Domande d'esame Bioingegneria chimica 2

DOMANDE BIOINGEGNERIA CHIMICA

Spiegare come varia la solubilità di una proteina all'aumentare della concentrazione salina nella soluzione.

La solubilità di una proteina è influenzata da diversi fattori come: il pH, la temperatura, la polarità del solvente, la carica, l'idrofilicità/idrofobicità, la presenza di elettroliti e la forza ionica. In particolare, si può notare che a basse concentrazioni di sali, la solubilità della proteina aumenta, in quanto vengono mascherati i gruppi carichi della proteina con riduzione dell'attrazione fra molecole proteiche. Aumentando la concentrazione, invece, la solubilità diminuisce in quanto si ha la sottrazione delle molecole di acqua di idratazione con conseguente precipitazione delle molecole proteiche.

Che impatto hanno i ponti disolfuro sulla struttura e sulle proprietà di una proteina/polisaccaride. Fare qualche esempio applicativo.

Ponti di solfuro sono legami...

covalenti forti che rafforzano la struttura e quindi impattano le proprietà meccaniche come la stabilità. In generale aumentano la stabilità della molecola e, di conseguenza, migliorano le proprietà meccaniche e diminuiscono la solubilità. Esempi di polisaccaridi influenzati da questi legami sono l'alginato o l'acido ialuronico che possono essere modificati per creare ponti di solfuro; quindi, per migliorarne la stabilità e le proprietà meccaniche e l'interazione per fare microgel. Nella struttura terziaria vediamo come le varie strutture secondarie delle proteine si organizzano nell'ambiente fisiologico: i gruppi idrofobici si posizionano all'interno in quanto l'ambiente cellulare è acquoso, mentre i gruppi idrofili all'esterno. Questa composizione influenza la solubilità e la conformazione della proteina. I ponti di solfuro sono legami che si instaurano tra due molecole di zolfo e vanno atessuto connettivo lasso è caratterizzato da una maggiore quantità di sostanza fondamentale rispetto alle fibre. È presente ad esempio nella derma, nella sottocute e nei vasi sanguigni. Il tessuto connettivo denso, invece, è caratterizzato da una maggiore quantità di fibre rispetto alla sostanza fondamentale. È presente ad esempio nei tendini, nei legamenti e nella fascia muscolare. 4. Spiega brevemente il ruolo del collagene nel tessuto connettivo. Il collagene è una proteina fibrosa presente nel tessuto connettivo. È responsabile della resistenza e della tenuta meccanica dei tessuti. Il collagene forma una rete di fibre che conferisce elasticità e resistenza ai tessuti, permettendo loro di sostenere e proteggere gli organi e le strutture del corpo.tessuto lasso è altamente cellularizzato e vascolarizzato, le fibre sono poco compatte tra di loro, degli esempi sono il tessuto adiposo, tessuto alveolare e quello reticolare. Il tessuto denso invece ha molte fibre di collagene ed elastiche molto compatte tra di loro. Esse forniscono elasticità, resistenza e protezione al tessuto. Il tessuto denso a sua volta si divide in tessuto denso regolare in cui le fibre sono tutte parallele tra di loro, un esempio sono i tendini e i legamenti, e tessuto denso irregolare in cui le fibre sono disposte in maniera irregolare, un esempio è il derma. 4. In che modo lo stress di taglio influenza la riparazione ossea? Attraverso il fenomeno della meccanotrasduzione il segnale meccanico viene tradotto in elettrico e successivamente in chimico per andare a stimolare la perdita ossea o il rimodellamento osseo. Nella riparazione ossea i segnali meccanici rilevanti possono essere la geometria della frattura, il tipo di frattura e la direzione del taglio.

movimento del frammento. Le cellule di rivestimento osseo agiscono come sensori delle tensioni ossee locali e se il carico meccanico applicato è ridotto attivano gli osteoclasti che promuovono la perdita ossea; invece, se lo stimolo meccanico è rilevante viene indotta la formazione ossea sia da osteoblasti sia tramite la stimolazione del GF che regola l'espressione genica e innesca regolazioni a feedback. Lo sforzo di taglio si traduce con un movimento del fluido interstiziale dei canalicoli che viene percepito dalle integrine presenti sulla membrana e queste trasmettono la deformazione al citoscheletro che attiva i processi cellulari all'interno della cellula in base all'entità della deformazione.

5. Descrivere le 4 fasi principali del processo di emostasi (max 8 righe)

L'emostasi è il processo fisiologico che viene attuato per placare l'emorragia al sito danneggiato di un vaso sanguigno attraverso la formazione di un tappo piastrinico,

essa è composta da diverse fasi.

