Corpi chetonici.

Per ripetere per l'imminente esame di biochimica ho deciso di fare una serie di post sugli argomenti trattati. Perdonate eventuali imprecisioni.

Corpi chetonici.

L'acetil CoA, nell'uomo, può entrare nel ciclo dell'acido citrico oppure formare i corpi chetonici, che sono: acetone, acetoacetato e -idrossibutirrato.

Si tratta di fonti di energia importanti per i tessuti periferici. Sono solubili in acqua, non richiedono lipoproteine per essere trasportati, si formano nel fegato quando aumenta la concentrazione di Acetil CoA e sono utilizzati da muscoli, cuore, rene e cervello in proporzione alla loro concentrazione.

Il diabete mellito non trattato e il digiuno prolungato provocano una iper-produzione di corpi chetonici.

Concludiamo così queste pillole di biochimica. Spero possano esservi utili.

Metabolismo dei trigliceridi.

Per ripetere per l'imminente esame di biochimica ho deciso di fare una serie di post sugli argomenti trattati. Perdonate eventuali imprecisioni. 

Metabolismo dei trigliceridi.

Per trigliceride si intende un estere del glicerolo con tre acidi grassi. Le apolipoproteine sono capaci di legare lipidi e sono deputate al trasporto di colesterolo e trigliceridi attraverso la circolazione. I chilomicroni sono lipoproteine di minor densità e maggior diametro, raccolgono trigliceridi e colesterolo introdotti con la dieta a livello dell'intestino tenue. Sulla membrana delle goccioline lipidiche contenute negli adipociti è presente la perilipina. Una bassa concentrazione di glucosio permette il rilascio del glucagone, che attiva la protein chinasi A, che fosforila e attiva la lipasi ormone sensibile e la perilipina che così consente l'accesso della lipasi sulla superficie della goccia lipidica. I trigliceridi sono idrolizzati in acidi grassi e glicerolo e lasciano l'adipocita. Gli acidi grassi si legano all'albumina e sono trasportati dal flusso sanguigno, per poi entrare nei miociti.

Vie di ingresso del glicerolo prodotto.

I reazione:

Catalizzata dalla glicerolo chinasi, enzima appartenente alla classe delle fosfotransferasi.

Glicerolo+ ATP ----> Glicerolo 3-fosfato+ ADP.

II reazione:

Catalizzata dalla glicerolo 3-fosfato deidrogenasi, enzima appartenente alla classe delle ossidoreduttasi.

Glicerolo 3-fosfato+ NAD⁺----> Diidrossiacetone fosfato + NADH.

III reazione:

Catalizzata dalla triosofosfatoisomerasi, enzima appartenente alla classe delle isomerasi.

Diidrossiacetone fosfato----> Gliceraldeide 3-fosfato.

La gliceraldeide 3-fosfato è così pronta per entrare nella via glicolitica.

Metabolismo degli acidi grassi.

Gli acidi grassi con non più di 12 atomi di C possono entrare liberamente nei mitocondri. Quelli con più di 14 C devono subire tre reazioni enzimatiche: sistema navetta carnitina. La carenza di carnitina conduce a una ridotta capacità dei tessuti di utilizzare gli acidi grassi come combustibili.

Mediante l'acil CoA sintetasi si forma acil CoA, che reagisce con la carnitina e mediante l'acilcarnitina transferasi I, un enzima che si trova sulla membrana mitocondriale esterna, viene convertito in acil carnitina. L'acido grasso può così attraversare la membrana mitocondriale interna e mediante l'enzima carnitina aciltransferasi II perde CoA e torna carnitina, per poi uscire dal mitocondrio.

Ossidazione degli acidi grassi.

Consiste di tre fasi:

1. La lunga catena degli acidi grassi è ossidata e rotta in unità a due atomi di carbonio sotto forma di acetil CoA. Processo che viene chiamato -ossidazione.
2. Gli acetil CoA vengono ossidati a CO₂ nel ciclo dell'acido citrico.
3. Gli elettroni sottratti sono trasferiti all'ossigeno nella catena respiratoria.

