Che materia stai cercando?

Anteprima

ESTRATTO DOCUMENTO

cellule.

L'interazione si propaga con meccanismi a cascata

(cascata di trasduzione del segnale) ossia il recettore

viene modificato e la modifica ha effetto su enzimi

citosolici che attivano altri enzimi con una grande

amplificazione ossia vengono attivati un n° sempre

crescente di COPPIE di enzimi. Questo vuol dire che

bastano pochi ormoni x ottenre grossi effetti a livello

delle singole cellule. Normalmente un segnale di

trasduzione si autoestingue spegnendo il segnale iniziale

come: dopo l'interazione ormone-recettore, il recettore viene desensibilizzato così che l'effetto non

sia infinito.

L'effetto per esempio di insulina e glucagone hanno un'effetto regolato che dipende dalla

concentrazione relativa dei due ormoni. Più ormone c'è più effetto avremo (come nei NT).

Qualunque ormone media il suo effetto attraverso una interazione con i recettori. Come ormoni che

derivano dal colesterolo, ammine, peptidici e trasducono segnale attraverso meccanismi diferenti tra

loro come per esempio:

1. Canale ionico controllato ossia si aprono o chiudono in rispsota a una molecola di ormone

2. Ormoni steroidei che attraversano la membrana plasmatica per legarsi col loro recettore nel

citosol permettendo la sintesi proteica

3. Altri classi che agisocno con recettori transmembrana ossia una glicoproteina (una o piu

subunita) che attraversa il doppio strato lipidico con due regoni cellulari. Il legame dell'oromone

con la parte extra modifica il recettore che trasduce il segnale dall'esterno all'interno della

cellula. Ci sono due tipi che faremo:

A. Recettori enzimatici aventi attività chinasica come il recettore per l'insulina

B. Recettori a serpentina sono quelli che attraversano il doppio strato 7 volte come i recettori

per adrenalina e glucagone.

C. Recettori senza attività enzimatica ma quando legano l'ormone stimolano una attività

enzimatica. Questo no.

D. Recettori di adesione che serve per collegare la cellula alle molecole della matrice fissando

le cellule sulla matrice collegando il collagene per esempio al citoscheletro. Questo no.

RECETTORI A 7 DOMINI TRANSMEMBRANA (ACCOPPIATI A PROTEINE

G)

Attraversano 7 volte con catene ad alfa-elica idrofobiche la membrana. Esistono recettori alfa e

beta-adrenergici. Hanno tutti un meccanismo di

trasduzione del segnale simile e dipendono dalle

proteine G. Esse legano nucleotidi come GDP o GTP.

Questi recettori legano quindi proteine G

eterotrimeriche perchè il recettore è legato a un

trimero composto da 3 subunità: alfa, beta e

gamma.

Quando il ligando non è legato al recettore, le

subunità della proteina G sono associate tra loro e la Galfa è legato al GDP.

Quando il ligando si lega al recettori si ha una modifica conformazionale con il distacco del GDP

dalla Galfa attaccandosi GTP. Questo fa staccare il Galfa dal dimero beta-gamma. Entrambi

interagiscono con diversi effettori.

Uno dei meccanismi implicati nello spegnimento della trasduzione è legato al fatto che la subunità

alfa ha una attività GTPasica ossia dopo un certo tempo idrolizza il GTP allontanando un PO4(2-)

formando il GDP. Ora la Galfa si ricollegherà al dimero beta-gamma.

Questi recettori sono accoppiati a varie proteine G che differiscono per la subunità alfa:

• alfa-s (recettori per glucagone e adrenalina) che agisce aumentando la concentrazione di cAMP

(secondo messaggero)

• e diverse altre alfa come alfa-i, alfa-q e alfa-12/13.

Proteine eterotrimeriche di tipo Gs

La s sta per stimolatrici perchè stimola la sintesi di un

secondo messaggero: cAMP. Sono recettori beta-

adrenergici (insulina) o recettore del glucagone.

Questa proteina Galfa quando ha legato il GTP stimola

un'enzima: adenilato ciclasi (AC). L'AC trasforma l'ATP

in una molecola complessa chiamata: cAMP. In poche

parole allontana un PP formando un legame

fosfodiesterico ciclico tra il C3 e il C5.

L'cAMP è il primo esempio scoperto di 2° messaggero perchè c'è un 1° messaggero ormonale che

lega il recettore il quale stimola l'AC stimolando un'enzima che produce a sua volta una molecola

solubulie che trasporta nella cellula il segnale. Ma come?

L'cAMP regola un altro enzima: PKA o Protein Chinasi A cAMp-dipendente attivandola. Essa è

formata da 4 subunità: due cataliche e 2 regolatorie. In assenza di cAMP le subunità sono legate tra

loro e quelle regolatorie mantengono inattive le catalitiche. Quando il cAMP aumenta di

concentrtazione, esso causa il distacco delle subunità catalitiche dalle regolatorie e esse continuano

la trasduzione del segnale. Essendo una chinasi trasferisce un P da un ATP a un residuo di Serina o

Treonina fosforilandola. Questi aminoacidi sono componenti di alcuni enzimi.

Gli enzimi implicati nel metabolismo controllati da questo meccaismo ossia fosforilati dal PKA sono

quelli dela sintesi e degradazione del glicogeno; oppure la piruvato chinasi, una lipasi, enzima del

controllo reciproco glicolisi-gluconeogenesi.

La PKA fosforila una chinasi chiamata la fosforilasi b chinasi e quando è fosforilata diventa attiva.

Questa fosforila la glicogeno fosforilasi b attivandola.

Nella cellula muscolare l'adrenalina lega il recettore come il glucahone nell'epatocita con un

meccansimo di trasduzione del segnale attarverso proteine gs con produzione di cAMP (20 moelcole

per ogini ormone). L'cAMP stimola la PKA (diverse molecole) e quando la PKA è attiva trasferisce un

P a diversi enzimi bersaglio come le fosforilasi b chinasi (inizialmente è inattiva ossia non

fosforilata) attivandola ossia fosforilandola. Questo enzima demolisce il glicogeno in glucosio. Così da

una singola molecole di ormone produco sino a 10.000 molecole di glucosio.

Nella gluconeogenesi sappiamo che ci sono 3 reazioni

non in comune con la glicolisi: la 1°, 3° e ultima della

glicolisi non sono in comune.

Il punto di controllo principale è l'enzima che converte

il fruttosio 6-fosfato in fruttosio 1,6-bisfosfato.

L'insulina stimola la fosfofrutto chinasi 1 per la glicolisi.

Il glucagone stimola la fruttosio 1,6-bisfosfatasi per la

gluconeogenesi.

Il glucagone in realtà va a stimola l'attivazione della

fruttosio 2,6-bisfosfatasi il quale ha 2 domini: uno

chinasi e uno fosfatasico. Cose gia dette quando abbiamo fatto la regolazione della glicolisi-

gluconeogenesi.

Il glucagone o adrenalina stimolano inotlre la lipolisi ossia la demolizione degli acidi grassi atraverso

la PKA. Glucagone o adrenalina si legano al recetore stimola la produzione di cAMP e poi PKA. Esso

fosforila una lipasi ormone-sensibile attivandola. Ma inoltre la PKA stimola le perilipine che

prevengono l'accesso di ormoni citosolici alle gocce lipidiche che protegge insomma. La lipasi

fosforilata va a trasformare i trigliceridi in acidi grassi che entrano nel circolo legando l'albumina

dato che non sono solubili, così da essere trasportati nei tessuti di competenza (come un taxi ma

pagando in natura) dopo essere stati trasportati da un trasportatore specifico perchè se no non può

entrare nel miocita (se parliamo di attivazione da adrenalina).

Il recettore dell''insulina è formata da 2 dimeri: due alfa verso

l'extra e du beta verso il citosol. Quando arriva l'insulina, il

recettore si autofosforila ossia una catena beta fosforila l'altra

beta e viceversa. Questa fosofrilazione aumenta l'attività chinasica

del recettore che fosforila altri substrati come l'IRS-1.

IRS-1 fosforilato va a stimolare altri enzimi come PI-3K

(fosfatidina inositolo 3 chinasi). Esso produce un 2° messaggero

lipidico perchè PI-3K ha come substrayo un lipide di membrana

chiamato PIP2 (fosfatidina inositolo 2 fosfato) che viene fosforilato

formando il PIP3 (fosforilato anche sul 3 oltre che sul 4 e 5 del

PIP2).

Il PIP3 stimola la PKB che regola l'esposizione di nuovi

trasportatori del glucosio aumentando il trasporto del

glucosio vescicolare (GLUT4).

Ma il PKB regola la sintesi del glicogeno dato che

trasportiamo glucosio. La PKB fosforila la GSK3

rendendola inattiva. Sarà attiva quando manca insulina e

non è fosforilata. La GSK3 inattiva, inattiva la reazione

di sintasi del glicogeno e quindi si accumula glicogeno

sintasi b inattivo.

L'enzima PP1, stimolata da una chinasi insulina-sensibile,

di solito è legato a un complesso multienzimatico quando

la sintasi a è attiva. Gia detto comunque.

L'insulina catalizza diverse reazioni perchè IR-S1 va ad agire a livello della espressione proteica. Ci

sono molti enzimi la cui espressione aumenta o diminuisce a causa dell'insulina: sono enzimi nella

glicolisi come la PFK-1 o enzimi nella sintesi di acidi grassi e trigliceridi e inibita la sintesi di enzimi

implicati nella gluconeogenesi.

Gli enzimi implicati nella trasduzione sono i bersagli farmacologici. Le cellule tumorali rispondo in

mood esagerato a certi stimoli come la chemotassi (capacità di inseguire il segnale). Capire questo fa

capire quali bersagli farmacologici andare a intaccare a seconda del problema.

METABOLISMO LIPIDICO

I lipidi sono sostanze caratterizzate da una idrofobicità spiccata. Ai lipidi appartengono i trigliceridi

(forma di deposito di energia utilizzata in particolari situazioni, essi sono molto ridotti rispetto ai

glucidi). Essi garantiscono una lunga sopravvivenza perchè se dipendessimo dai glucidi e basta

potremmo sopravvivere un paio di giorni ma poi non produciamo più ATP e moriamo. Grazie ad essi

potremmo vivere parecchie settimane senza mangiare. Essi si depositano nei tessuti adiposi e

utilizzati al momento opportuno.

La digestione dei lipidi avviene a livello del duodeno (nella cistifellea si riversano i sali biliari che

sono un prodotto del catabolismo, la forma con cui il colesterolo viene digerito). Nell'intestino tenue

avviene la digestione dei lipidi che avviene tramite lipasi prodotte dal pancreas (da un lato è

endocrina con produzione di insulina e glucagone e dall'altro è esocrina con produzione di enzimi

idrolitici come la tripsina e la chimotripsina) che staccano l'acido grasso dal glicerolo per quanto

riguarda i trigliceridi. I sali biliari sono dei tensioattivi e quindi straimportanti per la digestione dei

lipidi (olio nell'acqua forma gocce lipidiche difficilmente attaccabili dagli enzimi). I tensioattivi

emulsionano i sali biliari formando una sospensione aumentando la superficie lipidica e quindi

l'enzima può vedere il substrato diventando più efficiente. A livello dell'intestino tenue quindi

abbiamo il glicerolo e acidi grassi separati e a livello della parete intestinale avviene il meccanismo

di assorbimento degli acidi grassi.

