Riassunto biochimica (45 pag.)

CONTENGONO DUE UNITA’ MONOSACCARIDICHE;

-I POLISACCARIDI: COSTITUITI DA LUNGHE CATENE DI CENTINAIA O MIGLIAIA DI UNITA’

MONOSACCARIDICHE; ALCUNI COME LA CELLULOSA HANNO UNA CATENA LINEARE,

ALTRI INVECE COME IL GLICOGENO HANNO UNA CATENA RAMIFICATA.

L’UNITA’ DI BASE DEI CARBOIDRATI E’ IL MONOSACCARIDE

IL MONOSACCARIDE PIU’ IMPORTANTE E’ IL GLUCOSIO IN QUANTO:

-PRODOTTO PRIMARIO DELLA FOTOSINTESI;

-E’ IL PIU’ ABBONDANTE IN NATURA;

-LE CELLULE CATABOLIZZANO GLI ALTRI MONOSACCARIDI PREVIA LA LORO

CONVERSIONE IN INTERMEDI GLICOLITICI.

I monosaccaridi differiscono per:

-numero di atomi di carbonio;

-posizione del gruppo carbonilico (C=O);

-la disposizione dei gruppi ossidrilici (OH) legati agli atomi di carbonio.

I monosaccaridi possono avere da 3 a 9 atomi di carbonio.

Se il gruppo carbonilico (C=O) è ad un’estremità della catena carboniosa il monosaccaride è

un’aldeide;

Se il gruppo carbonilico (C=O) è in qualunque altra posizione, il monosaccaride è un

chetone.

In un monosaccaride, a ciascun carbonio è legato un gruppo ossidrilico (-OH), tranne ad uno che è

legato mediante un doppio legame ad un atomo di ossigeno per formare un gruppo carbonilico.

Se il gruppo carbonilico è in posizione terminale il monosaccaride è un aldeide, altrimenti è un

chetone.

Glucosio Fruttosio

Aldeide Chetone

Gli isomeri

Composti che hanno la stessa formula molecolare, ma struttura differente vengono chiamati

isomeri.

IL GLUCOSIO E IL FRUTTOSIO SONO ISOMERI.

Quando due monosaccaridi si uniscono con un altro monosaccaride si ha la formazione di un

disaccaride con liberazione di una molecola d’acqua. Il legame che si forma prende il nome di

legame glicosidico.

POLISACCARIDI

LA MAGGIOR PARTE DEI CARBOIDRATI E’ PRESENTE IN NATURA NELLA FORMA DI

POLISACCARIDI, POLIMERI CON UNA MASSA MOLECOLARE MOLTO ELEVATA. I

POLISACCARIDI DIFFERISCONO TRA LORO PER IL TIPO DI UNITA’ SACCARIDICA

RICORRENTE, PER LA LUNGHEZZA DELLA CATENA E PER IL TIPO DI LEGAME

GLICOSIDICO.

I PRINCIPALI POLISACCARIDI SONO L’AMIDO NELLE CELLULE DELLE PIANTE E IL

GLICOGENO NELLE CELLULE DEGLI ANIMALI.

POLISACCARIDI DI RISERVA

Amido: depositato nei semi, nei tuberi e nelle radici dei vegetali. L’AMIDO CONTIENE DUE TIPI DI

POLIMERI DI GLUCOSIO, L’AMILOSIO E L’AMILOPECTINA.

La cellulosa, costituente principale del mondo vegetale, è formata da lunghissime catene lineari di

b-D-glucosio

Glicogeno: PRINCIPALE POLISACCARIDE DI RISERVA DELLE CELLULE DEGLI ANIMALI. IL

GLICOGENO E’ UN POLIMERO DI SUBUNITA’ DI GLUCOSIO.

il GLICOGENO, riserva energetica degli organismi animali, ha una struttura molto ramificata ed è

costituito da più di 100 000 unità di glucosio.

GLUCOSIO

Il glucosio rappresenta una forma di energia veloce e prontamente disponibile. È relativamente

stabile e facile da trasportare. È il composto organico più diffuso in natura, sia libero sia sotto

forma di polimeri.