-ossidazione.

I reazione:

Catalizzata dall'enzima acil CoA deidrogenasi, enzima appartenente alla classe delle ossidoreduttasi.

Acil Coa+FAD ----> trans-enoyl-CoA+FADH2.

II reazione:

Catalizzata dall'enzima trans-enoyl-CoA idratasi, enzima appartenente alla classe delle idrolasi.

Trans-enoyl-CoA ----> -idrossiacil-CoA

III reazione:

Catalizzata dall'enzima idrossiacil-CoA deidrogenasi, enzima appartenente alla classe delle ossidoreduttasi.

-idrossiacil-CoA+ NAD⁺ ----> -chetoacil-CoA+NADH.

IV reazione:

Catalizzata dall'enzima tiolasi, enzima appartenente alla classe delle transferasi.

-chetoacil-CoA+ CoA----> Acil Coa+ Acetil Coa.

Una carenza di acil CoA deidrogenasi, disfunzione autosomica recessiva, porta a ipoglicemia ipochetotica, letargia, vomito, convulsioni e coma e può essere mortale in assenza di cure. È la causa di quella che viene definita “sindrome della morte in culla”.

Gli acidi grassi a catena dispari producono propionil CoA, che deve essere convertito in succinil CoA.

Destino dello ione ammonio e ciclo dell'urea.

Per ripetere per l'imminente esame di biochimica ho deciso di fare una serie di post sugli argomenti trattati. Perdonate eventuali imprecisioni.

Destino dello ione ammonio.

L'eccesso di NH₄⁺ deve essere eliminato perché risulta tossico per la cellula e dai tessuti deve essere trasportato al fegato per entrare nel ciclo dell'urea. Può essere trasportato dal torrente sanguigno sotto forma di glutammina, sintetizzata dalla glutammina sintetasi, con consumo di ATP. Una volta nel fegato, l'enzima glutamminasi converte la glutammina in glutammato e ione NH₄⁺.

Dal muscolo lo ione ammonio può essere trasportato anche sotto forma di alanina nel ciclo glucosio- alanina. Il glutammato trasferisce il gruppo amminico al piruvato con formazione di alanina e -chetoglutarato. Una volta che l'alanina è giunta nel fegato cede il gruppo amminico all'-chetoglutarato, formando piruvato e glutammato. Il glutammato è deamminato ossidativamente e produce lo ione NH₄⁺ che può entrare nel ciclo dell'urea, mentre l'altro prodotto è il piruvato, utilizzato nella gluconeogenesi.

Ciclo dell'urea.

Questo ciclo consiste di cinque reazioni, due mitrocondriali e due citoplasmatiche.

La reazione complessiva è: HCO₃^-+NH₄⁺ +3ATP+Aspartato+H₂O-->Urea+Acido fumarico+2ADP+AMP+2Pi+PPi. La reazione di per sé è piuttosto semplice, ma viene frazione perché piuttosto dispendiosa da un punto di vista energetico.

I reazione:

Reazione mitocondriale, catalizzata dalla carbammil fosfato sintetasi I, enzima appartenente alla classe delle ligasi.

HCO₃^-+NH₄⁺+2ATP--> Carbammil fosfato+ 2ADP+Pi.

II reazione:

Reazione mitocondriale, catalizzata dall'ornitina carbamiltransferasi, enzima appartenente alla classe delle transferasi.

Carbammil fosfato+ ornitina-----> Citrullina+ Pi.

III reazione:

Reazione citoplasmatica, catalizzata dall'argininsuccinato sintetasi, un enzima appartenente alla classe delle ligasi, con formazione di citrullil-AMP, come prodotto intermedio.

Citrullina+Aspartato+ATP--> Argininsuccinato+ AMP+ PPi.