Esso avviene in questo modo: gli acidi grassi entrano nelle cellule della mucosa intestinale le quali

rimettono insieme al glicerolo l'acido grasso, assemblando i trigliceridi con proteine formando i

chilomicroni. Sono molecole grosse formate dai trigliceridi e lipoproteine. A sto punto essi vengo

assorbiti, mandati in circolo e viaggiano nel sangue. Essi potranno subito usati per produrre energia

se fossimo a digiuno per esempio. Ma nella maggior parte dei casi vengo depositati a livello dei

tessuti adiposi, ma come avviene questo deposito? Sulla parete dei capillari del tessuto adiposo c'è

un enzima chiamato lipoproteina lipasi che smonta il chilomicrone liberandone i trigliceridi agendo

come se fosse una lipasi quindi staccando glicerolo dagli acidi grassi. Gli acidi grassi vengo adsorbiti

a livello degli adipociti che riformano il trigliceride sotto forma di gocciole lipidiche nella cellula del

tessuto adiposo.

Non esistono lipidi liberi nel sangue ma sempre inseriti in strutture complesse:

Le cose azzurre sono i fosfolipidi che hanno la funzione

di idrofilia perchè le glicoproteine hanno bisogno d un

ambiente acquoso, mentre le cose gialle sono gli acidi

grassi legati al glicerolo quindi i trigliceridi. C'è del

colesterolo e proteine (quelle verdi) che si rapportano

alla parte lipidica. Le lipoproteine sono importanti

perchè c sono quelle cattive (ossia portano i lipidi nei

posti adeguati ma a volte il trasporto è eccessivo.

METABOLISMO

I trigliceridi sono nel tessuto adiposo. Ma il fabbisogno di energia riguarda tutte le cellule

dell'organismo e quindi è necessario che essi escano dal tessuto adiposo e vadano nel tessuto dove

devono essere utilizzati. Ma mentre il glicogeno stacca il glucosio che è solubile nel sangue e quindi

viene trasportato ecc, i lipidi sono idrofobici e quindi non

possono viaggiare in circolo come molecola singola ma

sotto forma di glicoproteine e i triglieridi in un modo

particolare.

Quando siamo a digiuno i livelli di glucosio nel sangue si

abbassano fino a che il pancreas libera glucagone il

quale va a livello epatico a mobilizzare glucosio dal

glicogeno ma anche a livello del tessuto adiposo che

deve rilasciare trigliceridi o lipidi in generale.

se il tasso di glucosio si abbasa sotto un limite il

glucagone si lega al recettore presente sulla membrana

dell'adipocita accoppiato a proteine G che producono l'cAMP. Esso attiva la PKA che fosforila la

fosforilasi e inoltre la lipasi del tessuto adiposo viene fosforilato dalla lipasi. Insomma gli lega un P

in mood che la lipasi divenga più attiva prendendo contatto con la goccia lipidica perchè la stessa

PKA oltre che fosforilare la lipasi, fosforila anche le proteine viola della foto che sono perilipine le

quali sono idrofobiche perchè non fosforilate. Ma quando vengono fosforilate la lipasi prende

contatto con esse perchè meno idrofobiche. Così le lipasi prende i trigliceridi e stacca gli acidi grassi

da essi. Si liberano acidi grassi i quali finiscono nel circolo (presente nel tessuto adiposo) ma non

possono essere legate alle lipoproteine. Essi vengono veicolati dall'albumina del siero, la principale

proteina presente del siero (40-50%). Essa è un trasportatore di acidi grassi, ioni calcio, ormoni ecc.

Dopo avvenuto il legame, gli acidi grassi raggiungo la loro destinazione (i genere miocita) dove

esistono trasportatori di acidi grassi e allora esso deve entrare nella cellule ma ha delle difficoltà

anche in questo caso dato che sono idrofobici. Per superare questo ostacolo c'è un sistema:

un'acido grasso con acetil-coenzima A deve

passare all'interno del mitocondrio passando

attraverso la membrana. Questo è mediato da 2

enzima: carnitina acil-transferasi 1 (legata alla

membrana mitocondriale esterna) e il secondo è

legato a quella interna (vicino alla matrice mitoc.)

carnitina acil-trnasferasi 2. Arriva l'acil-

coenzima A che è il substrato della 1 che

contiene carnitina (molecola con gruppo OH

capace di sostituirsi al coenzima A legato all'acido grasso) così l'acido grasso viene trasferito sulla

carnitina trasferendo l'acile alla carnitina formando l'acil-carnitina staccando il coenzima A dal'acil-

coenzima A. L'acil carnitina attraversa la membrana trovando un trasportarore specifico di acil

carnitina che trasporta nella matrice l'acil carnitina ma non il coenzima A. Ora nella matrice l'acil

carnitina deve liberarsi dalla carnitina e tornare legata al coenzima A essendo il coenzima del

mtabolismo lipidico. Quindi la 2 trasferisce l'acile dalla carnitina sul coenzima A formando acil-

coenzima A e carnitina libera dall'altro.

Nel sangue cmq viaggia il gruppo acile senza il coenzima A.

Deve avvenire l'attivazione dell'acido grasso che gli

permette di legare il coenzima A. Esso aumenta

l'energia libera del substrato ossia dell'acido grasso

utilizzando ATP. Esso stacca un PP dall'ATP e l'unico

rimasto si lega al C=O dell'acido grasso formando l'acil

adenilato. Esso ha una energia libera maggiore dato che

ha preso ATP. Esso introduce il coenzima A levandosi

l'AMP formando l'acil-coenzima A. (Pag. 655).

Anche il glicerolo è presente nella cellula lipidica. Esso non è un problema del metabolismo quindi

esistono enzimi chiamati glicerolo chinasi che lo trasformano in glicerofosfato utile per sintetizzare

nuovi trigliceridi che arrivano alla cellula adiposa. Oppure può essere che esso diventi il

diidrossiacetone fosfato che può diventare gliceraldeide.

BETA-OSSIDAZIONE DEGLI ACIDI GRASSI

Insieme alla glicolisi è la via per rifornire di acetil coenzima A il ciclo di krebs.

Consiste in 3 fasi:

• nella prima da una catena di acido grasso vengono rimossi sequenzialmente unità a 2 atomi di

carbonio. E' la fase vera e propria della ß-ossidazione. Le molecole di acetil-coenzima A prodotte

vanno nel ciclo di krebs

• entrano nel ciclo di krebs formando coenzimi ridotti (NADH e FADH2). Quindi producono

equibalenti riducenti. Ma essi si possono ottenre dalla rimozione delle unità di atomi di carbonio

• nella terza fase essi vanno nella catena respiratoria.

Le varie reazioni:

se un acido grasso come il palmitico, acido grasso saturo, di 16 atomi di C a cui è legato il coenzima

A sul C primario. Il C in ß va incontro a ß ossidazione. La prima reazione è catalizzata da un enzima

FAD dipendente ossia entra FAD ed esce FADH2 e questo enzima introduce un doppio legame tra il C

in alfa e quello in beta formando un acile alfa-beta insaturo. Interviene ora una idratasi

introducendo acqua che rompe il doppio legame formando un beta-idrossi acil-coenzima A. La fase

ossidativa si completa con un'altra riduzione sul C in ß eliminando i due H+ formando un C=O in ß.

Ora interviene la tiolasi che introduce una nuova molecola di coenzima A rompendo il legame tra il C

in alfa e il beta liberando l'acil-coenzima A formando l'acetil-coenzima A avente n° di C pari a

quello di partenza meno 2.

Da questa beta ossidazione produco 8 acetil-coenzima A, 7NADH e 7 FADH2che andando nel ciclo di

krebs formo circa 108 ATP. Da un glucosio invece ottengo 30 ATP e se no ho 3 ne ottengo 90 ATP.

Ma nel caso gli acidi grassi sono insaturi come

l'acido oleico avente un doppio legame tra C9 e

C10. Fino a quando può la cellula fa la ß-

ossidazione ossia fino a che non incontrano il

doppio legame, ma qiando lo incontrano un enzima

sposta il doppio legame in una posizione adatta

per poter essere eliminato con una aggiunta di

H2O.

Ci sono reazioni particolari per gli acidi grassi

aventi molti doppi legami.

Un altro particolare è che gli acidi grassi possono

essere a n° pari o dispari di atomi di C. Se sono

pari ok, ma se sono dispari ci troviamo di fronte al

problema che alla fine noi avremo un'acido grasso a

3 atomi di C (propionil-coenzima A) che non entra

in nessuna via metabolica. Allora come può essere

messo apposto? Dalla vitamina B12!!! Come io

sapevo muahahah.

Si deve aumentare il n° di atomi di C aggiungendo

un bicarbonato aggiungendo il carbossile grazie

all'intervento della biotina ancora. Ma la

carbossilazione non avviene sul C in ß così da

ottenre il succinil-coenzima A ma manca l'enzima.

Allora la carbossilazione avviene sul carbonio in

alfa formando il metilmalonil-coenzima A. Da qui il

coenzima B12 e ka metilmalonil-coenzima A mutasi

interviene quando si fa epimerizzazione del

substrato trasferendo il carbossile legato al coenzima A formando il succinil-coenzima A.

La ß-ossidazione è localizzata nel mitocondrio, la biosintesi nel citosol. Quindi avviene una

regolazione metabolica più complessa perchè c sono due sedi cellulari diverse.

Dall'acetil-coenzima A si origina il malonil-coenzima A che è un enzima citosolico che inizia la sintesi

degli acidi grassi. Questo esiste in 2 forme: una fosforilata inattiva e una non fosforilata attiva.

Dalla non a quella fosforilata interviene la PKA. Questa chinasi si origina quando c'è poca energia

dato che si produce di glucagone fosforilando l'enzima diventando inattivo e non produce più il

malonil-coenzima A inibendo quindi la formazione di acil-carnitina. Non ho capito un cazzo (pag.

665). bestia igniiiiorante!!!!!!

Ripetendo l'insulina è un attivatore della fosfatasi che stacca il fosfato dall'enzima rendendolo attivo

producendo malonil-coA dall'acetil-coa il quale è un inibitore della carnitina aciltransferasi 1 perchè

sono in una fase in cui ho tanto glucosio e la cellula lo utilizza risparmiando gli acidi grassi. Quando

si abbassa la concentrazione di glucosio nel sangue prevale il glucagone attivando la PKA che

fosforila l'enzima inattivandolo e quindi non si produce più il malonil-coaA dall'acetil-coA togliendo la

inibizione della carnitina aciltrasferasi 1 iniziando a demolire i lipidi perchè devo risparmiare i

glucidi.

A livello epatico l'acetil-coenzima A, quando prevale in modo netto il glucagone sull'insulina quindi

siamo a digiuno prolungato, origina di più dagli acidi grassi, non si produce piruvato perchè non

utilizziamo gli zuccheri e quindi non abbiamo l'ossalacetato e questo è un problema nel ciclo di krebs.

Questo perchè la piruvato carbossilasi non c'è. Questo problema viene risolto producendo sostanze

chiamate corpi chetonici e derivano dall'interazione di due molecole di acetil-coenzima A formando

l'acetoacetil-coA. L'altro è il beta-idrossibutirrato e l'acetone. L'acetoacetil-coA forma il ß-idrossi-ß-

metilglutaril-coA liberando coenzima A, dopo che abbiamo introdotto acetil-coA e acqua, che è il

precursore del colesterolo e libera all'acetil-coenzima A formando l'acetoacetato.

Rispiegando i corpi chetonici sono molecole che derivano dalla condensazione di due molecole di

L'omega ossidazione inizia dal carbonio più lontano dal carbossile e non determina il rilascio di

acetil-coA e si sostituisce alla beta-ossidazione quando non funziona e ha una sede diversa: nel

RE.

acetil-coA che danno origine all'acetoacetil-coA (il principale corpo chetonico è l'acido acetacetico).

