Domande aperte di Biochimica

ACIDI GRASSI

Descrivi brevemente il processo di COMPLETA ossidazione degli acidi grassi effettuata a livello della matrice mitocondriale.

Gli acidi grassi per entrare nella matrice mitocondriale vengono trasformati in acil-CoA dalla acil-CoA sintetasi poi attraverso lo shuttle della carnitina entrano nella matrice mitocondriale dove vanno incontro a β-ossidazione. La prima tappa dell'ossidazione consiste in una deidrogenazione da parte dell'acil-CoA deidrogenasi che genera un doppio legame tra i carboni α e β mentre gli elettroni vengono trasferiti al FAD poi alla catena di trasporto degli elettroni. La seconda tappa consiste nell'idratazione del doppio legame ad opera dell'enoil-CoA idratasi formando il β-idrossiacil-CoA. Nella terza tappa la β-idrossiacil-CoA deidrogenasi produce β-chetoacil-CoA trasferendo gli elettroni al NAD+. E l'ultima tappa permette il distaccamento di due atomi di carbonio formando acetil-CoA e un acil-CoA accorciato di due atomi.

cui si ripetono le quattro tappe fino ad ottenere solo acetil-CoA.

36. Spiega per quale motivo la β-ossidazione di un acido grasso saturo con catena a 20 atomi di carbonio, produce molta più energia rispetto all'ossidazione completa di una molecola di glucosio.

Una molecola di glucosio è in grado di generare 2 molecole di acetil-CoA, 2 molecole di ATP e ridurre due molecole di NAD+ a NADH + H+; la β-ossidazione di un acido grasso saturo a 20 atomi di carbonio è invece in grado di ottenere una molecola di acetil-CoA ogni 2 atomi di carbonio, quindi 10 molecole di acetil-CoA, altrettanti elettroni trasferiti al FAD e successivamente alla catena di trasporto degli elettroni nella prima tappa della β-ossidazione e di ridurre sempre 10 molecole di NAD+ nella terza tappa. Per questo motivo un acido grasso saturo a 20 atomi di carbonio è molto più energetico di una molecola di glucosio.

37. Descrivi il meccanismo di mobilizzazione degli acidi grassi dal

tessuto adiposo ed il meccanismo di trasporto degli acidi grassi all'interno del mitocondrio. Il tessuto adiposo è composto dagli adipociti: cellule che immagazzinano grandi quantità di acidi grassi, senza consumarli, sotto forma di grandi gocce di trigliceridi nel citosol. La lipolisi è promossa da ormoni come il glucagone che, andandosi a legare al recettore di membrana presente sugli adipociti, fa sì che si attivi la lipasi ormone-sensibile che scinde i trigliceridi in acidi grassi liberi. Gli acidi grassi liberi vengono poi immessi nel torrente ematico e veicolati dalle sieroalbumine fino ad entrare nelle cellule consumatrici attraverso specifici trasportatori di membrana. A questo punto gli acidi grassi devono essere internalizzati nel mitocondrio per diffusione semplice se si tratta di acidi grassi con catene di massimo 12 atomi di carbonio mentre, per gli acidi grassi più ingombranti, l'internalizzazione mitocondriale avviene attraverso lomediante una proteina canale di antiporto che accoppia l'internalizzazione dell'acil-carnitina all'espulsione di carnitina libera; nella fase finale, l'enzima carnitina aciltransferasi riforma l'acil-CoA consumando una molecola di CoA-SH e rilascia una molecola di carnitina libera. La carnitina svolge un ruolo fondamentale nel metabolismo degli acidi grassi. Infatti, la sua principale funzione cellulare è quella di trasportare gli acidi grassi a lunga catena nella matrice mitocondriale, dove avviene la beta-ossidazione degli acidi grassi. Durante questo processo, gli acidi grassi vengono convertiti in acil-CoA, che può essere utilizzato come fonte di energia per la produzione di ATP. Inoltre, la carnitina svolge un ruolo importante nella regolazione del metabolismo lipidico. Infatti, agisce come un fattore di trasporto per gli acidi grassi, facilitando la loro entrata nella matrice mitocondriale. In questo modo, la carnitina contribuisce alla corretta ossidazione degli acidi grassi e alla produzione di energia. In sintesi, la carnitina svolge una funzione essenziale nel metabolismo degli acidi grassi, facilitando il trasporto degli acidi grassi nella matrice mitocondriale e contribuendo alla produzione di energia.interna mediante una proteina canale di antiporto che accoppia l'internalizzazione dell'acil-carnitina all'espulsione di carnitina libera; nella fase finale l'enzima carnitina aciltransferasi riforma l'acil-CoA consumando una molecola di CoA-SH e rilascia una molecola di carnitina libera.

CORPI CHETONICI

39. Cosa si intende per chetoacidosi diabetica? Quale è la differenza tra chetosi e chetoacidosi?

La chetoacidosi diabetica è una patologia dovuta alla carenza di insulina. Le cellule non ricevendo stimoli dall'insulina non sono in grado di assorbire glucosio per cui utilizzano lipidi come fonte energetica. Tale metabolismo porta ad un eccesso di acetil-CoA e quindi alla produzione di corpi chetonici che diffondendo nel torrente ematico provoca acidità sanguigna. La chetosi è invece causata da una scarsa o assente introduzione di carboidrati attraverso la dieta che porta quindi ad un alterato metabolismo consumando grandi

La quantità di lipidi necessaria per soddisfare il fabbisogno energetico produce corpi chetonici che abbassano il pH.

I corpi chetonici sono composti da tre molecole acide: acetone, acetoacetato e β-idrossibutirrato. Vengono prodotti come fonte alternativa di energia a causa di un metabolismo alterato che porta a un'eccessiva produzione di acetil-CoA.