IV reazione:

Reazione citoplasmatica, reversibile, catalizzata dall'argininsuccinato liasi, un enzima appartenente alla classe delle liasi.

Argininsuccinato <::::::::> Arginina+fumarato.

V reazione:

Reazione citoplasmatica, catalizzata dall'arginasi, enzima appartenente alla classe delle idrolasi.

Arginina+H₂O -----> Urea+ ornitina.

Il ciclo dell'urea può essere regolato a livello di tutti gli enzimi coinvolti. Deficit di tali enzimi portano ad iperammoniemia. Mancanza di carbammilfosfato sintetasi I porta ad iperammoniemia di tipo I, mancanza di ornitina carbammiltransferasi porta ad iperammoniemia di tipo II, mancanza di argininsuccinato sintetasi porta citrullinemia, mancanza di argininsuccinato liasi porta argininsuccinico aciduria, mentre mancanza di arginasi porta argininemia. 

 

Metabolismo delle proteine.

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Metabolismo delle proteine.

I carnivori traggono circa il 90% del loro fabbisogno energetico dall'ossidazione degli amminoacidi. Negli animali gli amminoacidi vanno incontro a degradazione ossidativa in tre circostanze:

1. Durante il turnover proteico, peculiarità delle proteine di andare incontro a un continuo processo di degradazione e sintesi. Tale processo è esteso (riguarda tutte le proteine), eterogeneo (avviene a velocità diversa per ogni proteina), intracellulare (avviene all'interno della cellula) e regolato (da fattori nutrizionali e ormoni). Richiede energia.
2. Se la dieta è ricca di proteine, quelle in eccesso sono metabolizzate. Ricordiamo che gli amminoacidi non possono essere immagazzinati.
3. Durante il digiuno prolungato o il diabete mellito non trattato le proteine diventano forma di energia e precursori in genere.

Il pancreas svolge un ruolo chiave nella sintesi delle proteine. Produce i precursori degli enzimi digestivi. I principali enzimi sono: carbossipeptidasi, amminopeptidasi, pepsina, tripsina e chimotripsina. Negli individui che hanno carenza di secrezione pancreatica la digestione e l'assorbimento dei grassi e delle proteine è incompleta.

Le proteine globulari sono degradate tutte ad amminoacidi liberi, mentre quelle fibrose solo parzialmente.

Negli eucarioti la degradazione delle proteine endogene generalmente avviene nei lisosomi, per azione di proteasi lisosomiali e nel citosol, per azione di proteasi ATP-dipendenti. Inoltre è generalmente segnalata dall'ubiquitina, piccola proteina che etichetta le proteine da degradare, che sono poi condotte al complesso multiproteico che è il proteasoma 26S. Il legame tra la proteina e l'ubiquitina richiede tre enzimi: l'enzima E₁, attivatore dell'ubiquitina, l'enzima E₂, coniugatore dell'ubiquitina, e l'enzima E₃, l'ubiquitina ligasi, che catalizza l'attacco al polipeptide da degradare.

La prima tappa del catabolismo è il distacco del gruppo amminico dall'amminoacido e il suo trasferimento a un chetoacido. Tale reazione è definita di transaminazione ed è catalizzata dall'amminotransferasi, o, più comunemente, transaminasi, che richiede il piridossalfosfato, derivante dalla vitamina B6, come gruppo prostetico.

Lo scheletro carbonioso delle proteine può avere diversi destini. Esistono amminoacidi glucogenici, che possono essere utilizzati nella gluconeogenesi, e amminoacidi cheotgenici, che partecipano alla formazione dei corpi chetonici. Tra gli amminoacidi glucogenici ci sono quelli che vanno a formare il piruvato (alanina, cisteina, glicina, serina, treonina e triptofano), l'-chetoglutarato (glutammato, arginina, glutammina, istidina e prolina), il succinil CoA (isoleucina, metionina, treonina e valina), il fumarato (fenilalanina e tirosina) e l'ossalacetato (asparagina e aspartato). Tra i chetogenici ci sono quelli che vanno a formare acetil CoA (isoleucina, leucina, treonina e triptofano) e acetoacetil CoA (leucina, lisina, fenilalanina, triptofano e tirosina).