All'acetoacetil-coA si somma un'altra molecola di acetil-coA che si va a legare al carbonio libero

della molecola (quello col C=O) dando origine al beta-idrossi-beta-metilglutaril-coA dal quale si

stacca una molecola di acido acetacetico liberando co-A. Il beta-idrossi è un intermedio della sintesi

del colesterolo.

I corpi chetonici sono 3: l'acido acetacetico che può essere ridotto a all'acido beta-idrossi butirrico

che può essere decarbossilato ad acetone (poco interessante perchè viene perso rapidamente

attraverso la respirazione). Gli altri 2 sono importanti perchè sono una riserva di acetil-coA. Il

fegato sintetizza corpi chetonici quando c'è un eccesso di coA che non riesce a inserire nel ciclo di

krebs e questo si verifica qiando c'è tanto glucagone stimolando la beta-ossidazione e quindi

formazione di acetil-coa e poco ossalacetato perchè c'è poco piruvato.

I corpi chetonici possono essere usati anche dalle cellule nervose perchè se il digiuno è prolungato

esse imparano a nutrirsi anche dei corpi chetonici.

L'acido acetatico come fa a diventare acido acetoacetil-coA? Grazie al succinil-coA che normalmente

va incontro a una reazione cedendo coA con sintesi di GTP.

Nel diabete i corpi chetoni sono causa della patologia. Essendo degli acidi di solito l'organismo lo

neutralizza usando i sistemi tampone dell'organismo (come l'emoglobina quando passa dalla forma

ossigenata a quella deossigenata) come il tampone bicarbonato. Se aumenta la produzione di corpi

chetonici aumenta l'utilizzo dei tamponi inorganici per neutralizzare questi acidi formano i sali dei

corpi chetonici. Essi vengono eliminati con le urine ma da un lato questo determina il primo sintomo

del diabete quando si urina tanto. Il rene concentra fino a un certo punto e quindi con la presenza

di più sali nel prefiltrato urinario la morale è che si elimina più l'acqua. Quindi il soggetto beve di

più ma questo porta ad eliminare più acqua.

Se non si interviene correggendo il diabete, ad un certo punto i tamponi del plasma finiscono e di

conseguenza si sposta il pH verso l'acido arrivando all'acidosi. Una patologia che si somma alla

disidratazione nel paziente al quale per prima cosa si deve dare acqua e non insulina.

Il diabete ha una ridotta produzione di insulina e quindi prevale sempre il glucagone. Se c'è poca

insulina deriva il fatto che il glucosio non entra nelle cellule dato che è insulino dipendente con una

iperglicemia e tutte le altre conseguenze che hanno alla base la presenza di insulina con una

produzione di acetil-coa e minor produzione di ossalacetato. Questo porta a formare i corpi

chetonici.

RESA ENERGETICA DELLA BETA-OSSIDAZIONE

Partendo da un'acido grasso avente 18 atomi di C (3 volte i C del glucosio) darà origine a 9 acetil-

coA (1 co-A che entra nel ciclo di krebs esso darà origine a 10 ATP) formando 90 ATP. Però

produco anche 8 molecole di NADH e 8 molecole di FADH2. Ogni molecola di NADH equivale a 2.5

ATP e quindi avrei 20 ATP per le 8 molecole di NADH. Per 1 di FADH2 erano 1.5 ATP quindi avrei 12

ATP.

PArtendo insomma da un'acido a 18 atomi di C ottengo 122 ATP.

Una molecola di glucosio da origine a 2 acetil-coA che danno origine a 20 ATP nel ciclo di krebs

(contro i 90 della beta-ossidazione) e prima dell'acetil-coA abbiamo la produzione di 4 NADH ossia

10 ATP e in più le 2 molecole di ATP prodotte a livello dell'1,3-bifosfoglicerato e del PEP. Quindi

avremmo 32 molecole di ATP e moltiplicando per 3 (per raggiungere gli atomi di C dell'acido grasso)

ottengo 96 ATP quindi molto minore.

Il deposito di ATP dell'acido grasso permette all'organismo di vivere per parecchie settimane. Quello

del glucosio qualche giorno.

BIOSINTESI DEI LIPIDI (814) (guardare pag. 822)

Come mai sintetizziamo dei lipidi, dato che abbiamo detto che ne mangiamo tanti? Se deve esistere

un meccanismo preciso della sintesi dei lipidi e del suo inserimento nella membrana non può

dipendere da un inserimento esterno. Esempio la fosfatidilserina viene riconosciuto quando la cellula

invecchia e muore e viene riconosciuta dalla cellule che devono distruggere globuli rossi. Gli steroidi

devono essere sintetizzati in modo corretto gli ormoni. I leucotrieni, postaglandine e trombossani

hanno funzioni che non c'entrano coi lipidi ma devono essere regolati per svolgere il loro compito.

Sintesi degli acidi grassi

E' un processo citosolico e la beta-ossidazione avviene nel mitocondrio. Il punto di partenza per la

sintesi è l'acetil-coA la quale viene prodotta dalla beta-ossidazione o dalla decarbossilazione

ossidativa del piruvato e quindi nel mitocondrio. L'acetil-coA non esce però nel mitocondrio perchè

non è permeabile ne esiste un trasportatore che trasporta selettivamente l'acetil-coA. Questo

problema viene risolto tramite un trasportatore della membrana mitocondriale: il citrato. Nel citosol

c'è una citrato liasi che rompe il legame liberando acetil-coA. Per poter dare origine alla sintesi

degli acidi grassi si devono instaurare legami chimici ma questo costa energia. Come? Si attua una

carbossilazione ossia si aumentano i legami carbonio-carbonio. Si forma dall'acetil-coa attraverso

carbossilasi il malonil-coA ma anche una parte di acetil-coA ancora. Questi sono i due punti di

partenza. Ora interviene il secondo esempio di complesso multienzimatico.

nell'escherichia coli il complesso è formato da 7 proteine disposte in modo circolare che evidenzia

all'interno una proteina non enzimatica con un SH chiamato ACP. Negli animali superiori ci sono solo

3 proteine.

Nella figura c'è un pezzo di CoA ma senza il nucleotide:

la 4'-fosfo-panteteina. L'ACP lega col gruppo SH gli acili

che devono essere trasformati e li trasporta sui 6

enzimi che formano il complesso multienzimatico.

Guardare Pag. 818-819 per capire la sequenza di eventi

di formazione di un acido grasso. Pag. 817 foto in alto

non gli piace. Guardare pag. 820

La cellula sintetizza acidi grassi sino a 16 atomi di C oppure anche meno se intervengono segnali

che dicono di fermare il meccanismo.

C sono vari meccanismi di allungamenti della catena con 1 sola unità monocarboniosa.

C'è una via che forma lo scheeltro di base (palmitico) in cui possono essere inserite insaturazioni o

allungato ecc.

REGOLAZIONE DELLA BIOSINTESI

Il punto a livello edl quale si regola la biosintesi degli acidi

grassi è tra acetil-coa e malonil-coa con meccansimi puri o

ormonali.

Quando c'è tratto citrato esce dal mitocondrio e si innesca

la biosintesi degli acidi grassi perchè se ce ne poco viene

usato per il ciclo di Krebs (via preferenziale). Esso da

origine all'acetil-coa fuori dal mitocondrio tramite la

citrato liasi (attivata dall'insulina che attiva una fosfatasi).

Il citrato inoltre attiva l'enzima l'acetil-coa carbossilasi che

forma il malonil-coa.

Il glucagone e insulina favoriscono la fosforilazione

dell'acetil-coa carbossilasi inattivandolo e quindi inattivando

a sua volta la produzione di malonil-coa che a sua volta da

origine al palmitoil-coa. C'è una solita inibizione a feedback ossia la presenza di un'alta

concentrazione di palmitoil-coa inibisce la produzione di malonil-coa.

DERIVATI DELL'ACIDO ARACHIDONICO

E' un'acido grasso a 20 atomi di C avente 4 doppi legami e viene staccato dalla glicerofosfolipidi dalla

fosfolipasi 2 e cade nella cellula dando origine a diversi

derivati. Alcuni danno origine a precurosi che a loro

volta formano prostaglandine e trombossani (molecole

impo nell'emostasi ossia attivatori delle piastrine per

coagulazione del sangue). Le piastrine sono le 1° cellule

che intervengono nel vaso dopo che ha subito un

trauma formando un tappo emostatico che impedisce il

sanguinamento. Un'eccesso di emostasi è la principale

causa dell'infarto del miocardio e ictus cerebrale.

Accade che le piastrine riconoscono una superficie di un

vaso lesa come se fosse tagliata anche se non è cosi

perchè sono sueprfici arterio-sclerotiche che formano in realtà una irregolarità avvertita dalle

piastrine.

Un altro derivato sono le prostaglandine (isolate dalla prostata per prime). Sono dei mediatori dei

segnali per modulare e far partire certi segnali utili per tutto l'organismo come la termogenesi

(aumento di T° quando si ha la febbre). Questa disaccoppia la catena respiratoria cedendo energia

sotto forma di calore. Altre regolano la contrazione muscolare ecc.

L'enzima fondamentale, la ciclo ossigenasi, che produce questi due derivati è questa. La ciclo ha una

serina la quale può essere acetilata e in questa trasformazione inibisce l'enzima. Fino a che non

viene sostituito da un altro enzima esso non funziona. L'aspirina (acetilsalicinico) va a inibire la ciclo

ossigenasi (COX) e quindi della produzione di trombossani e prostaglandine. I dolori prodotti come il

mal di testa sono responsabili di una prostaglandina infiammatoria oppure inibisce i trombossani

responsabili della febbre. La cardioaspirina viene sintetizzata per persone a rischio di incidenti

ischemico avente P alta, colesterolo alto.

Comunque abbiamo anche l'Ibuprofene e i suoi derivati sono molecole anti-infiammatori non steroidei

che pure sono inibitori della COX.

Una volta sintetizzato acidi grassi per essere in grado di fare lipidi per le membrane le quali

riciedono alla cellula di fare specifici lipidi perchè nei due foglietti dlla membrana viene mantenuta

una asimmetria specifica, così da guidare i lipidi da enzimi nel posto giusto.

UTILIZZO ACIDI GRASSI

Il punto di partenza per la sintesi di tutti i glicerofosfolipidi e trigliceridi è il glicerolo 3-fosfato

che deriva dalla glicerochinasi che attacca un P al glicerolo. Ma deriva dal diidrossiacetone fosfato

che è l'intermedio della glicolisi.

Aggiungiamo due acidi grassi nel C1 e C2 ottendendo l'acido fosfatidico che perde il P legando il

3°acido grasso.

Se gli acidi grassi si depositano in posti anomali come nel fegato, provocano una degenerazione

grassa del fegato dell'oca (fuagra).

Le teste polari dei fosfolipidi sono l'etanolammina (NH2-CH2-CH2-OH) e la Treonina e la Serina, la

fosfatidilcolina, inositolo (fosfatidilinositolo presente nel foglietto interno della membrana staccato da

una fosfolipasi).

Queste teste polari dobbiamo inserirle nel glicerofosfato per formare i glicerofosfolipidi. Ci sono due

strategie che vengono utilizzate dall'organismo:

Esempi strategia 1:

Esempi strategia 2:

Le aree gialle sono quelle comuni a tutti gli esseri viventi.

COLESTEROLO

La degradazione del colesterolo non è completa perchè non viene eliminato come prodotto di

eliminazione dela molecola ossia non da origine a acetil-coa. Il catabolismo del colesterolo si forma

quando è sotto forma di anello del ciclopentano dell'ibofenantrene ed eliminato come tale per

formare agli acidi biliari, importanti per digerire i lipidi ossia sono emulsionanti.