È uno dei carboidrati più importanti ed è usato come fonte di energia sia dagli animali che dalle

piante. Il glucosio è il principale prodotto della fotosintesi ed è il combustibile della respirazione.

Nei mammiferi, il cervello usa solo glucosio

- In condizioni di digiuno I corpi chetonici diventano una fonte di energia per il cervello;

• Il glucosio è la sola fonte energetica per gli eritrociti.

Il muscolo scheletrico a riposo ricava energia principalmente dall’ossidazione di acidi grassi e corpi

chetonici, mentre durante l’esercizio fisico intenso ottiene il glucosio dalla demolizione del

GLICOGENO. Al prolungarsi dell’esercizio, in seguito alla demolizione del glicogeno muscolare,

aumenta l’assorbimento del glucosio del sangue.

OSSIDAZIONE E RIDUZIONE

Il termine ossidoriduzione si descrivono tutte quelle reazioni chimiche in cui cambia il numero di

ossidazione degli atomi:

Una reazione redox può essere pensata come lo svolgersi contemporaneo di due distinte

"semireazioni":

• ossidazione: si manifesta come aumento del numero di ossidazione di una specie

chimica (ad esempio molecola, atomo o ione), in genere dovuto ad una cessione di

elettroni da parte della specie considerata. La specie chimica perde elettroni ed è detta

"riducente".

OSSIDAZIONE -> PERDITA DI ELETTRONI

• riduzione: si manifesta come una diminuzione del numero di ossidazione di una specie

chimica, in genere dovuta ad un'acquisizione di elettroni da parte della specie. La specie

chimica acquista elettroni ed è detta "ossidante".

RIDUZIONE -> ACQUISTO DI ELETTRONI

La demolizione del glucosio libera energia

L’ossidazione completa del glucosio si può schematizzare come una reazione redox

che richiede ossigeno e produce energia. Il glucosio viene ossidato a diossido di

carbonio, mentre gli atomi di idrogeno riducono l’ossigeno producendo acqua.

Gli enzimi coinvolti nelle reazioni di ossidoriduzione sono detti ossidoreduttasi.

La demolizione del glucosio libera energia

Gli atomi di idrogeno (e- e H+) vengono rimossi un po’ alla volta dal glucosio tramite i due coenzimi

di ossidoriduzione NAD+ e FAD, e l’energia «catturata» è usata nella fosforilazione ossidativa

per produrre ATP.

NAD+ + 2e- + H+ NADH

FAD + 2e- + 2H+ FADH2

Deidrogenasi

Esse hanno due funzioni principali:

a) trasferimento idrogeno da un substrato ad un altro

b) trasporto di elettroni

Utilizzano come coenzimi il NAD+ o il FAD

ATP

L’ATP è un ribonucleoside trifosfato formato da una base azotata, cioè l’adenina, dal

ribosio che è uno zucchero pentoso e da 3 gruppi fosfato. L’ATP è una molecola

antica e universale, sintetizzata da tutti gli organismi viventi. L’ATP viene utilizzata come

fonte energetica per compiere il lavoro cellulare.

GLICOLISI

La glicolisi è un processo metabolico mediante il quale una molecola di glucosio viene

scissa in 2 molecole di piruvato al fine di generare molecole a più alta energia. È costituita

da una serie di reazioni chimiche ognuna catalizzata da un enzima specifico.

Avviene nel citoplasma di tutte le cellule.

Regolazione ormonale della glicolisi

Insulina stimola la glicolisi

Glucagone e Adrenalina inibiscono la glicolisi

• La sequenza di reazioni da glucosio a acido piruvico è comune al metabolismo dei

carboidrati sia in condizioni aerobiche che anaerobiche.

IL GLUCOSIO PER ESSERE METABOLIZZATO :

1)DEVE ESSERE TRASPORTATO NELLA CELLULA PER MEZZO DI SPECIFICI

TRASPORTATORI (GLUT);

2) DEVE ESSERE FOSFORILATO A GLUCOSIO 6-FOSFATO.

Il metabolismo energetico delle cellule dipende da un costante rifornimento di glucosio

ematico esistono trasportatori specifici per il glucosio GluT.