Generalmente durante le reazioni di transaminazione è utilizzato l'-chetoglutarato, che è convertito in glutammato, che può essere deamminato ossidativamente con formazione di ione ammonio (NH₄⁺), nella reazione di deamminazione ossidativa, catalizzata dalla glutammato deidrogenasi, che richiede come cofattore NAD⁺ o NADP⁺.

Nella prossima lezione ci occuperemo del destino dello ione ammonio.

Amminoacidi e proteine.

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Amminoacidi.

Gli amminoacidi sono gli elementi costitutivi delle proteine e presentano un carbonio centrale, a cui sono legati un gruppo amminico (NH₂), un gruppo carbossilico (COOH), un atomo di idrogeno (H) e una catena laterale. Quelli conosciuti in natura sono attualmente 20.

In base alle caratteristica della catena laterale possiamo dividere gli amminoacidi in 5 gruppi:

• Apolari idrofobici: glicina, valina, leucina, isoleucina, metionina, prolina, alanina.
• Aromatici: triptofano, tirosina, fenilalanina.
• Polari sprovvisti di carica: serina, treonina, cisteina, glutammina, asparagina.
• Basici: istidina, arginina, lisina.
• Acidi: acido aspartico e acido glutammico.

Il corpo umano è capace di sintetizzare gran parte degli amminoacidi, tranne 9, che vengono definiti essenziali e devono essere necessariamente introdotti mediante la dieta, che sono: metionina, triptofano, leucina, isoleucina, istidina, treonina, valina, lisina, fenilalanina

Proteine.

Sono l'espressione dell'informazione genica. Polimeri di amminoacidi, legati da un legame peptidico, legame di tipo covalente, mediante processo di condensazione tra gruppo amminico, con carattere basico, e gruppo carbossilico, di carattere acido.

Presentano quattro strutture: primaria, secondaria, terziaria e quaternaria.

La struttura primaria ci dà informazioni sulla sequenza specifica degli amminoacidi sulla catena peptidica e sul numero stesso delle catene. Determina da sola il ripiegamento della proteina.

La struttura secondaria fornisce informazioni sulla conformazione spaziale delle catene. Mediante legami a idrogeno tra i gruppi amminici e carbossilici abbiamo tre tipi principali di strutture secondaria: l'-elica, il foglietto -pieghettato e il ripiegamento-.

La struttura terziaria fornisce informazioni sulla configurazione tridimensionale completa, consentita da ponti di solfuri o forze di Van der Waals.

La struttura quaternaria non è presenta in tutte le proteine e deriva dall'associazione di due o più unità polipeptidiche, unite da legami deboli.

Le proteine possono essere fibrose o globulari. Le proteine fibrose presentano catene polipeptidiche disposte in fasci o foglietti, che hanno per lo più funzioni biomeccaniche e strutturali, come il collagene o l'elastina. Nelle proteine globulari le catene polipeptidiche tendono ad avvolgersi su se stesse e hanno funzioni per lo più biologiche, come enzimi, molti ormoni, tossine e anticorpi.

Via del pentoso fosfato.

Per ripetere per l'imminente esame di biochimica ho deciso di fare una serie di post sugli argomenti trattati. Perdonate eventuali imprecisioni.

Via del pentoso fosfato.

Via di ossidazione del glucosio alternativa alla glicolisi. È indispensabile per la sintesi di equivalenti riducenti, sotto forma di NADPH, per le biosintesi riduttive all'interno delle cellule. Serve a rifornire la cellula di ribosio 5-fosfato, precursore per la sintesi di nucleotidi e acidi nuclei e per la produzione di eritrosio 4- fosfato, precursore fondamentale per la sintesi di amminoacidi e vitamina B6. È una via citoplasmatica.