Per sintetizzare colesterolo, il punto di partenza è l'acetil-coa o meglio dalla sua polimerizzazione

formano acetoacetil-coa per formare il beta-idrossi-beta-metilglutaril-coa aggiungendo un terzo

acetil-coa. L'enzima che porta alla formazione del beta è importantissimo. Da qui si produce il

mevalonato. Da qui si produce tramite diverse reazioni il

colesterolo intracellulare. Esso è rifornito dal colesterolo

extracellulare (LDL) mediante endocitosi mediata da

recettore.

E' una via metabolica regolata finemente. Il livello di

colesterolo intra aumenta e una parte di questo viene

depositato sotto forma di esteri del colesterolo (il

colesterolo ha un OH, che rappresenta la testa polare,

legato al C3 che può esterificare con gli acili abolendo

la polarità del colesterilo rendendolo idrofobico). Questo

è un modo per limitare le concentrazioni intracellulari

del colesterolo dato che gli esseri non essendo solubili

danno origine alle cellule schiumose. Oppure se gli LDL

sono troppe portano dentro tanto colesterolo il quale a

sya volta produce gli esteri del colesterolo. Il colesterolo

inibisce l'enzima che produce il mevalonato (HMG-coa

reduttasi).

Attraverso questo intermedio X inibisce la cattura delle

LDL in sueperifice ossia inibisce i recettori per le LDL.

Quindi c'è un controllo della sintesi endogena del

colesterolo e anche per l'entrata di colesterolo nella

cellula.

Ci sono altri recettori al quale si attaccano al colesterolo che sono i recettori scavenger ossia

spazzini.

C'è anche una regolazione ormonale nei momenti di ricchezza ossia quando c'è tanta insulina che

attiva la trasformazione del beta in mevalonato per dare avvio alla sintesi del colesterolo.

Se mangiamo una torta e aumenta colesterolo è perchè aumentiamo la presenza di acetil-coa che

produce i trigliceridi ecc ma anche perchè c'è un auemnto di insulina la quale fa partire

direttamente la sintesi di colesterolo.

LIPOPROTEINE

Sono caratterizzati da una forte idrofobicità e dato che vivono in un'ambiente acquoso non è il

massimo. Esse obbediscono a un disegno di trasporto periferico e centrale, regolato in modo preciso.

Alterazioni di questi meccanismi di regolazione corrispondono patologie gravi. Esse sono aggregati di

molecole diverse (natura proteica e lipidica) che si organizzano in modo da consentire che la

struttura del complesso si adatti all'ambiente acquoso.

Queste sono LDL (si riconosce dall'ApoB-100) ed espone

le teste polari all'esterno, che sono i fosfolipidi. Sulla

sup. esterna troviamo anche le teste polari del

colesterolo (puntini rossi) quando non è esterificato.

Quella verde è una apoproteina (in specifico la 100) ed

è fondamentale perchè oltre a conferire polarità alla

lipoproteina per fare in modo che sia solubile in acqua

ma soprattutto ha un ruolo specifico nel traffico

molecolare, in specifico la 100 viene riconosciuta dai

recettori regolati delle LDL, catturandole.

All'interno della lipoproteina troviamo tutta la componente gialla che sono tutti trigliceridi, esteri

del colesterolo ossia tutte le componenti idrofobiche. Più o meno tutte le lipo sono formate in questo

modo ma tutte con caratteristiche peculiari: dalle foto in ME vediamo che esse hanno dimensioni

diverse.

Le lipo possono essere diverse:

Tutte queste 5 classi di lipo si differenziano per:

• la loro densità (i chilomicroni hanno la più piccola densità, le HDL la più alta). La densità si ottiene

dal rapporto lipidi/proteine (i lipidi galleggiano in acqua, le proteine hanno densità maggiore) e

infatti nei chilomicroni abbiamo soprattutto trigliceridi e nelle HDL soprattutto proteine. Questo

spiega la variazione della densità;

• il tipo di apoproteine presenti. Ci sono alcune che svolgono ruoli come quelle da funzionare da

ligando (molecola riconosciuta dal recettore) ma anche da cofattori enzimatici

• il diametro: i chilomicroni sono più grandi di tutti, le HDL i più piccoli.

Le funzioni delle apoproteine sono:

• recettoriale per le cellule alle quali devono legarsi

• strutturale

• enzimatica: sono attivatori o cofattori di enzimi che

svolgono una certa reazione

I recettori per le LDL sono regolati, sporgono dalla

membrana cellulare. Lo scavenger ha una tripla elica e

riconosce tutto (collocato nelle cellule deputate a

mangiare in modo indiscriminato come i macrofagi nelle

azioni infiammatorie ecc).

Percorso delle lipoproteine nell'organismo

Intestino e fegato sono le 2 sedi di produzione delle

lipo. Mangiano i lipidi essi vengono divisi separando acidi

grassi e glicerolo nell'intestino e poi assorbiti dalla

mucosa intestinale separatamente. Una volta che sono

all'interno vengono ricostituiti e a questo punto la

cellula secerne all'interno dei capillari presenti al di

sotto di essa, i trigliceridi, organizzati nella lipoproteina

ossia nei chilomicroni (le più grosse).

Se facessimo un prelievo dopo un pasto, il siero è

torbido soprattutto se abbiamo fatto un bel pasto.

Insomma quando entrano in circolo, i chilomicroni vanno a finire nelle cellule periferiche dove

trovano la LPL che è un'enzima chiamata lipoprotein lipasi che di nuovo scinde il glicerolo dagli acidi

grassi dei trigliceridi dei chilomicroni. Quindi le LPL riconosce la particella di chilomicroni

attaccandoli. I trigliceridi escono dai chilo e vanno all'interno della cellula periferica dove verranno

utilizzati o depositati di nuovo rimettendo insieme i trigliceridi se siamo in una cellula adiposa. Ma

alla fine ci sono dei residui che conseguono alla lipasi vanno a finire nel fegato riconosciuti dai

recettori LRP dove le rimanenze dei chilomicroni vengono smontate. In questa via abbiamo quel

quadrato che rappresenta lo scambio di componenti delle HDL (colesterolo buono) ossia esse

catturano colesterolo portandolo al fegato dove lo eliminano. Il fegato rielabora il colesterolo

ricevuto e riassemblando delle lipoproteine chiamate VLDL che ripercorrono la stessa strada dei

chilomicroni. Esse viaggiano in circolo trovando la lipoprotein lipasi che toglie dalle VLDL i trigliceridi

cosi da poterli utilizzare come crede la cellula. Quando le VLDL scaricano i trigliceridi e quindi

diventano ricchi di colesterolo formano le LDL che passano in periferia sino alle cellule periferiche

dove vengono catturate.

Alcune cellule hanno bisogno di colesterolo perchè alcune cellule producono ormoni steroidei come

androgeni, estrogeni, ormoni della corteccia surrenale ecc, la via biosintetica parte da colesterolo.

Il colesterolo inibisce la HMG-CoA reduttasi (idrossimetilglutaril) ed è a questo livello che si formano

le statine che inibisce la sintesi endogena di colesterolo riducendo la produzione di colesterolo

intracellulare. Il colesterolo inibisce anche la quantità di recettore per le LDL ossia se c'è tanto

colesterolo esso nasconde il recettore nella cellula così da ridurne la quantità.

Per le HDL il fegato assembla le HDL mettendo insieme le apoproteine tipiche delle HDL e

producendo questo disco biconcavo che è la forma con la quale le HDL vengono prodotte formate

soprattutto di proteine alla quale si aggiunge qualche

lipide ecc. Insomma ha una forma di lamella appiattita.

La forma pre-HDL va in circolo per l'organismo sino ai

tessuti periferici ove c'è il colesterolo libero che va a

finire sulla membrana della cellula e esportato dalla

cellula tramite un trasportatore (come un canale). Il

colesterolo viene trasportato al di fuori della cellula

perchè le pre-HDL catturano il colesterolo tramite un

enzima LCAT (lecitina colesterolo acil transferasi) il

quale catalizza una reazione per rendere idrofobico il

colesterolo attacondogli un'acile e a sto punto il colesterolo migra nello spessore delle pre-HDL e

mano a mano si ingrossa xk man mano che gira nei tessuti prende colesterolo.

Man mano il colesterolo e trigliceridi viene catturato dalle HDL dalle VLDL aumentando di volume

sino alle dimensioni riconosciute dai recettori epatici per le HDL (recettore scavenger) e da qui

internalizzate e da qui vengono smontate completamente, distrutte riformando il pool del colesterolo

riformando sali biliari, VLDL e quindi riprendere il ciclo ecc.

Patologie legate agli stadi lipidici

Chi non ha funzionanti recettori per le LDL provocano ipercolesterolemia dato che il colesterolo

aumenta.

Meccanismo di cattura delle LDL

Partendo dalla LDL che arriva a livello di tutte le cellule dell'organismo aventi tutti i recettori per

le LDL, la LDL viene catturata e una volta che si lega al recettore parte la endocitosi mediata dal

recettore con una introflessione della membrana, la lipo viene rivestita da proteine particolari

(clatrine) che rivestono tutta la lipo determinando la ricaduta nel citosol della membrana e quindi il

distacco stringendo il collo di questa vescicola primaria di endocitosi contente all'interno le LDL. Si

crea in questa vescicola un pH acido (grazie a una pompa protonica) che determina il distacco della

lipoproteina dal recettore formando l'endosoma ossia contentente solo LDL senza recettore.

L'endosoma si fonde col lisosoma (organello intracellula

contenente enzimi idrolitici che agiscono su carboidrati,

proteine e lipidi ecc) e quindi la LDL viene demolita dal

lisosoma liberando aminoacidi, colesterolo, acidi grassi

ecc. Il colesterolo seguirà il suo destino. Se nella lipo ci

sono esteri del colesterolo verranno liberati.

Il colesterolo a seconda della sua concentrazione

metterà in moto tutti i suoi meccanismi di regolazione

detti prima. Il colesterolo può andare sul RE che

collabora per indirizzarlo in posti adeguati.

L'altra parte della vesciola che invece contiene sulla

membrana il recettore per le LDL non viene demolita xk sarebbe uno spreco, riciclandola e viene

riesposta pronta per essere di nuovo utilizzata per l'endocitosi mediata dal recettore.

Patologie correlate al disordine del traffico delle lipoproteine (ARTEROSCLEROSI)

Il punto di partenza per il danno arterosclerotico sia un danno funzionale all'endotelio come la

ipercolesterolemia, l'ipertensione, diabeta, abuso di fumo dato che l'endotelio è qualcosa di molto

attivo e se è integro produce sostanze che respingono le cellule oppure producendo fattori

importanto ossia gli anti-aggreganti così da prevenire

che le piastrine si aggreghino all'endotelio producendo

le prostaglandine aventi funzioni antiaggreganti. Se

l'endotelio non è integro la protezione viene meno. Al

danno funzionale segue un danno strutturale e in questo

modo le LDL possono entrare nella cellula del capillare

arterioso e ossidarsi. Se le LDL si ossidano esse saranno

più gradite come pasto per altre cellule che si trovano

a livello della lesione endoteliale: queste cellule sono i

derivati dei monociti perchè sulla membrana vengono

espresse delle molecole di adesione in corrispondenza

della lesione endoteliale che vengono riconosciute dai monociti appunto. Insomma finche non c'è nnt i

monociti viaggiano tranquillamente per il circolo, ma quando c'è danno endoteliale abbiamo la

formazione di molecole di adesione che vengono riconosciute dai monociti che si attivano,

attraversando la membrana andando nel sotto-endotelio diventando MACROFAGI. Tutto questo è

stimolato anche dalle LDL-ossidate.

