, affinché questi urti siano efficaci deve diminuire l’energia necessaria per collidere

e qui entrano in gioco gli enzimi. Da un punto di vista termodinamico gli enzimi permettono che un maggior

numero di molecole può reagire in minor tempo possibile.

Leonor Michaelis e Maud Menten furono i chimici che studiarono maggiormente gli enzimi e le loro

funzioni. La reazione più studiata fu la cinetica enzimatica cioè:



E+S ES EPE+P

E=enzima

S=substrato

P=prodotto

Il sito che interagisce con il substrato prende il nome di sito attivo che può essere anche il sito catalitico

cioè dove avviene la reazione. E’ rappresentato come una tasca nella proteina che permette all’enzima di

reagire con il metabolita.

Tutti gli enzimi presentano il fenomeno della specificità di substrato cioè essi sono in grado di identificare la

chimica del substrato. Le statine sono un esempio di farmaci che inibiscono gli enzimi che sintetizzano il

colesterolo.

Sito attivo= sito di legame tra enzima e substrato sulla proteina;

Sito catalitico= costituito da residui di aminoacidi che partecipano alla catalisi.

Un altro chimico fu Hermann

Fischer propose ‘’l’ipotesi

serratura chiave’’ implicante

una complementarietà tra

substrato ed enzima legata a

rigide conformazioni

molecolari. L’avvicinamento del

substrato all’enzima modifica la

struttura di quest’ultimo e migliora le interazioni con esso; si parla perciò di adattamento indotto.

Tutte le cinasi sono una famiglia di enzimi che fosforilano il substrato e quindi hanno bisogno di ATPTutte le

cinasi sono una famiglia di enzimi che fosforilano il substrato e quindi hanno bisogno di ATP.

Effetto del ph sugli enzimi

Nelle cellule abbiamo un ph attorno a 7 mentre nel sangue circa 7.4 quindi ottimale per gli enzimi che

lavorano nel nostro metabolismo è appunto attorno a questo valore. Ci sono però delle condizioni

particolari ad esempio nei succhi gastrici (pepsina)dove il valore cambia drasticamente.

Effetti della temperatura sugli enzimi

Tutti gli enzimi che lavorano nel metabolismo operano ad una temperatura di circa 38 gradi centigradi. Se la

temperatura cambia, muta anche l’attività degli enzimi.

ENZIMI

Gruppo di enzimi Reazione catalizzata Esempi

Ossidoreduttasi Trasferimento di idrogeno, Deidrogenasi

ossigeno e di elettroni da un

substrato all’altro

Transferasi Trasferimento di un gruppo Transaminasi, chinasi

specifico da un substrato all’altro

Idrolasi Idrolisi di un substrato Esterasi, enzimi digestivi

Isomerasi Variazione della forma mutasi

molecolare del substrato

Liasi Rimozione di un gruppo o Decarbossilasi, aldolasi

addizione di un gruppo a un

substrato attraverso processi

differenti da idrolisi a

ossidazione

Ligasi Unione di due molecole con DNA ligasi

formazione di nuovi legami

Destino degli amminoacidi

GRUPPO AMMINICOla rimozione del alfa-aminogruppo avviene mediante reazioni di transaminasi e

deaminazione ossidativa che trasformano l’aminoacido nel corrispondete alfa-chetonico. (solo gruppo

carbossilico). Il gruppo amminico si lega all’acqua formando ammoniaca NH (NH +H ONH OH) che

3 2 2 3+

risulta tossica e viene eliminata con l’urea. Le transaminasi sono rispettivamente rappresentate da:

a. GOT O AST:glutammato-ossalacetato transaminasi o aspartato aminotransferasi

b. GPT ALT: glutammato- piruvato transaminasi o alanina aminotransferasi

GPT L’acido glutammico contiene due gruppi carbossilici

COOH ed è il primo substrato, il secondo è il piruvato o

acido piruvico ed è un alfachetoacido (C in posizione

alfa ed è adiacente al carbossile. Il gruppo H2N del

glutammico viene legato al piruvato formando

l’alanina e il glutammico diviene un alfa-

chetoglutarico.

Reazione di transaminasi: Nh2 dal primo substrato viene attaccato alla catena del secondo substrato

formando un amminoacido e un alfachetoacido.