Presenta due fasi: una ossidativa, con generazione di due molecole di NADPH e una molecola di ribosio 5-fosfato, e una non ossidativa, in cui il ribulosio 5-fosfato è utilizzato per sintetizzare nuovamente glucosio 6-fosfato, mediante enzimi quali la transchetolasi, che richiede tiaminapirofosfato come coenzima, e la transaldolasi.

Fase ossidativa:

I reazione:

Reazione irreversibile di ossidazione, catalizzata dalla glucosio 6-fosfato deidrogenasi, enzima appartenente alla classe delle ossidoreduttasi.

Glucosio 6-fosfato+ NADP -----> 6-fosfogluconolattone+ NADPH.

II reazione:

Reazione irreversibile di idratazione, catalizzata dalla lattonasi.

6-fosfogluconolattone-----> gluconato 6-fosfato.

III reazione:

Reazione irreversibile di decarbossilazione ossidativa, catalizzata dalla gluconato 6-fosfato deidrogenasi, enzima appartenente alla classe delle ossidoreduttasi.

Gluconato 6-fosfato -----> Ribulosio 5-fosfato.

IV reazione:

Reazione irreversibile di isomerizzazione, catalizzata dalla fosfopentosioisomerasi, enzima appartenente alla classe delle isomerasi.

Rubolsio 5-fosfato -----> Ribosio 5-fosfato.

L'alta concentrazione di NADPH, di ADP e AMP inibisce la glucosio 6-fosfato deidrogenasi, così il glucosio 6-fosfato è più disponibile per la glicolisi, mentre l'alta concentrazione di ATP la attiva.

Gluconeogenesi.

Per ripetere per l'imminente esame di biochimica ho deciso di fare una serie di post sugli argomenti trattati. Perdonate eventuali imprecisioni.

Gluconeogenesi.

Quando il glucosio scarseggia può essere sintetizzato da precursori non saccaridici (lattato, piruvato, glicerolo, alcuni amminoacidi) mediante la gluconeogenesi, “sintesi di nuovo glucosio”. Tale processo avviene nel fegato e poco nel rene ed è prevalentemente citoplasmatico, tranne che per la prima reazione, che è mitocondriale. Costa di dieci reazioni, sette delle quali sono in comune con la glicolisi, ma non possiamo pensare alla gluconeogenesi come a un processo contrario della glicolisi, sebbene le reazioni in comune siano catalizzate dagli stessi enzimi. È piuttosto dispendioso dal punto di vista energetico.

Reazione complessiva:

2C₃H₄O₃+4ATP+2GTP+2NADH+2H⁺+6H₂O---> C₆H₁₂O₆+4ADP+2GDP+2NAD⁺+6Pi.

I reazione (I deviazione dalla glicolisi):

Reazione irreversibile, mitocondriale, anaplerotica per rifornire il ciclo dell'acido citrico di ossalacetato, catalizzata dalla piruvato carbossilasi, che richiede biotina come coenzima.

Piruvato+CO₂+ATP----> Ossalacetato+ADP+Pi.

II reazione:

Reazione reversibile, d'ora in poi saranno tutte reazioni citoplasmatiche, catalizzata dalla fosfoenolpiruvato carbossichinasi, enzima appartenente alla classe delle liasi.

Ossalacetato+GTP <:::::::> Fosfoenolpiruvato+GDP+CO₂.

III reazione:

Reazione reversibile, catalizzata dall'enolasi, enzima appartenente alla classe delle liasi.

Fosfoenolpiruvato <:::::::> 2-fosfoglicerato.

IV reazione:

Reazione reversibile, catalizzata dalla fosfoglicerato mutasi, un enzima appartenente alla classe delle isomerasi.