Una massa di fattori di crescita stimolano tutto e questi macrofagi diventano delle grosse cellule che

mangiano come delle merde le LDL ossidate formando le cellule schiumose (Foam Cell) che sono il

punto di partenza per le cose brutte. Queste si depositano sotto l'endotelio formando una specie di

piastra pieno di lipidi che piano piano cresce attirando piastrine che iniziano a depositarsi sulla

piastra arterosclerotica formando un inizio di trombo fino a che ostruisce il vaso (ischemia) oppure

una rottura della placca arterosclerotica stessa (ictus cerebrale) in cui i pezzi vanno in giro

ostruendo i vasi. Inoltre le fibrocellule muscolari lisce migrando in superficie sostituendo i tratti

danneggiati dell'endotelio con questa conseguenza: le cellule muscolari non respingono le altre

cellule e non producono i fattori di crescita che invece fanno le cellule endoteliali. Allora oltre

all'accumulo di questo materiale necrotica, la placca viene ricoperta da queste fibrocellule che non

riescono a respingere le piastrine.

Ricordiamo che macrofagi e piastrine producono tanti fattori di crescita. Quindi man mano che la

situazione va avanti, essa peggiore perchè la situazione su automantiene in modo intenso dato che si

stimola la produzione incontrollata di cellule necrotiche, di fibrocellule.

METABOLISMO DEGLI AMMINOACIDI

Essi a differenza degli altri contengono AZOTO sotto forma di gruppo amminico NH3. E' un gruppo

potenzialmente pericoloso perchè può facilmente dare origine all'ammoniaca quando si demolisce un

amminoacido. L'ammoniaca per diverse ragioni è tossica per l'organismo perchè è una base forte e

quindi modifica il pH in quantità grandi e inoltre è un veleno metabolico perchè sottrae al ciclo di

Krebs l'alfa-chetoglutarato. Se questo accade il ciclo di krebs si ferma cessando di svolgere il suo

ruolo di produttore di coenzimi ridotti per la catena respiratoria.

Ci sono 3 diversi meccanismi per la degradazione dell'ammoniaca. Noi mammiferi siamo animali

ureotelici ossia hanno un prodotto terminale del metabolismo azotato che è l'urea. Altri sono

uricotelici ossia hanno prodotto terminale del metabolsimo azotato l'acido urico. Esso è poco solubile

e quindi tende a precipitare dando origine a un precipitato (negli uccelli e rettili). Essi eliminano

l'azoto sotto forma di guano. L'acido urico entra nella

cloaca dove precipita e viene riversata verso l'esterno.

Infine ci sono organismi che vivono in acqua come i

pesci i quali se producono ammoniaca la riversano

direttamente all'esterno tramite le branchie. Essendo

acqua non crea problemi.

Parliamo dei primi ovviamente.

Se dovessimo demolire un amminoacido da un lato

abbiamo una struttura carboniosa in comune con lipidi

ecc che da origine a glucosio, acetil-coa e corpi

chetonici, CO2 e acqua. Se produciamo il gruppo

amminico NH3 deve essere trasformato per sintetizzare

l'urea e filtrata con le urine e quindi eliminata.

Gli amminoacidi nascono dalle proteine della dieta

oppure dalle proteine intracellulari e quindi c'è un pool

intracellulare di amminoacidi.

Krebs ha scoperto che esiste un intermedio comune tra

il ciclo i krebs e il ciclo dell'urea (scoperta prima di

quello del glucosio). Altri amminoacidi vengono usati per

sintetizzare nuove proteine.

DIGESTIONE DELLE PROTEINE

Avviene nello stomaco e nell'intestino tenue. Nello stomaco l'ambiente acido favorisce l'attivazione

della pepsina che scinde i legami carboamminici rompendo la proteina in diversi pezzi di varia

grandezza. Nel duodeno e intestino tenue si completa la digestione producendo la tripsina

(tripsinogeno è il precursore inattivo) che è un enzima proteolitico che prosegue nella rottura dei

legami carboamminici della proteina ecc. Gli enzimi devono essere inattivi prima perchè se no

digerirebbero la cellula stessa perchè scindono anche quando non c'è disponibilità di proteine. Ora

gli amminoacidi sono liberi e assorbiti dalla mucosa intestinale andando a ar parte del pool

intracellulare. La digestione è a carico del pancreas esocrino.

AMMINOACIDI

19 dei 20 amminoacidi non hanno enzimi che

stacchino il gruppo amminico trasformandolo in

NH4+. L'unico è il glutammato il quale ha un

enzima che si chiama glutammato deidrogenasi

(NAD-dipendente) che forma un intermedio

ossidato con formazione del doppio legame e

successivamente per intervento di acqua da

origine all'alfa-chetoglutarato + NH3.

Ora gli organismi ureotelici per risolvere il problema che

19 amminoacidi sono inutili come hanno fatto? Hanno

creato le transaminasi. Essi sono un gruppo ampio di

enzimi i quali catalizzano la reazione che 1 alfa-

amminoacido qualunque in presenza di alfa-

chetoglutarato trasferisce il gruppo amminico

dall'amminoacido all'alfa, dando origine al cheto-acido

(derivante dall'amminoacido entrato in reazione, nell'immagine entra alanina e da origine al piruvato)

e come secondo prodotto il glutammato. Questa è una reazione a ping pong perchè entrano i

substrati ed escono ordinatamente i prodotti ossia la reazione procede con l'entrata nel sito attivo

dell'amminoacido e esce il primo prodotto (piruvato nella foto). Dopo che è uscito il primo prodotto

entra il 2° substrato che è l'alfa-chetoglutarato ed esce il 2° prodotto che è il glutammato. Non si

legano 2 substrati insieme alle transaminasi.

Quindi i 19 amminoacidi non sono capaci di eliminare NH3 sotto forma di NH4 ma lo trasferiscono al

glutammato garzie alle transaminasi che poi grazie al glutammato deidrogenasi libera NH3

(pericolosa). La glutammato deidrogenasi è un enzima epatico e quindi il fegato produce urea

attraverso altri enzimi epatici. Un po' di glutammato deidrogenasi c'è anche in giro e si produce urea

anche in giro non solo nel fegato.

L'ammoniaca in giro per l'organismo viene catturata dal

glutammato per formare la glutammina. Quindi il

glutammato riceve l'NH3 dalle trasnaminasi e concorre a

fissare l'eventuale ammoniaca presente in giro per

l'organismo, così da non fare dei danni.

Questa reazione della glutammato deidrogenasi ha bisogno

di un coenzima chiamato piridossal fosfato. Quando arriva

l'amminoacido, il piridossal fosfato stacca una molecola di

acqua (tra H2 dell'NH2 dell'aminoacido e un O del

piridossal) con un legame tra amminoacido e coenzima

formando una base di Schiff 1.

Da qui va via il doppio legame tra N e C spostando il

doppio legame formando la base di Schiff 2.

Da qui l'acqua interviene rompendo il dpiio legame

dando origine al primo prodotto dando origine al

chetoacido e il gruppo amminco dell'amminoacido rimane

sul piridossal fosfato formando la piridossamina.

Ora inizia la 2° parte della reazione

Ora la piridossamina reagisce con alfa-chetoglutarato per formare il complesso indietro formando la

base di Schiff 2. Sposta il doppio legame e si rompe per acqua liberando piridossal fosfato e

l'amminoacido che corrispondeva all'alfa ossia il glutammato.

Se le transaminasi sono fuori controllo si ha un danno epatico (normale 8/10 a valori come

2000/3000). Perchè si moltiplicano tante tante volte? PERCHÈ si ha un danno o morte delle cellule

che contengono enzima e questo fuoriesce. La cellula epatica è ricca di transaminasi e l'epatite per

esempio danneggiua le cellule epatiche liberando tutti gli enzimi che contengono.

Creatina chinasi = danno al miocardio; amilasi = danno pancreatico.

Se non funzionasse la glutammina sintetasi o glutammato deidrogenasi si hanno casi di deficit epatici.

L'NH4 che si libera nel fegato non viene utilizzato in modo corretto.

DEGRADAZIONE DELL'NH4+

Nel fegato abbiamo la formazione dell'ureogenesi: produzione di urea. SOLO NEI MITOCONDRI DEL

FEGATO E LE ULTIME TRE TAPPE FINISCONO NEL CITOSOL.

Gli organelli subcellulari collaborano tra loro. La via metabolica inizia nel fegato e conclude nel

citosol. La preparazione nel fegato ma la produzione nel citosol!!!!!

Il glutammato o glutammina dopo che ha neutralizzato l'ammoniaca entra nel mitocondrio liberando

NH4+ mitocondriale (glutammato deidrogenasi e glutamminasi). Anche l'alanina dal muscolo da

origine al glutammato grazie a una transaminasi.

Questo NH4+ grazie al carbamil fosfato sintetasi I in presenza di ATP e HCO3- da origine al

carbamil fosfato.

Come avviene questa reazione?

Il carbamil fosfato avviene la prima reazione del ciclo dell'urea che è ancora mitocondriale. Grazie

ad un aminoacido chiamato ornitina che è uno di quegli aminoacidi (catena R (CH2)3-NH2) che lega il

carbamil fosfato formando citrullina. La citrullina esce dal mitocondrio nel citosol ove prosegue il

ciclo dell'urea.

Al di fuori la citrullina da origine alla formazione di un intermedio chiamato citrullin-AMP

estremamente instabile perchè aumentiamo l'energia libera del composto dato che ha legato l'AMP.

Questo consente l'entrata dell'aspartato e la citrullina con aspartato da origine a un intermedio

chiamato Argininsuccinato e qui si mette in moto un

meccanismo in cui esso si rompe il doppio legame

tramite acqua liberando da un lato fumarato (ciclo di

krebs) e dall'altro arginina.

Quindi l'ornitina di origine è stata caricata di due

molecole di NH3. L'azoto quindi caricato ha due

provienze: transaminasi e l'altro proveniente

dall'aspartato. Ecco che il fumarato è l'intermedio in

comune tra ciclo dell'urea e ciclo di krebs.

Ora l'arginina tramite arginasi rompe il legame tra NH

(del gruppo guanidico) e il (CH2)3 tramite acqua

formando urea che verrà filtrata a livello renale e poi

eliminata. I 3 prodotti terminali del ciclo

dell'urea nei diversi animali

Ora che abbiamo smaltito il gruppo amminico rimane da

vedere cosa fare sullo scheletro carbonioso. Il

catabolismo degli aminoacidi nei batteri sono stati

scoperte meccanismi di regolazione enzimatica e

allosterici. Ciascuno dei 20 aminoacidi ha vie

metaboliche specifiche per catabolizzare gli aminoacidi.

Ma noi ce ne fottiamo. L'unica cosa è che le vie

metaboliche producono una molecola che possa entrare

nel ciclo di krebs ossia è il punto in cui convergono le

vie cataboliche degli aminoacidi. L'aminoacido nutre il ciclo di krebs rifornendolo di intermedi.

Nella figura vediamo la distinzione tra glucogenico e chetogenico. Gli aminoacidi sono combustibili ma

se pensiamo ai carnivori è impo lo stesso il metabolismno glucogenico soprattuto la gluconeogenesi

perchè forma il glucosio per il SN, eritrocita ecc. Gli intermedi azzurri danno origine all'ossalacetato

che è il punto di partenza per la gluconeogenesi oltre che iniziare il ciclo di krebs.

Ma nel fegato si producono anche corpi chetonici dal piruvato che forma acetil-coa che unendosi

forma i corpi chetonici e anche ad acetoacetil-coa che deriva dal catabolismo chetonico degli

aminoacidi. Quindi gli aminoacidi contribuiscono al metabolismo energetico quindi anche grazie alla

produzione di corpi chetonici.

