Biochimica - enzimi e digestione polisaccaridi

REGOLAZIONE ENZIMATICA!

COSTITUTIVI / INDUTTIVI= gli enzimi costitutivi sono quelli presenti in ogni cellula sin dal

• momento della formazione e sono necessari per lo svolgimento delle funzioni cellulari. A livello

genico posso però andare ad aumentare la produzione di determinati enzimi che prendono il

nome di induttivi.!

variazione del pH= variando il pH posso andare a favorire o sfavorire l’attività do determinati

• enzimi!

ASSOCIAZIONE / DISSOCIAZIONE= un esempio di associazione dissociazione è quella dei

• ribosomi, se le due subunità ribosomiali sono unite si ha il funzionamento dell’organo cellulare,

altrimenti no!

(queste tipologie di controllo avvengono a livello locale)!

Esiste poi un altro tipo di inibizione che è quella da prodotto, ovvero quando nella cellula la

molecola finale è stata prodotta in maniera sufficiente, la produzione della stessa viene bloccata

—> la molecola si lega infatti al sito di regolazione impedendo l’attività enzimatica (regolazione a

feedback, non competitiva)!

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una via metabolica non è mai bloccata ma solo fortemente ridotta!

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PRECURSORI INATTIVI!

Ci sono degli enzimi come quelli coinvolti nella digestione e nella coagulazione che presentano dei

precursori inattivi. Gli enzimi digestivi per esempio, vengono fatti funzionare solo in presenza di

cibio da digerire. l’organo che sintetizza gli enzimi digestivi è il pancreas, che li produce e li

incamera in vescicole sotto forma di enzimi non funzionanti. questi enzimi inattivi presentano il sito

catalitico nascosto e sono quindi non funzionanti. Sulle pareti dell’intestino è presente una proteina

chiamata enterochinasi che taglia il “coperchio” di questi enzimi e rende visibile il sito attivo

attivandoli. Questi enzimi, una volta finita la loro funzione, vengono inattivati per degradazione

vicendevole.!

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MODIFICAZIONE COVALENTE!

L’enzima può essere modificato covalentemente, ovvero fosforilato o defosforilato.!

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Le chinasi permettono il processo di fosforilazione (passaggio di un gruppo fosfato da ATP a

proteina), mentre le fosfatasi permettono la reazione inversa. A regolare chinasi e fosfatasi ci

pensano gli ormoni es. in presenza di insulina si ha defosforilazione, mentre con la presenza di

glucagone si ha la fosforilazione.!

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ISOENZIMI!

La maggior parte degli enzimi presenta delle piccole variazioni a seconda del tessuto in cui si

trovano, tuttavia catalizzano sempre la stessa reazione. Un esempio di isoenzima è la lattico

deidrogenasi LDH, è un tetrametro costituito da una diversa composizione di due subunità:

H=heart, M= muscle!

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Quando una cellula va incontro a necrosi libera tutto il suo contenuto negli interstizi e quindi nel

sistema circolatorio che normalmente presenta un livello basale di questi enzimi. Se il livello di

uno di questi enzimi aumenta all’interno del sangue indica un danno a livello di un determinato

organo. Per esempio un aumento della LDH h indica un danno a livello del tessuto cardiaco,

tuttavia l’aumento di questo enzima nel sangue avviene dopo molto tempo rispetto al momento

della lesione. !

(per vedere quale forma di LDH è presente uso l’elettroforesi, è la stessa che si usa per il DNA)!

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La transaminasi è una proteina importante per il metabolismo degli amminoacidi ed è correlata al

funzionamento del fegato, l’aumento di questa proteina nel sangue indica quindi un danno a livello

del tessuto epatico. !

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CK2 o creatinchinasi 2 è un enzima che viene analizzato per vedere se è avvenuta una lesione a

livello del tessuto cardiaco, in quanto aumenta velocemente nel sangue e non dopo molte ore.!

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METABOLISMO E PRODUZIONE DI ATP!

Il Metabolismo è un termine che è usato per descrivere tutte le reazioni chimiche in questione nel

mantenimento dello stato vivente delle celle e dell'organismo. Il Metabolismo può essere diviso

convenientemente in due categorie:!

anabolismo!

• catabolismo!

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Gli organismi viventi sono sistemi termodinamici aperti perché scambiano energia e materia con

l’esterno. !

Bioenergetica= scienza che studia la trasformazione della materia per la produzione di energia!

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Le due leggi della termodinamica sono:!

delta E= Q-W non è possibile trasformare tutta l’energia in lavoro, in quanto parte di essa viene

• dissipata in calore —> non esistono macchine perfette!

delta G=delta H -Tdelta S l’entropia nel sistema universo tende sempre ad aumentare. DeltaH=

• entalpia —> quantità di calore che il sistema può cedere o assorbire dall’ambiente a pressione

costante. Delta S= entropia—> indica il grado di disordine del sistema!

Negli organismi sani si ha il mantenimento dell’ordine, mentre al momento della morte andiamo

ad aumentare l’entropia dell’universo.!

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Le reazioni si dividono in:!

endoergoniche: per avvenire necessitano dell’assorbimento di energia!

• esoergoniche: liberano energia nell’ambiente!

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All’interno dell’organismo le reazioni esoergoniche vengono utilizzate per la produzione dell’ATP.