2-fosfoglicerato <:::::::> 3- fosfoglicerato.

V reazione:

Reazione reversibile, catalizzata dall'ezima fosfoglicerato chinasi, appartenente alla classe delle transferasi.

3- fosfoglicerato+ ATP <:::::::> 1,3-bisfosfoglicerato+ ADP.

VI reazione:

Si tratta di una reazione reversibile catalizzata dalla gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi, enzima appartenente alla classe delle ossidoreduttasi, NADH dipendente.

1,3-bisfosfoglicerato+NADDH₂ <:::::::> Gliceraldeide 3-fosfato+ NAD⁺.

VII reazione:

Reazione reversibile, catalizzata dalla triosofosfatoisomerasi, enzima appartenente alla classe delle isomerasi.

Gliceraldeide 3-fosfato<:::::::> Diidrossi acetone fosfato.

VIII reazione:

Reazione reversibile, catalizzata dall'aldolasi, enzima appartenente alla classe delle liasi.

Diidrossi acetone fosfato <:::::::> Fruttosio 1,6-bisfosfato.

IX reazione (seconda deviazione dalla glicolisi):

Reazione irreversibile, catalizzata dalla fruttosio 1,6 bisfosfatasi, controllata allostericamente dal citrato.

Fruttosio 1,6-bisfosfato -----> Fruttosio 6-fosfato.

Il fruttosio 6-fosfato viene convertito a glucosio 6-fosfato mediante fosfoglucoisomerasi.

X reazione (terza deviazione dalla glicolisi):

Reazione irreversibile, catalizzata dalla glucosio 6-fosfatasi.

Glucosio 6-fosfato -----> Glucosio.

La regolazione della gluconeogenesi è determinata principalmente dal livello di glucagone in circolo e dalla disponibilità di substrati gluconeogenici.

Glicogenosintesi e Glicogenolisi.

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Glicogeno sintesi.

Il glicogeno è un omopolimero del glucosio. Si tratta di un polisaccaride ramificato, fonte di riserva energetica, che oltre a legami (1->4) presenta anche legami (1->6).

La sintesi del glicogeno avviene nel citoplasma di tutti i tessuti animali, ma in special modo nel fegato e nel muscolo.

Il glucosio presente nella cellula viene fosforilato a glucosio 6-fosfato, con consumo di ATP. Tale reazione è catalizzata dalla glucochinasi, isoenzima dell'esochinasi, che abbiamo incontrato nella glicolisi. Successivamente il glucosio 6-fosfato viene isomerizzato a glucosio 1-fosfato, la reazione è catalizzata dalla fosfoglucomutasi. Infine dal glucosio 1-fosfato, con consumo di UTP e con l'azione catalizzatica della UDP glucosio pirofosforilasi si formano UDP-glucosio e PPi. Il pirofosfato è rapidamente idrolizzato da una pirofosfatasi, mentre l'UDP glucosio è il donatore di unità di glucosio nella sintesi del glicogeno.

La Glicogenina è una proteina che funge da innesco per l'inizio della sintesi del glicogeno. Presenta un residuo di tirosina al quale si lega l'UDP-glucosio. La glicogeno sintasi catalizza il trasferimento di un residuo di UDP- glucosio a un'estremità non riducente di una molecola di glucosio, formando il legame (1->4).

I legami (1->6) sono formati dall'enzima ramificante.

La glicogeno sintesi può essere regolata sia allostericamente che mediante modificazione covalente ed è ormone dipendente, è l'insulina a stimolare la sintesi del glicogeno.

Per quanto riguarda la regolazione allosterica il glucosio 6-fosfato e l'ATP sono modulatori positivi, mentre l'AMP è negativo.

Mentre la modificazione covalente riguarda la glicogeno sintasi: se l'enzima è fosforilato la sua azione è inibita, mentre la defosforilazione lo attiva.