• subito dopo la rottura c'è vasocostrizione innescata da sostanze biochimiche per evitare l'eccessiva fuoriuscita di sangue
• dopo circa 20 secondi dall'infortunio inizia l'emostasi primaria in cui si vede inizialmente l'adesione delle piastrine al subendotelio dovuta alla presenza di collagene e fibronectina, questa rete è rafforzata da un fattore di adesione che viene rilasciato vWf; successivamente le piastrine cambiano conformazione da dischi diventano sfera spinosi, la superficie si allarga e questa conformazione permette di far legare meglio le piastrine tra di loro; poi avviene la degranulazione piastrinica: le piastrine rilasciano dei granuli che servono ad attirare a cascata altre proteine che arrivano nel punto lesionato poi questa rete viene rafforzata da fibrinogeno che crea ponti tra proteine adiacenti e trompospondina che crea cross link.
• Inizia l'emostasi secondaria dopo 60 secondi,

con la cascata di coagulazione che vede intervenire ben 12 fattori che inizialmente circolano inattivi nel sangue come zimogeni una volta che vengono attivati a cascata si attivano tutti. In questa fase abbiamo due processi: estrinseco in cui il TF in contatto con le cellule danneggiate rilascia il fattore VII che poi va nella via comune attivando il fattore X. La via intrinseca invece vede intervenire il fattore XII, XI; VIII, VIIIa, IXa che poi attiva il Xa e quindi entra nella via comune. Nella via comune si vede l'attivazione della protrombina in trombina che a sua volta attiva il fibrinogeno in fibrina che va a formare la massa spugnosa. - Fibrinolisi: alla fine, viene indotta la retroazione del coagulo attraverso la trombostenina che lo contrae e poi la sua degradazione attraverso la plasmina che lo idrolizza e induce la lisi del fibrinogeno, il coagulo viene scomposto in pochi giorni, i macrofagi fagocitano le piastrine per evitare i trombi. 6. Descrivere le principali

Il sistema immunitario innato è la prima linea di difesa, più veloce ma anche meno efficace. È rappresentato da barriere fisiche, cellule come Natural Killer che servono in particolare per promuovere la lisi delle cellule tumorali e cellule fagocitarie come i monociti e i macrofagi, neutrofili.

Il sistema immunitario Adattivo o specifico è quello che viene sviluppato solo dopo che il nostro organismo è entrato in contatto con il batterio o il virus. È più lento in quanto va a produrre attraverso i linfociti delle cellule specifiche (anticorpi) per combattere il corpo estraneo.

Le cellule coinvolte sono: linfociti B, T, macrofagi e cellule dendritiche. La risposta può essere di due tipi: umorale quando ha come bersaglio un batterio, in questa risposta intervengono i linfociti T helper e i linfociti B che stimolano la produzione di cellule memoria e plasmacellule che secernono gli anticorpi.

L'altro tipo di risposta è quella cellula mediata che viene innescata quando si ha come bersaglio un virus, qui intervengono i T citotossici che indurranno la lisi delle cellule contenti il virus. Contemporaneamente interviene il sistema del complemento.

Una sostanza è genotossica in modo diretto se induce una mutazione del DNA direttamente; invece, lo è in modo indiretto quando la molecola viene metabolizzata dalla cellula ed è il metabolita a dare effetto citotossico.

L'emoglobina libera assorbe maggiormente a 413 nm rispetto all'emoglobina che si trova all'interno dei globuli rossi.

Il globulo rosso in condizioni normali ha cariche negative, quindi se c'è un materiale ricco di cariche positive lo danneggia provocando l'uscita dell'emoglobina e, come ci dice il test di emolisi, uscendo si vede che l'assorbanza dell'emoglobina libera è più alta di quella dell'emoglobina sana dentro al globulo rosso e quindi sarà maggiore quando è danneggiato. Sappiamo infatti che la percentuale di emoglobina si calcola con lo spettrofotometro che ci dice: P%=(An(assorbanza globuli rossi trattati)/As(assorbanza globuli rossi sani -1)x1009. Indicare quale tecnica designed utilizzereste per la formazione di uno scaffold biodegradabile per la riparazione di tessuto osseo. Quali parametri del tessuto considerereste nella scelta della tecnica? Quale materiale proporreste? Perché? Per quanto riguarda l'osso la prima caratteristica che deve avere il materiale è un determinato modulo elastico anche se.

Difficilmente si riesce a raggiungere quello dell'osso. In generale prima si considerano le proprietà meccaniche, che devono essere elevate, e poi la velocità di degenerazione, che deve essere bassa in quanto il materiale deve essere biodegradabile nel lungo periodo. Vanno quindi scartati tutti i materiali soffici come gli idrogeli (hanno anche tempo di degranulazione basso). Una delle possibili tecniche è quindi quella di utilizzare la FDM in quanto l'osso non richiede precisione nella deposizione dei layer e/o distribuzione cellulare particolarmente elevata.