Lezioni, Biochimica medica

BIOCHIMICA

La biochimica studia i componenti chimici degli organismi viventi,

i processi con cui vengono sintetizzati e demoliti e le

modalità con cui danno origine alle funzioni delle cellule.

L’organismo umano è un sistema ordinato

con continua energia

è aperto all'ambiente esterno:

• acquisisce alimenti essenziali - che non può produrre
• energia - come composti chimici degradabili
• O₂
• cede: CO₂
• composti azotati

In esso le reazioni hanno velocità elevatissima → grazie a enzimi,

e raramente avvengono all’equilibrio

mi generano sequenze di reazioni in cui il

prodotto diventa substrato della successiva.

substrato → prodotti intermedi → prodotto finale

L’acqua rappresenta il 70-90% degli esseri viventi

determinando le interazioni con gli altri composti:

• è un dipolo elettrico in unione con qualsiasi gruppo
• idratati - idratazione
• è un solvente polare
• interazioni tra molecole idrofobiche → legame all’H₂O in
• determinazione struttura proteine
• composti anfipatici in ambiente acquoso
• doppio strato → membrane
• micelle film-lipidico doppio strato
• micelle contengono cose apolari e eventualmente
• composti idrofobici - come ad es. trigliceridi
• in digestione

micelle miste consistenti bizzarri

Siamo organismi _AEROBI -> x noi è fondamentale l'O₂, ma allo stesso tempo l'O₂ è MOLTO PERICOLOSO -> RADICALI LIBERI

Però fornisce più energia all'organismo -> CATENA RESPIRATORIA

ed è perciò tappa fondamentale nell'EVOLUZIONE

Le REAZIONI CHIMICHE riguardano i LEGAMI COVALENTI -> formazione MACROMOLECOLE

Nella formazione di complessi SOPRAMOLECOLARI intervengono i LEGAMI DEBOLI -> sono fondamentali -> sorti giuste interazioni

Anche formazione ed es. di ->

- Struttura II^a, III^a PROTEINE -> ne determinano FUNZIONE

- MEMBRANE

- complessi PROTEICI x TRASCRIZIONE, TRADUZIONE ecc ecc

- DOPPIA ELICA DNA

ecc ecc...

Il CARBONIO è fondamentale costituente degli esseri "viventi" ed è importante x la

stabilità -> sufficientemente stabili

- versatili -> può fare 4 legami

Il COSTITUENTI sono: C, N, O₂, H₂

Non -> NON possiamo utilizzare N₂ Atmosferico

xke NON hanno AZOTO-FISSATORI.

Intero CICLO del CARBONIO e _C.N.

Le PIANTE RICICLANO C con FOTOSINTESI:

6 CO₂ + 6 H₂O -> C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ -> formano il C ORGANICO e cioè

trasforma da INORGANICO ad ORGANICO

ENRGIA SOLARE

a_-> ESORGENERICA

L'uomo fa l'opposto:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ -> 6 CO₂ + 6 H₂O + ENERGIA (ΔG_o = -682 Kcal/mol)

L'uomo deve assumere C e N organici, dall'AMBIENTE, elimina x

RIFIUTI INORGANICI, ("non" RICICLATI dalle PIANTE -> CICLO di C e N)

La ENERGIA invece NON si RICICLA, ma si basa ai principi

della TERMODINAMICA, l'ENERGIA LIBERA continua a

DIMINUIRE con AUMENTO CALORE ed ENTROPIA

CONDANNA ENTROPICA dell'UNIVERSO

CLASSIFICAZIONE ENZIMI

Gli enzimi si classificano in base alla specificità di reazione in 6 classi:

1. OSSIDORIDUTTASI → catalizzano ossido riduzioni
2. TRANSFERASI → catalizzano trasferimento di gruppi chimici da una molecola all'altra. Possono essere:
   • TRANS CARBOSSILASI → CARBOSSILE
   • TRANS ACILASI → ACILE
   • TRANS GLICOSILASI → GLICOSILE
   • TRANS AMINASI → GRUPPO AMMINICO
   • TRANS FOSFORILASI → GRUPPO FOSFORICO
3. IDROLASI → catalizzano reazioni idrolitiche, cioè rottura di legami covalenti per mezzo di H₂O.
   • Es: ESTERASI, FOSFATASI, PROTEASI ecc...
4. LISI → catalizzano rottura non idrolitica e possono anche la formazione dei legami covalenti
5. ISOMERASI → catalizzano isomerizzazione, cioè riorganizzazione intramolecolare
6. LIGASI → catalizzano formazione legami covalenti usando ATP

NATURA ENZIMI

Gli enzimi sono molecole di natura quasi sempre proteica, divisibili in:

• PROTEINE SEMPLICI
• METALLO-PROTEINE → PROTEINA + COFATTORE che in genere è uno IONE METALLICO

  posto nel sito catalitico (gruppo) o fuori, serve per favorire conformazione enzima idonea.