Glicogenolisi.

La glicogeno fosforilasi rimuove residui di glucosio dalle estremità non riducenti mediante fosforilisi. Parte dell'energia del legame glicosidico è conservata nell'estere fosforico del glucosio 1-fosfato. L'enzima lavora sino a raggiungere la quarta unità di glucosio prima di una ramificazione.

L'enzima deramificante ha attività transferasica e sposta tre residui di glucosio dalla catena della ramificazione a un'altra catena, lasciando un solo residuo di glucosio legato con legame (1->6). Attività (1->6) glicosidica, catalizza l'idrolisi del legame (1->6) glicosidico rilasciando una molecola di glucosio.

La fosfoglucomutasi catalizza la reazione di conversione del glucosio 1-fosfato a glucosio 6- fosfato che così può entrare nella glicolisi o nella via dei pentosi fosfati.

La glicogenolisi è regolata in vari modi. Nel muscolo scheletrico la glicogeno fosforilasi è attivata da AMP e inattivata da ATP e glucosio 6-fosfato.

Nel fegato è inattivata dal glucosio.

Può essere regolata anche mediante fosforilazione: fosforilasi b, non fosforilata e inattiva; fosforilasi a, fosforilata e attiva. La fosforilazione dipende da glucagone, adrenalina e insulina.

Fosforilazione ossidativa.

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Fosforilazione ossidativa.

Si tratta della fase finale della respirazione cellulare. I coenzimi ridotti durante le reazioni ossidative vengono ossidati nella catena di trasporto degli elettroni, sistema di complessi proteici (I, II, III e IV) localizzati nella membrana mitocondriale interna. Tre di questi complessi sono ossidoreduttasi che pompano protoni, cioè generano un gradiente di protoni attraverso la membrana mitocondriale interna. Il gradiente è una fonte di energia libera dissipata quando i protoni passano nuovamente attraverso la membrana mitocondriale interna, tramite il complesso ATP sintasi. È in questo processo che si forma ATP.

Catena di trasporto degli elettroni.

Tranne il coenzima Q, tutti i componenti della catena di trasporto sono proteine. Possono fungere da enzimi, come le deidrogenasi, possono contenere centri ferro-zolfo o anelli porifirinici, come i citocromi, oppure contenere rame, come il complesso citocromo a+a₃.

1. Il NAD⁺ è ridotto a NADH mediante deidrogenasi, che che rimuovono due atomi di idrogeno. Si formano NADH e un protone libero H⁺.
2. Il protone libero e lo ione idruro si trasportato dal NADH si trasferiscono alla NADH deidrogenasi (complesso I), a cui è saldamente legata una molecola di FMN, che accetta i due atomi di idrogeno diventando FMNH₂. Contiene anche centri ferro-zolfo, necessari per il trasferimento degli elettroni all'ubichinone, o coenzima Q.
3. Il coenzima Q può accettare atomi di idrogeno sia dal FMNH₂ sia dal FADH₂, complesso II.
4. I restanti componenti sono citocromi. Tutti contengono un gruppo eme in cui è possibile convertire reversibilmente lo ione ferrico (Fe³⁺) a ione ferroso (Fe²⁺).

La catena respiratoria può essere inibita da 2,4-dinitrofenolo, dicumarolo e tiroxina.

Sintesi ATP.

Il V complesso è quello dell'ATP sintasi, pompa protonica di tipo F costituita da due strutture dette F₀, proteina integrale della membrana mitocondriale interna che costituisce il canale per il passaggio dei protoni, che forniscono l'energia per la sintesi di ATP ed è costituita da una subunità a, due b e 14 c, e F₁, proteina periferica, costituita da tre subunità , tre subunità , con al centro una subunità .

Il rientro dei protoni libera energia che viene utilizzata per indurre la rotazione delle subunità di ATP sintasi. L'energia meccanica prodotta genera un cambio nella conformazione delle subunità che determina la catalisi rotazionale.