Alcuni aminoacidi a catena ramificata (leucina, isoleucina e valina) hanno un metabolismo elettivo a

livello muscolare perchè nel muscolare vengo metabolizzati dal muscolo ossia nel muscolo ci sono le

trasaminasi che avviano alla produzione di chetoacidi liberando NH3 che subira il ciclo. I chetoacidi

quindi vengono prodotti nel muscolo che serviranno per far fronte alla fatica, fatica prolungata ecc.

Esistono molti errori nel metabolismo degli aminoacidi come la fenilchetonuria, l'albinismo, la

tirosinemia. Questi errori sono tradotti nell'accumulo di aminoacidi e disordini gravi. Queste malattie

sono state le prime a essere messe in evidenza perchè il metabolismo degli aminoacidi è studiato per

la regolazione enzimatica.

La fenilalanina da origine alla tirosina e se non va si accumula fenilalanina producendo la

fenilchetonuria.

Alcaptonuria è stata la prima malattia genetica evidenziata. Viene eliminata con le urine partendo

dall'omogentisato (individui con urine nere) dovuto a questo. E' un intermedio del catabolismo della

fenilalanina scoprendo questa malattia.

La malattia delle urine a sciroppo d'acero.

Nel catabolismo degli aminoacidi e anche nella biosintesi

la cosa figa è che viene utilizzato l'acido tetraidrofobico

che è formato dalla 6-metilpterina legata all'acido p-

amminobenzoico legato al glutammato. Quei due N in

azzurro trasportano legando a ponte vari livelli di

ossidazione.

Fanno come la biotina ma ovviamente non trasportano

CO2.

gli animali non sono in grado di fissare l' azoto, per la fissazione dell azoto intervengono i batteri nelle

piante i quali hanno un sistema digerente che trasformi l' azoto in nitriti e nitrati prima di fissarlo.

gli amminoacidi che fanno entrare l' azoto all' interno di mol. biologiche sono il glutammato e la glutammina.

la glutamina sisntetasi usa l' ammoiniaca per legarla al glutammato per dare gutammina da cui vengono

creati un botto di amminoacidi. e gli amminoacidi fungono da bloccanti dell' enzima ma nessuno lo

blocca del tutto in qualsiasi quantità.

le vie di biosintesi dei singoli amminoacidi non le prendiamo in

considerazione una per una ma facciamo un discorso generale.

quindi il punto di partenza per gli amminoacidi è?

da intermedi della glicolisi o ciclo di krebs!

quindi i precursori degli amminoacidi sono gli zuccheri, e si parla di

famiglie biosintetiche (5) una è quella del chetoglutarato che è la

partenza di glutammato glutammina

una famiglia del piruvato da cui derivano n° amminoacidi

(non c'è da saperli con precisione, un idea generale)

una annotazione per la biosintesi degli amminoacidi:

sono i diretti precursori di quasi tutti i NT(tutti sanno a

che servono i NT).

tipo la tyrosina la quale è il precursore di :

noradrenalina e l' adrenalina (derivata dall

noradreanlina )decarbossialndo la tyrosina danfo origine alla

DOPA(intermedio) decarbosslando anche questa avremo la

dopamina da cui ho la noradrenalina e poi l' adreanalina la

quale ha un CH3 in piu rispetto alla nor.

la differenza tra le deu è che la noradrenalina è un NT,nella

midollare dell' surrene la noradrenalina viene modificata in

adrenalina (ormone) però l' effetto è lo stesso.

un altro NT il gammaamminobutirrico GABA che deriva dal

un esempio glutammato tramite la glutammato-deidrogenasi e queste

decarbossilazioni hanno bisogno il piridossal-fosfato che può mediare anche la rimozione del gruppo

carbossilico oltre a quello visto ieri.

-dall' isitidina tramite l' istidina decarbossialsi mi da l' istamina.

-dal triptofano tramite la try-deidrogenasi arrivo all idrossitriptofano tramite l' eliminazione di un

carbosile arrivo alla serotoniana (guarda slides).

la biosintesi degli amminoacidi spesso danno origine a malattie genetiche che compromette un enzima della

via sintetica degli amminoacidi.

(fenilcheonuria, derivanta dall incapacità di trasformare la fenilanina che si accumula e porta ritardo

mentale. vabè poi l' albinismo e quelle robe che abbiamo fatto ieri)

nucleotidi

come sintetizzare le basi priniche e pirimidiniche

la cellula provvede alla sua necessità di nucleotidi da:

-biosintesi de novo (partendo da nnt) molto complicata e

richiede un botto di energia.

-vie di salvataggio : deviazioni metaboliche che consentono

di recuperare le basi già sintetizzate e destinate al

catabolismo.

la via biosintetiche prevede di costruire il ribosio 5P che

funge da piedistallo su cui si inseriscono gli atomi.

si parte dal 5 posfopirosil1 pirofosfato questa la chiede ha detto:

è un punto di regolazione di sintesi dei nucleotidi,

questa sintesi ha bisogno di un controllo raffinato

queste non gli interessano tanto...

inserioamo la glicina (l' amminoacido più piccolo) la

quale si lega all HN2.

il formil attacca un gruppo aldeidico e qui abbiamo la formazione

di un intermedio che non ci ha nominato....

qui interviene di nuovo la glutammina che inserisce il 1° N

dell anello a 6.

dopo avre inserito l' N aviene la ciclizzazione

inserimento di carbossile tramite la C02 atmosferica, il C

inserito poi verrà trasferito

trasferimento del C

bisogna inserire il 2° druppo amminico tramite l' aspartico

che si lega al gr carbosilico che forma un intermedio (come

nell' urogenesi si lascio l' N sulla catena principale vedi

citrullina) si forma un intermedio con legato

covalenytemente aspartico + anello

sganciamnto dell aramificazione per apportare N all anello.

qui abbiamo tutti gli atoni dell anello

ciclizzazione!

non chiede le reazioni!

ma l' anello purinico non è finito!

è un precursore di adenina e guanina.

per l' adenialato devo inserire un NH2

mentre per la guanilato vado a fare

un ossidazione e viene utilizzato al

posto dell' aspartato la glutammina

per l' inserinento del gr. amminico.

come sono regolate queste vie metaboliche?

il problema è che i prodotti devono stare in equilibrio nella cellula, e usano un meccanismo per cui i

prodotti terminali sono degli inibitori dei primi 2 enzimi.

e sono degli inibitori per cui se anche un prodotto va alle stelle non riesce ad inibire completamente l'

enzima.

solo se entrambi fossero in eccesso la produzione si ferma.

un altro meccanismo è che ogni prodotto terminale è anche un inibitore dell enzima che opera la

ramificazione dal composto comune ai composti "diramati" ( tipo dove c'è la freccia gialla)

i pirimidinici è molto più semplice qui non abbiamo la produzione di una base e poi ci leghiamo le cose.

la base viene sintetizzata unendo carbamilfosfato e aspartato e deve solo essere ciclizzata.

va in contro a una serie di trasformazioni arrivando fino alla formazione dell UMP fino ad arrivare a UTP e

in fine a CTP che è un inibitore dell' enzima iniziale.

sintesi di DNA

si formano i ribonucleotidi difosfato per tutto poi tramite la ribonucleotide reduttasi che è un enzima che

possiede 2 SH ccede 2 H formando il ponte disolfuro e questi H vengono usati per sottrarre 0 producendo

1 molecola di H20 dal ribomucleotide di partenza.

la tioredossina cede 2 H allenzima

il FADH2 li cede alla tioredossina

e il NADPH+H la cedono al FADH2 con un meccanismo a cascata.

la tioredossina può essere sostituita dalla glutaredossina.

la ribonucleotide reduttasi ha 4 subunità uguali a 2a2.

ci sono dei siti di regolazione per la specificità del substrato

e siti di regolazione primaria.

NB: è l' unico enzima che può avere 2 siti di regolazione

differenti.

il primario è il classico sito allosterico

nello specificità del substrato permette di legare solamente

1 effettore allosterico alla volta.

differenza tra uracile e timina è che T ha un CH3 in più.

queste vie del metabolismo hanno un importanza dei punti di attacco della chemioterapia e il farmaco va a

rallentare la produzione di queste molecole.

SINTESI PROTEICA

Negli ultimi 40 anni si sono scoperte cose fondamentali come la doppia elica del DNA e pian piano i

meccanismi molto complessi che guidano la sintesi proteica la quale attualmente è abbastanza ben

nota. Questa ha aperto tutta una serie di nuovi problemi che vanno oltre la stessa, come la

trascrizione e la traduzione dell'mRna che guida la successione degli aminoacidi in una proteina.

Essa va oltre a questo rapporto a 3 con RNA, DNA e proteine perchè esse assumono la loro

st4ruttura definitiva dopo che si è completata la sintesi subendo modificazioni di vario tipo che fanno

loro assumere la conformazione definitiva. Questo quindi riguarda il traffico proteico ossia tutti i

percorsi che esse devono fare nella cellula.

E' il processo biosintetico che consuma più energia. La spesa energetica per la sintesi proteica arriva

al 90% della spesa energetica per tutti i meccanismi biosintetici. Intervengono circa 300

macromolecole diverse tra cui enzimi proteici, 40 DNA di trasferimento, RNA messaggeri prodotti dal

nucleo ecc. Il meccanismo di sintesi è molto rapido ed efficace (In escherichia si mette insieme

centinaia di aminoacidi in circa 5 secondi). E' la via metabolica in cui è diffuso il proofreading ossia il

controllo subito dopo che si è avvenuta una reazione. Oppure prima di fare legami covalenti, la

cellula controlla che il legame venga fatto con l'aminoacido giusto.

La prima scoperta impo è questa: si sono fatti esperimenti con aminoacidi radioattivi cosi le cellule

sintetizzavano proteine radioattive. Dopo ore/giorni di incubazione, si andava a fotografare la cellula

nei punti di radioattività si vedeva che si localizzava un po' ovunque. Ma se l'incubazione durasse

per periodi brevi, si vedeva che la radioattività è concentrata in strutture che sono Ribosomi. Quindi

la sintesi proteica inizia nei ribosomi si è scoperto.

La seconda scoperta ha messo in evidenzia che se gli aminoacidi radioattivi vengono incubati con un

estratto di fegato in presenza di ATP, si vede che l'aminoacido si lega a qualcos'altro che è un acido

nucleico ossia il tRna. Da qui si è visto che gli aminoacidi vengono attivati mediante legame prima

con ATP e poi tRna.

La terza è quella più impo: ha messo in evidenza che ci

dovesse essere una sorta di adattatore che permetteva

agli aminoacidi di adattarsi all'mRna. Colui che poneva in

relazione l'a.a con l'acido nucleico è qiesto adattatore

che riconosce da un lato un pezzo di mRNA e dall'altro

che riconosce l'a.a. Qst prevdeva una specidicità di

legame con quell'a.a. e dall'altro una specificità con una

tripletta specifica dell'mRNA. Ecco l'unione tra il codice

a 20 lettere degli a.a e a 3 lettere dell'mRNA. Da qui si

capì che questo adattatore erano i tRNA.

Il codice genetico è a 3 lettere con 64 possibili combinazioni delle 4 basi presenti nell'mRNA (2 sono

poche e 4 sono tante). La capacità di sintetizzare gli mRNA sintetici fu scoperta dopo. Il primo era il

poliU (solo di Uracile) il quale sintetizzava un polipeptide formato solo di Fenilalanina. Quindi l'UUU

sintetizzava Fenilalanina.