GOT

Si parte dall’ aspartato che è il primo substrato. Segue lo stesso processo della gpt.

[La fenilchetonuria è una patologia in cui manca un enzima che converte la fenilalanina in tirosina. Nelle

persone affette da questa patologia la fenilchetonuria rimane accumulata nel sangue e nei tessuti. I danni

riscontrati sono perlopiù neurologici. Parliamo di fenilchetonuria in quanto si formano dei metaboliti che

vengono espulsi dalle urine ma la maggior parte provoca ritardo cognitivo e danni neurologici molto gravi.

Nel neonato viene effettuato uno screening prendendo una goccia di sangue dal tallone. I primi sintomi si

manifestano dopo 4-6 mesi, livelli alti di fenilalanina comporta degli effetti deleteri sullo sviluppo del

neonato.]

Da amminoacidi a ammine biogene

Dalla tirosina otteniamo la Tiramina, dal triptofano deriva la serotonina (neurotrasmettitore).

Gli amminoacidi perdono il gruppo carbossilico, reazione di decarbossilazione quindi l’enzima è un

decarbossilasi.

Ciclo dell’urea

Il ciclo parte da NH che si lega con una molecola di CO

4 2.

I carboidrati

Con il termine carboidrati si intende una vasta famiglia di molecole.

Nella nostra alimentazione integriamo i carboidrati grazie a tutti i cereali e i loro derivati e infine quelli che

sono i carboidrati semplice contenuti nello zucchero.

La barriera ematoencefalica (barriera che divide la circolazione corporea da quella encefalica) è molto

stretta e non possono passare alcuni metaboliti come ad esempio gli acidi grassi non possono oltrepassarla.

I carboidrati possono essere di varia natura:

 Amido= carboidrato di riserva energetica nei vegetali, contiene molte molecole di glucosio

 Zucchero= ‘saccarosio’’ fonte di glucosio ed è semplice da digerire

 Cellulosa= polimero di sostegno, non può essere digerito dagli enzimi intestinali

 Glicogeno= maggior riserva energetica, lo troviamo nel fegato (glicogeno epatico )e nei muscoli

(glicogeno muscolare). Quello sintetizzato nei muscoli è usato solo per la contrazione muscolare

Quali altri carboidrati sono presenti in natura?

 Chitina= acido acetilneuroaminico, lo troviamo nei crostacei ed è un polimero di struttura

 Carragenani= li troviamo nelle alghe

Criteri di classificazione dei carboidrati

 Peso molecolare

 Presenza di gruppi funzionali

 Digeribilità

 Ceriogenicità (favoriscono la flora batterica in bocca)

 Potere edulcorante (capacità di conferire un sapore dolce)

 Capacità di essere fermentati dalla flora batterica –effetto prebiotico

I carboidrati o glucidi sono:

 Semplici monosaccaridi, disaccaridi (due monosaccaridi), oligosaccaridi

 Complessipolisaccaridi

Il legame che li lega si chiama legame glicosidico.

I carboidrati semplici digeribili o disponibili sono i monosaccaridi e i disaccaridi ( glucosio, maltosio,

lattosio); quelli non disponibili o non digeribili sono gli oligosaccaridi (raffinosio)

I carboidrati complessi digeribili o disponibili sono amido e glucosio; quelli non disponibili o non digeribili

sono le fibre alimentari che pur non essendo digerite sono fermentate dai batteri intestinali. Una parte

dell’amido che è contenuta nei vegetali non è digeribile e è chiamato amido resistente. Si trova

principalmente nella frutta acerba.

IL glucosio esiste in due forme di struttura ad anello che si distinguono per la posizione del gruppo OH

legato al carbonio 1.

Nell’amido abbiamo molecole di alfa-glucosio quindi il legame è chiamato alfaglicosidico; nella cellulosa

abbiamo molecole di beta-glucosio quindi il legame è chiamato betaglicosidico.

Funzioni dei carboidrati:

 Ruolo energetico è la funzione principale dei carboidrati, forniscono 4 kcal/g

 Riserva energetica nei mammiferi si è affermata la possibilità di avere una riserva che si trova ne