L’ATP è un particolare nucleotide, ovvero presenta tre gruppi fosfato; è una molecola piuttosto

grossa e rigida. La rigidità è dovuta alla presenza di cariche negative che si respingono

vicendevolmente. Tale molecola presenta due legami ad alta energia perché perdendo due dei tre

gruppi fosfato carichi negativamente riesce a muoversi più facilmente, diventa meno rigida. la

perdita del terzo gruppo fosfato non comporta una ulteriore diminuzione di rigidità per cui sono solo

due i legami ad alta energia.!

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L’ATP si produce a partire da reazioni redox. Le redox che avvengono in tale processo sono

reazioni di deidrogenazine del carbonio che portano alla formazione di molecole altamente

ossidate.!

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La fosforilazione ossidativa è un processo che avviene all’interno del mitocondrio in cui

l’ossidazione dei coenzimi ridotti nella catena respiratoria si accoppia alla fosforilazione di ADP in

ATP. La catena respiratoria è un complesso proteico di trasportatori di elettroni, deputato al

trasferimento degli elettroni dai coenzimi ridotti, all’ossigeno.!

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I citocromi sono delle molecole che possono esistere sia in forma ossidata che ridotta e

permettono quindi il passaggio degli elettroni e protoni fino all’ultimo accettare che è l’ossigeno che

una volta rievuto il tutto si trasforma in H2O. Nella catena respiratoria però tra i vari passaggi

alcuni protoni scappano e premono sulla membrana mitocondriale per rientrare —> possono

rientrare solo per mezzo dell’ATP sintetasi e l’energia del loro gradiente viene usata per la sintesi

dell’ATP.!

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DIGESTIONE E MACROMOLECOLE PRINCIPALI!

Le principali molecole che ingeriamo con l’alimentazione sono:!

amido= polisaccaridi di riserva, costituito da due componenti: amilosio e amilopectina; è presente

• nelle patate nel riso e nelle cipolle!

glicogeno= polisaccaride di riserva, tipico del mondo animale; è un omopolimero del glucosio!

• saccarosio= è il comune zucchero da cucina, è un disaccaride ed è costituito da una molecola di

• glucosio e una di fruttosio, lo si trova nei dolci!

lattosio= è un disaccaride costituito da una molecola di galattosio e una di glucosio, è presente

• nel latte!

fruttosio= monosaccaride presente specialmente nella frutta!

• glucosio= monosaccaride molto abbondante, lo si ritrova in frutta e miele!

• cellulosa= polisaccaride funzionale del glucosio con legami beta 1,4 (non esistono nell’uomo

• enzimi in grado di rompere questo legame)!

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La digestione è un processo molto complicato che inizia già dalla bocca. Avviene prima di tutto una

digestione meccanica grazie i denti. A seconda dei vari tratti dell’apparato digerente in cui ci

troviamo abbiamo la digestione di composti differenti:!

la digestione dei carboidrati inizia nella bocca dove il pH è vicino alla neutralità, per l’azione della

• ptialina, si interrompe nello stomaco dove il pH acido blocca l’azione di questo enzima e,

riprende e si completa nel duodeno dove il pH è leggermente basico !

la digestione delle proteine inizia nello stomaco, per opera della pepsina e termina nel duodeno,

• grazie agli enzimi proteolitici pancreatici e intestinali!

la digestione dei grassi inizia dopo quella delle altre macromolecole e ha luogo soltanto nel

• duodeno, grazie alla bile e alle lipasi pancreatiche e intestinali!

In seguito alla digestione vengono riversati nel sangue glucosio, fruttosio e galattosio. L’organismo

è capace di risentire unicamente delle variazioni della concentrazione sanguigna del glucosio. !

La glicemia indica la concentrazione di glucosio nel plamsa, è compresa tra 90 e 110 mg in

100ml. L’organismo spende moltissimo per mantenere costante il flore della glicemia. la

degradazione del glucosio viene usata per la produzione energetica. !

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Il SNC e i globuli rossi utilizzano esclusivamente il glucosio per la produzione energetica.!

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CIrca 30 minuti dopo il pasto la glicemia comincia a salire enormemente e dopo circa 2/3 ore si

riassesta al valore normale. !

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La variazione glicemica viene risentita dalle cellule delle isole del langherans presenti sul

pancreas; le cellule beta producono insulina che, liberata nel sangue abbassa la glicemia

stimolando l’assorbimento del glucosio da parte del tessuto muscolare e adiposo. Le persone

affette da diabete non riescono a riportare il valore di glucosio agli standard fisiologici; un alto

livello di glucosio a lungo andare provoca una alterazione dell’endotelio e quindi problemi cardiaci.

al contrario, livelli bassi di glicemia danno come sintomi iniziali mal di test, sudore e confusione,

successivamente subentra il coma e infine la morte. La glicemia è tenuta costante fino a 40 giorni

di digiuno. !

Il glucagone mette invece in atto azioni per innalzare la glicemia.!

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GLUCOSIO(TRASFORMAZIONE)!

Appena il glucosio entra nella cellula sempre e solo mediante un trasportatore, viene subito

fosforilato formando il glucosio6fosfato —> viene fosforilato per intrappolarlo e non farlo così

uscire dalla cellula e per attivarlo. Il destino del glucosio6fosfato ha 4 strade possibili:!

glicolisi= il 90% del glucosio va incontro a glicolisi, va verso la reazione catabolica dove si ha la

• de