Se partissimo da un mRNa di questo tipo potremo

aggiungere in una certa posizione una citosina e poi

togliere una guanina variando così la sequenza delle

basi modificando il quadro di lettura dell'mRNA

sintetizzando così altri tipi di prodotti. La lettura del

codice è continua e non sovrapposta ossia prima viene

letta una tripletta, poi l'altra ecc.

Il codice è formato da 64 triplette (codoni) in largo eccesso rispetto agli aminoacidi perchè

teoricamente ce ne basterebbero 20. Sono così tanti in parte boh, in parte perchè alcuni di questi

codoni sono codoni di stop ossia quando si presentano nel ribosoma determinano la fine di sintesi

proteica (UAA; UAG e UGA). 1 codone è fondamentale che è il codone di inizio che è l'AUG ossia tt

le proteine sia negli eu che nei procarioti, iniziano in una sede del ribosoma quando si va a collocare

questo AUG specifica per la metionina

alla quale poi si attacca tt il resto.

Le proteine dopo sintetizzate vengono

rimodellate all'estremità NH2 terminale

ossia quella in cui si inizia la sintesi

proteica e rimossi a.a. in specifico la

metionina.

Tolti questi 4 ne rimangono 60.

Aminoacidi come la metionina è codificata

solo dall'AUG oppure il triptofano

codificata da uno solo UGG mentre la

prolina è codificata da 4 codoni.

Nel ribosoma quando arriva il tRNA che

ha legato un a.a. e in una parte della

sua struttura ha una sequenza di basi

chiamato anti-codon che riconosce il codone

presente nell'mRNA con la copiatura del DNA

fatta durante la trascrizione. Il messaggero

viene riconosciuto tra il codon presente su se

stesso e l'anticodon presente sul tRNA.

Questo avviene col meccanismo della

complementarietà delle basi ossia

l'orientamento delle basi dell'anticodon (da 3'

a 5') sono inverse che nell'mRNa (Da 5' a 3').

Il 3' del codon si lega al 5' dell'anticodon e

così via. Se nel codon c'è un A nell'anticodon

c'è un U e così via con un eccezione. Il

riconoscimento delle prime due basi del codon e le seconde due dell'anticodon è obbligato secono

questo principio in questo modo: UA; AU invece il terzo legame può essere meno rigido tanto che

possono cambiare gli a.a. E' obbligato qui quando nel codone ho una guanina o quando ho uracile nel

codone che lega rispettivamente citosina e adenina. Se nell'anticodone avessi un'uracule riconosce

sia l'adenina sia una guanina oppure se avessi una guanina riconosce sia una citosina sia un uracile.

Questa è chiamata oscillazione delle basi in cui l'a.a. che si lega all'anticodone riconosce due a.a. sul

codone diverso. Se avesis nell'anticodone l'Inosina esso riconosce 3 a.a diversi sul codone:A, U e C.

Il codice genetico guida la sintesti proteica esprimento il ruolo che la sequenza di basi del DNA

devoo avere per sintetizzare proteine.

COME AVVIENE LA SINTESI

PROTEICA?

Può essere suddivisa in 5 fasi:

• attivazione aminoacidi: ossia quando

devono usati per sintesi proteica.

Richiede la presenza di 20 aminoacidi, gli

altri 20 ossia prima vengono attivati e

poi legati al tRNA così da verificare che

l'attivazione sia corretta ossia che si sia

legato al suo giusto tRNA. Se c fosse un

errore la cellula corregge l'errore e

inizia da capo. Questi si chiamano

aminoacidl-tRNA sintetasi. Serve ATP e

magnesio.

• iniziazione: è necessario che c sia l'informatore che detta la sequenza degli a.a (mRNA); serve il

tRNA specifico per la metionina (AUG) negli eucarioti (nei pro è la formilmetionina ossia subisce

formilazione), serve la macchina straimpo che mette insieme gli a.a uno dopo l'altro ossia i

ribosomi a loro volti formati dalla subunità ribosomiale più piccola 30S e l'altra più grande 50S,

serve GTP per donare energia, i fattori di inizio che svolgono un certo ruolo nel far partire

l'aggiunta di a.a. Anche magnesio.

• allungamento della catena: serve il ribosoma, gli aminoacidi attivati ossia gli aminoacil-tRNA

specifici per i codoni, fattori di allungamento aventi la funzione di ritardare la velocità della

sintesi proteica per consentire un altro processo di correzione degli errori. Serve sempre GTP e

Mg.

• rilascio della catena: quando arriva il codon di fine la catena proteica si stacca dal ribosoma.

• avvolgimento e modificazioni post-traduzionali delle proteine: meccanismi preoteolitici, attacco del

fosfato o di AMP o catene glucidiche, enzimi vengono attivati come la chimotripsina

proteoliticamente a partire da un precursore inattivo come il chimotripsinogeno.

RIBOSOMI E tRNA

La parte più grande in rosa è la subunità grande, l'altra

è quella piccola. Nei procarioti sono un po' più grandi

degli eu. In verde c'è l'mRNA che si inserisce tra le 2

subunità presentando dei siti ai quali sono legati dei

componenti strutturali del ribosoma che sono il sito

aminoacidi e quello peptidinico del ribosoma. A uno si

lega l'a.a. che si deve inserire nella catena e nell'altro

depositare quello che si sta formando.

Queste due subinità sono complessi macromolecolari

grandi. S è la velocità con cui la particella si muova in

una provetta da ultracentrifuga sottoposta a una certa

gravità. Deriva da Swegner. Più è grosso più è denso.

Nelle 2 subunità abbiamo per esempio in qll grande

batterica fino a 36 proteine diverse, nucleotidi, diversi

rRNA. Quindi i ribosomi sono ribonucleoproteine. Gli

rRNA sono il punto di partenza per i ribozimi ossia

l'unione tra un a.a. e l'altro avviene per azione

enzimatica attuata dall'rRNA.

Possono avere ruolo catalitico oppure orientamento strutturale dei componenti del ribosoma ossia

colocare al posto giusto per esempio l'AUG nel ribosoma ecc.

Il tRNA ha una forma a trifoglio avente una estremità

3' che termina in tt i tRNA con una tripletta: ACC.

Il motivo x cui esso riconosce un certo aminoacido non

sta qui quindi dato che è uguale per tutti.

Le basi in rosa sono basi anomale presenti nel tRNA

trasformate o metilate o formilate legando metili,

formili ecc. Sono i siti di riconoscimento per qualche

altra cosa.

L'estremità 3' ha una A, quella 5' ha una G.

L'aminoacido viene riconosciuto da qualche cosa dentro

alla molecola del tRNA, ricca di certe basi modificate.

Abbiamo anche un extrabraccio che forma anche un quadrifoglio.

5 FASI DELLA SINTESI PROTEICA

1. Attivazione degli aminoacidi

L'aminoacido viene attivato dall'ATP, va

via un PP, e quello che rimane di P si

lega al COOH dell'aminoacido instauando

un legame etere formando l'aminoacil-

adenilato AMP.

L'aminoacido deve essere trasferito al tRNA

Abbiamo il tRNA specifico con

l'aminoacil-adenilato AMP con il quale

reagisce. Se ne va AMP da quest'ultimo

e l'aminoacido si lega col suo gruppo

carbossilico ad un OH del ribosomo che

nel disegno è in posizione 2. Si forma

quindi ora un legame estere.

Con lo stesso meccanismo l'a.a. passa

all'OH in posizione 3 del riboso che è la

forma definitiva con cui si presenta il

tRNA legato all'aminoacido.

Si forma l'aminoacil-tRNA grazie

all'aminoacil-TRNA sintetasi che oltre a

questa reazione fa anche il

proofreading. Se il TRNA trasportasse

la valina ma noi abbiamo un codone nell'mRNA specifico per la leucina supponiamo, l'intero tRNA

passa da un sito catalitico a un sito idrolitico che stacca il legame tra il tRNA e valina riniziando da

capo.

2 & 3. Iniziazione della sintesi proteica

La proteina deve crescere da quale estremità? Attraverso un esperimento del genere come i

reticolociti ossia i globuli rossi giovani appena messi in circolo. Essi hanno anche qualche traccia di

RE e enzimi per la sintesi proteica e quindi sono adatti x qst esperimento. A qst miscela aggiungo

estratto cellulare con un aminoacido, centrifugo e poi estraggo il supernatante andando a vedere

dove essa è più attiva. Incubando per 4 minuti vedo che la radioattività è presente solo all'estremità

carbossiterminale. Dopo 60 minuti la radioattività si

sposta verso la estremità amminoterminale. Questo vuol

dire quindi che la sintesi proteica inizia dalla estremità

aminoterminale. Leggere pag. 1100.

Nel supernatante ho tutte le proteine complete, gia

staccate dal ribosoma. Quindi se guardo la radio dopo 4

minuti vedo le proteine gia sviluppate. Infatti pian piano

aumenta la radio.

Presente nei batteri. Esso è l'aminoacido di inizio. Esiste

un solo codone che nei batteri codifica per la

formilmetionina e uno per la metionina normale per

esempio durante la catena proteica. Il codone che

codifica per la metionina e la formilmetionina è lo

stesso.

La metionina ha un solo codone che codifica ma ha due

tRNA competenti e non uno solo come di norma avviene.

Uno dei due tRNA è diverso dall'altro strutturalmente ed è accessibile al sito P della subunità

piccola del ribosoma. La tripletta AUG dell'mRNA posta sul sito P può essere riconosciuta solo da

questo tRNA.

Nei procarioti questo tRNA diventa anche substrato per una transformilasi che trasferisce un

gruppo CHO sulla metionina formando la formilmetionina. Il formile si attacca all'NH2 della

metionina proteggendo l'a.a stesso.

La messa in moto della sintesi

richiede oltre ai 20 a.a, ai tRNA ma

anche dei fattori di inizio IF che

dissociano la subunità piccola dalla

subunità grande. Staccando diventano

accessibili i siti A e P in cui si legano

aminoacidi e proteina presenti tra le

due subunità e anche l'inserimento

dell'mRNA. Nella subunità minore

abbiamo questi 2 siti e arriva l'mRNA

che si adagia sul ribosoma in modo

tale che la tripletta di inizio AUG si

collochi nel sito P. Poi il tRNA con

legato la formilmetionina in qst caso

interagisce sull'AUG liberando così i fattori di inizio e si riassocia quindi la subunità grande.

Come mai l'mRNA è disposto in qst modo? Il senso è quello di fare in modo che la sintesi pone la

tripletta di inizio nel posto giusto. Questo

avviene xk esistono sull'mRNA delle sequenze

all'estremità 5' che precedono l'AUG e sono

molto ricche di basi puriniche che riconoscono

un piccolo rRNA (16S) presente nella subunità

piccola. Insomma c'è una interazione

complementare tra le basi puriniche con l'mRNA

che arriva così che l'AUG sia posizionato nella

posizione giusta.

Il sito A è dove vengono accolti i tRNA, mentre

il P è dove vengono depositate le proteine che

stanno andando formandosi.

Ora deve entrare il 2° a.a legato al suo tRNA che è destinato al sito A della subunità minore del

ribosoma. C'è una particolarità: il processo di allungamento della catena è molto delicato come lo era

quello di legame tra l'a.a e il suo tRNA,

rilevando sempre un possibile errore (II livello

di proofreading). Ma come? Rallentando la

sintesi proteica leggermente. Fornisce anche

energia chimica alla sintesi proteica e consente

al 2° a.a fosse presentato al sito A ma è

sbagliato allora la sintesi proteica rallenta

consentendo di allontanarlo facendolo uscire dal

sito catalitico prima che si formi il legame

covalente con l'altro a.a. Insomma lo si deve

eliminare prima che si leghi all'a.a. precedente.