TRASPORTO DEL GLUCOSIO

• NON REGOLATO AVVIENE NELLE CELLULE CHE USANO GLUCOSIO COME FONTE

PRIMARIA DI ENERGIA ( globuli rossi, cervello)

-REGOLATO (INSULINA ED ESERCIZIO FISICO), nel muscolo scheletrico, tessuto adiposo e

il muscolo cardiaco.

Il muscolo e il tessuto adiposo possiedono il GluT4 che si distingue dagli altri perché è

stimolato dall’INSULINA e dall’esercizio fisico.

Assorbimento del Glucosio

• E’ facilitato dall’insulina:

1. L’insulina si lega al suo recettore

2. Movimento della proteina di trasporto (Glut4) dal sito di deposito intracellulare alla

membrana

3. Il glucosio si lega ai GLUT-4 ed entra nella cellula

– La contrazione muscolare

• Aumenta i Glut4 indipendentemente dall’insulina.

Nel fegato e nelle cellule intestinali un trasportatore diverso, il GluT2, trasporta il glucosio

fuori dalle cellule per rifornire il sangue. Nel fegato, il Glut2 permette la rimozione dal

sangue del glucosio in eccesso.

BIOSEGNALAZIONE

La biosegnalazione si occupa della capacità delle cellule di ricevere e rispondere a segnali

provenienti dall’esterno e/o dall’interno dell’organismo. Le vie di trasduzione dei segnali

extracellulari iniziano sulla superficie della cellula con l’interazione tra le molecole del

“segnale” e un componente della membrana detto recettore.

La sensibilità dei recettori può essere modulata. Quando un segnale perdura nel tempo si

ha una desensibilizzazione del recettore che impedisce la propagazione prolungata della

trasmissione del segnale.

Un’altra importante proprietà è l’integrazione cioè la capacità del sistema di ricevere segnali

multipli e di produrre una sola risposta appropriata.

Messaggeri chimici o molecole segnale

- Trasmettono segnali all’interno delle cellule;

- Sono secreti da una cellula in risposta a uno stimolo specifico e si muovono verso una

cellula bersaglio dove si legano a un recettore per indurre una risposta.

Esempi:

Sistema nervoso neurotrasmettitori;

Sistema endocrino ormoni;

Sistema immunitario citochine.

A seconda della distanza che intercorre fra la cellula secernente e la cellula bersaglio, la

segnalazione

dei messaggeri chimici viene spesso classificata come:

-Endocrina: Gli ORMONI sono sostanze chimiche prodotte dalle cellule endocrine per

regolare l’attività delle cellule bersaglio. Gli ORMONI sono attivi anche in minime quantità, e

vengono demoliti rapidamente dopo l’interazione con le cellule bersaglio.

-Paracrina;

-Autocrina.

LE CELLULE BERSAGLIO

Le cellule bersaglio:

-ricevono un segnale;

-trasmettono il segnale all’interno della cellula;

-Modificano il “comportamento” in risposta al segnale.

I recettori sulle cellule bersaglio hanno strutture specifiche: il legame avviene solo con una

certa molecola.

I recettori possono essere all’interno della cellula o inseriti sulla membrana:

gli ormoni lipidici usano recettori intracellulari;

gli ormoni di natura peptidica usano recettori transmembrana.

Gli ormoni steroidei sono liposolubili e di piccole dimensioni, attraversano le membrane

con facilità. Il complesso ormone-recettore entra nel nucleo dove si lega a una proteina

specifica che avvia la trascrizione dell’mRNA e la sintesi proteica nel citosol.

Gli ormoni peptidici, come per esempio l’adrenalina, l’insulina e il glucagone NON

attraversano la membrana cellulare, ma si combinano con i recettori sulla membrana della

cellula bersaglio. l’ormone non entra nella cellula, ma legandosi al recettore avvia una serie

di segnali intracellulari responsabili di una cascata di eventi a catena.

Recettori di membrana sono veloci meno di qualche secondo o minuto;

Recettori intracellulari lento da minuti a ore.

Le ghiandole sono ammassi