• PROTEINE CONIUGATE → hanno:
  • APOENZIMA = parte proteica
  • GRUPPO NON PROTEICO distinguibile in:
    • GRUPPO PROSTETICO → se saldamente legato
    • COENZIMA → se labialmente legato o else agisce con diversi apoenzimi

GRAFICA dei DOPPI RECIPROCI

Poiché in pratica si misura Vmax/2, è più usato per calcolarlo la FORMULAZIONE GRAFICA da LINEWEAVER e BURK

La si costruisce SPERIMENTALMENTE e da essa si calcolano Km e Vmax

INIBIZIONE ENZIMATICA

Quasi tutte le enzine sono suscettibili di INIBIZIONE da parte di composti definiti INIBITORI

Gli INIBITORI sono fondamentali nella REGOLAZIONE dell'ATTIVITÀ ENZIMATICA.

La conoscenza del meccanismo d'azione degli inibitori ha permesso di SINTETIZZARE FARMACI x inibire specifici enzimi.

L'INIBIZIONE può essere:

• REVERSIBILE
• IRREVERSIBILE

COMPETIZIONE ENZIMI

Si possono regolare le vie metaboliche grazie alla presenza di più enzimi x lo stesso substrato che possono deviare il via a vie metaboliche alternative.

Es: bloccare una via se ne fornisce un’alternativa grazie a un enzima con Km minore.

MODIFICAZIONE COVALENTE POSTSINTETICA

Consiste nel regolare l'attività enzimatica modificandone la struttura aggiungendo/togliendo un gruppo chimico

Le modificazioni possibili sono numerose, ad es. metilazione/demetilazione adenilazione/deadenilazione, uridilazione/deu, acetilazione/dea

La più frequente è la fosforilazione/defosforilazione

• Consiste → fosforilazione — aggiunta gruppo fosforico da ATP grazie a una protein-chinasi
• Defosforilazione → idrolisi catalizzata da una fosfatasi

In genere enzimi:

• Catabolici: fosforilati → attivi Defosforilati → inattivi
• Anabolici: fosforilati → inattivi Defosforilati → attivi

La regolazione avviene in seguito a uno stimolo esterno o ormone

Un tipo particolare di modificazione consiste nell’attivazione di un proenzima o zimogeno ad enzima.

Alcuni enzimi (es. quelli digestivi) sono prodotti e secreti dalle cellule in forma inattiva e solo dopo, in seguito a stimolo esterno, vengono attivati mediante distacco idrolitico di un frammento peptidico inibitore con conseguente modificazione, conform. e attivazione.

PROTEINE:

• svolgono numerose funzioni nella membrana, per esempio agiscono come:
  • TRASPORTATORI
  • RECETTORI
  • ENZIMI
  • ANCHE x molecole IDROSOLUBILI
• si distinguono PROTEINE:
  • INTEGRALI o INTRINSECHE e presentano:
    • almeno 1 segmento TRANSMEMBRANA → ricchi di AA. IDROFOBICI
    • PORZIONE INTRACELLULARE
    • PORZIONE EXTRACELLULARE IDROFILICHE
  • PERIFERICHE o ESTRINSECHE - si attaccano alla membrana sulla superficie INTERNA ed ESTERNA grazie a:
    • LEGAME CON PROTEINA INTRINSECA
    • LEGAME ELETTROSTATICO con la MEMBRANA
    • un ANCORA di AA IDROFOBICI
    • un ANCORA LIPIDICA (GPI)
• Le proteine INTEGRALI si distinguono in:
  • I TIPO → con 1 segmento transmembrano → RECETTORI
  • II TIPO → intermedio → RECETTORI, ANTIGENI ISTOCOMPATIBILITÀ
  • III TIPO → con più di 1 segmento → TRASPORTATORI, CANALI IONICI
• le PROTEINE possono DIFFONDERE nella MEMBRANA
  • E‘ stato dimostrato fondendo membrana TOPO + UOMO e usando 2 ANTICORPI SPECIFICI
  • MARCATI n° 2 settori dopo un po’ una OMOGENEA DIFFUSIONE delle PROTEINE
• Inoltre le proteine possono:
  • CONCENTRARSI in SPECIFICI DOMINI = vedi RAFTS
  • LOCALIZZARSI in zona APICALE e BASALE → POLARIZZAZIONE
  • INTERAGIRE con CITOSCHELETRO intero
  • MATRICE EXTRACELLULARE IN ESTERNO