Ogni a.a. aggiunto dopo viene sempre

controllato prima di inserirlo quindi vari livelli di proofreading.

In qst caso vediamo una G-proteina legato al GTP (Tu-GTP) che trasporta il tRNA sull'anticodone

diventando GDP. Per inserire il successivo a.a è necessario che il Tu-GDP ritorni ad essere Tu-GTP.

Quesa serie di reazioni servono per capire che c mette un po' di tempo (frazioni dis econdo) per

riportarsi a Tu-GTP. Deve intervenire un nuovo fattore proteico Ts che si lega al Tu-GDP rilasciando

il GDP. Il GTP entra sul Tu rilasciando Ts e formando di nuovo Tu-GTP. Tra l'inserzione di un'a.a e

l'altro intercorre un piccolo lasso di tempo consentendo un eventuale riconoscimento di a.a. sbagliato

e di essere eliminato e corretto.

A sto punto abbiamo la formilmetionina nel sito P e un'altro tRNA nel sito A. Ora questi a.a devono

unirsi tra di loro. Come?

E' una reazione catalizzata da un rRNA. Nella foto le aplle azzurre sono a.a che sono legati all'OH

in posizione 3 del riboso dell'adenina all'estremità 3' del tRNA e il carbossile dell'a.a. Uno dei due

deve staccarsi dal tRNA legandosi all'altro a.a. Come?

La formilmetionina (1°) si stacca dal suo tRNA veicolato

in un 3° sito che cattura questo tRNA scarico e la

formilmetionina viene portata in mood che il suo

gruppo carbossilico si lega al gruppo aminico del 2°

aminoacido. Questo è un dipeptide. Siamo praticamente

nella 3° fase, quella di allungamento.

Lo si continua a ripetere formando la catena

polipeptidica. Ma dato che devono essere inseriti altri

a.a deve essere letto tutto l'mRNA inserito ovviamente. La direzione è dal 5' al 3' quindi noi

dovremmo leggere la tripletta successiva a

quella che sta dopo l'AUG e quindi il ribosoma

deve scorrere sull'mRNA facendo in mood che

il nuovo codone si collochi nel sito A e le altre

due gia lette escono dal ribosoma. Quella che

stava nel sito A migra nel sito P così che il sito

A può legare un nuovo tRNA ecc. Ponendo il

caso che si attacchi un 3° a.a si rompe il

legame poi tra il dipeptide e il tRNa collocato

nel sito P così che l'intero dipeptide venga

trasferito dalla loro estremità carbossilica del

2° a.a. a quella aminoacidica del nuovo a.a che

sta sul sito A. Così vediamo che l'estremità N

della formilmetionina resta sempre la prima.

Il meccanismo è lo stesso sia negli eu che nei procarioti fondamentalmente.

4. Fine della sintesi

Ora nella foto ho una lunga catena peptidica e quando nel sito A si presenta dopo un certo periodo

di tempo un codone di stop presente sull'mRNA come UAG (in foto) oppure UGA o UAA. Per questi

codoni non c'è nessun anticodone ma la

tripletta viene riconosciuta da fattori proteici

che si legano alla tripletta bloccandola per

non rischiare che la sintesi proteica vada

avanti.

La proteina viene rilasciata dal ribosoma a

questo punto diventando solo ora solubile. Ora

tutti i tRNA sono pronti per un nuovo ciclo di

sintesi proteica. La proteina non è ancora la

proteina finale, nativa perchè deve succedere

ancora diverse cose: le modificazioni post-

traduzionali che sono molteplici. Molte

riguardano l'estremità NH2 ossia la metionina

oppure subisce dei rimodellamenti perdendo a.a ecco perchè le proteine non hanno tutte lo stesso

a.a ammino-terminale. Oppure le proteine possono subire fosforilazione diventando più o meno attivo

oppure modificazioni proteolitiche, i fattori della coagulazione oppure la carbossilazione del

glutammato attacandolo al 2° CH2 di esso (il gamma) così da chelare gli ioni Ca importanti per

fissare il Ca nel sito in cui avviene la coagulazione.

I ribosomi pososno essere nel citosol in forma libera oppure legati al RE. Perchè hanno siti diversi?

Non sono loro che scelgono l'hotel ma dipende dagli mRNA che incontrano. Se incontrano un mRNA

che codificano per una proteina che va fuori dalla cellula i ribosomi si attaccano al RE così da

formare proteine dentro il RE. Se la proteine deve rimanere nel citosol, il ribosoma rimane libero.

Ma lo stesso dopo può attacaarsi al RE se la proteina deve andare fuori.

TRAFFICO PROTEICO

Noi faremo la parte sotto. Se c'è un problema nel meccanismo di trasporto sia hanno gli stessi

effetti negativi che si hanno per minchiate successe durante la trascrizione e traduzione.

Il primo meccanismo è: il ribosoma

che incontra l'RNA che codifica per

una proteina che va nel RE,

riconosce subito il RE e la proteina verrà sintetizzata nel RE. Oppure viene formata nel citosol e poi

trasportata dentro al RE.

Se arriva l'mRNA che codifica per una

proteina che va nel RE accade che questo

ribosoma comincia a produrre una proteina

che si chiama sequenza segnale posta

all'estremità NH2. E' quello che riconosce

un trasportatore proteico che consente alla

proteina di crescere all'interno del RE. Una

volta che la proteina è stata completata

interviene una proteasi che stacca la

sequenza segnale (30-40 a.a) e la proteina

cade nel RE andando incontro al suo

destinooooo! Si deve vedere bene la prima

parte.

Quella ad uncino è l'estremità NH2 della proteina. La sequenza segnale è legata qui. Essa viene

riconosciuta da una proteina chiamata SRP che si attacca alla sequenza segnale e auindi al resto del

ribosoma.

L'attacco viene riconosciuto da un

recettore dell'SRP presente sulla

membrana del RE. Esso si porta dietro la

proteina di traslocazione così che il

ribisoma si lega alla membrana del RE. Ora l'SRP se ne va e la proteina viene infilata nel

traslocatore crescendo all'interno del lume del RE.

L'mRNA può essere letto da più ribosomi (polisomi)

contemporaneamente. Avremo degli stadi di maturazione

della proteina diversi perchè c sarà un ribosoma che

avrà appena iniziato alla sintesi (5') mentre gli altri sono

quelli che sono verso la fine della sintesi (verso

il 3'). Anche a qst si applica la sequenza

segnale dall'NH2 di ogni ribosoma. Così la

proteina cresce nel lume del RE avendo sempre

diversi gradi di maturazione.

Ci possono essere proteine che possono

rimanere sul RE invece che cadere nel lume.

Quando il Re da orifine alle vescicole del golgi

esse danno origine alle vescicole di esocitosi

che buttano fuori proteine utii nel citisol ma anche sostituire pezzi di membrana. Oppure endocitosi

inglobado pezzi di membrana demolendo la proteina contenuta ecc.

Come fa la cellula a sintetizzare proteine inserendole nella membrana?

Quello in giallo è un pezzo di proteina molto idrofobico. La proteina inizialmente cresce nel lume ma

a un certo punto nello spessore della membrana si colloca questo pezzo giallo ma essendo idrofobico,

l'ambiente del doppio stratto è l'ideale bloccando la traslocazione all'interno del RE così da farla

crescere sulla membrana.

Ci possono essere più sequenze

idrofobiche dato cje c sono proteine che

attraversano 7 volte il doppio strato

grazie alle sequenze idrofobiche. Se avessi

due sequenzw segnale la proteina

attraversa la membrana 2 volte.

Se la sequenza segnale è centrale nella

proteina avviene come prima ma quando

entra nella membrana l'estremità NH2

entra nel citosol e il COOH fuori.

GLICOSILAZIONE DELLE PROTEINE

NEL RE

In foto vediamo una proteina e una catena glucidica con

legami con asparagina e serina o treonina. Questa

catena è molto ramificata composta da vari zuccheri

ecc.

Questa catena glucidica si forma attaccando ad una

proteina che sta crescendo nel RE e a un certo punto

compare un a.a come l'asparagina (sequenza consenso)

in modo tale che la catena glucidica preformata venga

legata all'asparagina. La proteina seguirà il suo destino sino al Golgi dove queste catene vengono

rimodellate togliendo o aggiungendo

zuccheri.

La sintesi della catena oligosaccardicia come

viene fatta?

Il dolicolo è una catena idrocarburica molto

idrofobica avente un gruppo alcolico

funzionale che può essere fosforilato e

pirofosforilato. Su questi due fosfati cresce

la catena glucidica prima nel citosol legando

due molecole di glucosammina, mannosio ecc

ma a un certo punto la catena viene

ribaltata nel lume del RE andando avanti fino

alla fine formando strutture complesse che

passano nel golgi andando a modificarsi.

La glicosilazione è molto importante per un

controllo della struttura delle proteine

sintetizzate verificandone la struttura prima

che esse vadano fuori dal RE. Se non fosse

idonea la proteina viene riciclata in un

meccanismo che cerca di riportarla alla

struttura più idonea. Se la struttura non si

riesce a formarsi, le proteine verranno

demolite attraverso per esempio

l'ubiquitinazione delle proteine. E' presente ovunque e si legano alle proteine destinate a una brutta

fine consentendo, tramite una serie di

enzimi, al proteasoma formato da enzimi

proteolitici, di eliminare le proteine. Ci sono

nella cellula proteine che vivono pochi

minuti, altre giorni. Il perchè bOOH.

L'unica cosa che si sa è che c sono

sequenze segnale legate alla vita breve e

lunga. Se c sono residui a.a la proteina

vive minuti, altri a.a vive ore.

L'altro meccanismo di eliminazione è il

lisosoma.

C'è una proteina chiamata calnexina non

apposto strutturalmente. Si attacca una

glicosilasi che stacca il glucosio formando una proteina glicosilata che può essere riconosciuta da un

enzima capace di attaccare i glucosio, la proteina non è aposto cercando di metterla a posto.

Insomma è un meccanico la calnexina che cerca d metterla a posto fino a che poi non esce. Se

stavolta va bene ok se no arriva l'ubiquitina

arriva e spacca tutto. 77


ACQUISTATO

8 volte

PAGINE

104

PESO

39.08 MB

PUBBLICATO

+1 anno fa


DESCRIZIONE APPUNTO

Questi sono tutti gli appunti di biochimica metabolica tenuta dal Prof. Mauro Torti e dal Prof. Cesare Balduini.
Questi appunti trattano:
- glicolisi, gluconeogenesi, ciclo del pentosio fosfato, regolazione glicolisi e gluconeogenesi;
- glicogenolisi, gliconeogenesi e loro regolazione;
- complesso della piruvato deidrogenasi;
- ciclo di krebs e catena respiratoria e loro regolazione;
- catabolismo e biosintesi acidi grassi e loro regolazione;
- colesterolo, corpi chetonici;
- metabolismo aminoacidi;
- sistema immunitario.
Probabilmente mi sono dimenticato di citare qualcosa ma tutto è spiegato molto bene negli appunti.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze biologiche
SSD:
Docente: Torti Mauro
Università: Pavia - Unipv
A.A.: 2015-2016

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Biologo93 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biochimica generale e umana e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Pavia - Unipv o del prof Torti Mauro.

Acquista con carta o conto PayPal

Scarica il file tutte le volte che vuoi

Paga con un conto PayPal per usufruire della garanzia Soddisfatto o rimborsato

Recensioni
Ti è piaciuto questo appunto? Valutalo!

Altri appunti di Biochimica generale e umana

Biochimica Parte 1
Appunto
Microbiologia Appunti Parte 2
Appunto
Fisiologia Nervosa
Appunto
Biochimica Parte 1
Appunto