Di solito, i corpi chetonici vengono prodotti nel fegato e poi trasportati nel sangue per raggiungere le cellule che necessitano di energia. L'acetone è il meno dannoso tra i corpi chetonici, poiché è molto volatile e viene espulso principalmente attraverso la respirazione. Tuttavia, l'accumulo eccessivo degli altri due corpi chetonici può portare a condizioni patologiche.

E nocive in quanto venendo veicolati nel sangue sono in grado di abbassarne il pH con gravi conseguenze sulle attività enzimatiche.

FOSFATI AD ALTA ENERGIA

41. Descrivi il funzionamento del ciclo glucosio-alanina

Il ciclo glucosio-alanina è un sistema di trasporto non tossico di gruppi amminici dai tessuti muscolari al fegato. Nel muscolo il glutammato trasferisce il suo gruppo amminico al piruvato derivante dal glucosio formando alanina. L'alanina, non tossica, viene poi portata al fegato attraverso il torrente ematico e là viene ceduto il gruppo amminico e ripristinato il piruvato che, andando incontro a gluconeogenesi, viene riconvertito in glucosio e ritrasportato al muscolo per produrre energia.

42. Descrivi il sistema dei fosfati ad alta energia

Il sistema dei fosfati ad alta energia consiste in una riserva energetica ed è costituito da riserve di ATP, dal sistema della fosfocreatina e dall'azione della miochinasi. Le cellule possiedono piccole riserve

1. di molecole di ATP già pronte per la produzione energetica; tuttavia, di esauriscono in fretta ma alte concentrazioni influenzerebbero l'omeostasi cellulare.
2. La cellula può anche immagazzinare energia attraverso la fosfocreatina che viene utilizzata per donare un fosfato ad una molecola di ADP da parte della creatin chinasi rilasciando una molecola di ATP e una di creatina.
3. La miochinasi è un enzima in grado di catalizzare la reazione reversibile di conversione di due molecole di ADP in una di ATP e una di AMP; la reazione non ha grandi rese per cui l'energia prodotta sotto forma di ATP non è molta, ma l'aumento di AMP porta a varie conseguenze.
4. L'AMP a livello muscolare funziona da indicatore di richiesta energetica stimolando: l'espressione di GLUT-4 sulle membrane per l'internalizzazione di glucosio; l'internalizzazione di acidi grassi; la glicolisi; e la glicogenolisi.

43. Spiega il funzionamento dell'enzima

Il miochinasi è in grado di catalizzare la reazione reversibile di conversione di due molecole di ADP in una di ATP e una di AMP; la reazione non ha grandi rese per cui l'energia prodotta sotto forma di ATP non è molta ma l'aumento di AMP porta a varie conseguenze. L'AMP a livello muscolare funziona da indicatore di richiesta energetica stimolando: l'espressione di GLUT-4 sulle membrane per l'internalizzazione di glucosio; l'internalizzazione di acidi grassi; la glicolisi; e la glicogenolisi.

44. Descrivi il meccanismo di funzionamento del sistema ATP-fosfocreatina.

Il sistema ATP-fosfocreatina è un metodo che alcune cellule sono in grado di sfruttare per immagazzinare energia. L'energia viene immagazzinata sotto forma di fosfocreatina che viene utilizzata per donare un fosfato ad una molecola di ADP da parte della creatin chinasi rilasciando una molecola di ATP.

una di creatina.45. Illustra in che modo viene smaltito e riciclato il lattato prodotto dalla glicolisi anaerobica effettuata dalle cellule muscolari di tipo II durante l'intenso esercizio di contrazione muscolare.

Il lattato prodotto dalle cellule muscolari di tipo II durante un intenso esercizio fisico viene smaltito generalmente dalle fibre muscolari di tipo I dove, contrariamente alle fibre muscolari di tipo II, i livelli di NADH rispetto al NAD+ sono bassi e spostano il bilancio della reazione catalizzata dalla lattato deidrogenasi verso il piruvato che può essere utilizzato per produrre energia in maniera aerobica.

46. A quale destino va incontro il piruvato in condizioni anaerobiche nei lieviti? Argomenta la tua risposta.

Il piruvato in condizioni anaerobiche nei lieviti va incontro a fermentazione alcolica. La fermentazione alcolica è necessaria per ripristinare il NAD+ da utilizzare per compiere la glicolisi. Il meccanismo di fermentazione alcolica è diviso in

peso molecolare e infine il foglio di dinitrocellulosa. Questo sandwich viene poi immerso in un tampone di trasferimento che permette alle proteine di migrare dal gel al foglio di dinitrocellulosa. Successivamente, il foglio di dinitrocellulosa viene trattato con anticorpi primari specifici per la proteina di interesse. Gli anticorpi primari si legano alle proteine target presenti sul foglio di dinitrocellulosa. Dopo un lavaggio per rimuovere gli anticorpi non legati, si aggiungono gli anticorpi secondari marcati con un segnale visibile, come un enzima o un fluoroforo. Gli anticorpi secondari si legano agli anticorpi primari, permettendo di rilevare la presenza delle proteine di interesse. Infine, le proteine rilevate vengono visualizzate utilizzando una reazione chimica che produce un segnale visibile, come una colorazione o una fluorescenza. Questo segnale può essere registrato e analizzato per determinare la presenza e l'espressione delle proteine specifiche. Il western blotting è una tecnica molto utilizzata in biologia molecolare e biochimica per studiare la presenza e l'espressione di proteine specifiche in campioni biologici.Il pesomolecolare della SDS-PAGE, il foglio di nitrocellulosa, un altro foglio di carta da filtro, un altro strato di tessuto spugnoso ed un ultimo supporto di plastica.