Ciclo dell'acido citrico.

Per ripetere per l'imminente esame di biochimica ho deciso di fare una serie di post sugli argomenti trattati. Perdonate eventuali imprecisioni.

Ciclo dell'acido citrico.

Tra i destini del piruvato prodotto dalla glicolisi c'è quello di essere prima ossidato ad Acetil CoA per poi entrare nel ciclo dell'acido citrico, o ciclo degli acidi tricarbossilici, o, in maniera più imprecisa, ciclo di Krebs. (Krebs ha anche scoperto il ciclo dell'urea, pertanto parlare di ciclo di Krebs non specifica di quale dei due si stia parlando).

L' insieme di reazioni che portano alla formazione di Acetil CoA partendo dal piruvato si chiama decarbossilazione ossidativa ed è catalizzato dal complesso della piruvato deidrogenasi, che consta di tre enzimi ed è inibita dai prodotti della reazione che catalizza, l'Acetil CoA e il NADH. Il primo enzima, E₁, è la piruvato deidrogenasi, che richiede tiamina pirofosfato come coenzima, il secondo, E₂, è la diidrolipoil transacetilasi, che richiede acido lipoico e CoA come coenzimi, mentre il terzo, E₃, è la diidrolipoil deidrogenasi che richiede FAD e NAD+ come coenzimi.

Ora l'Acetil CoA è pronto per entrare nel ciclo dell'acido citrico, processo anfibolico che si svolge nella membrana mitocondriale interna e consta di otto reazioni.

La reazione netta è:

Acetil CoA+ 3NAD⁺+FAD+GDP+Pi+2H₂O----> CoA+3NADH+FADH₂+GTP+3H⁺+2CO₂.

I reazione:

Reazione di condensazione, irreversibile, catalizzata dalla citrato sintasi, enzima appartenente alla classe delle transferasi.

Ossalacetato+ Acetil CoA+ H₂ -----> Citrato+ CoA.

II reazione:

Reazione di isomerizzazione, reversibile, catalizzata dall'aconitasi, enzima appartenente alla classe delle isomerasi.

Citrato <:::::::> Isocitrato.

III reazione:

Decarbossilazione ossidativa, irreversibile, catalizzata dall'isocitrato deidrogenasi, enzima appartenente alla classe delle ossidoreduttasi che richiede NAD⁺.

Isocitrato+ NAD⁺ -----> -chetoglutarato+ NADH+CO₂+H⁺.

IV reazione:

Decarbossilazione ossidativa, irreversibile, catalizzata dal complesso -chetoglutarato deidrogenasi, enzima appartenente alla classe delle ossidoreduttasi che richiede NAD^+.

-chetoglutarato+ NAD⁺ +CoA -----> Succinil CoA+CO₂+NADH+H⁺.

V reazione:

Reazione di fosforilazione, reversibile, catalizzata dalla succinil CoA sintetasi, enzima appartenente alla classe delle ligasi.

Succinil CoA+ GDP+ Pi <:::::::::> Succinato+ GTP.

VI reazione:

Reazione di ossidazione, reversibile, catalizzata dalla succinato deidrogenasi, una flavoproteina.

Succinato+ FAD <::::::> Fumarato+ FADH_2.

VII reazione:

Reazione di idratazione, reversibile, catalizzata dalla fumarato idratasi, enzima appartenente alla classe delle liasi.

Fumarato+ H2O <::::::> Malato.

VIII reazione:

Reazione di ossidazione, reversibile, catalizzata dalla malato deidrogenasi, enzima appartenente alla classe delle ossidoreduttasi, richiede NAD⁺ .

Malato+ NAD⁺ <::::::> Ossalacetato+ NADH+H⁺.

Gli intermedi di questo ciclo possono essere sottratti per svolgere altre funzioni all'interno della cellula e riottenuti attraverso reazioni definite anaplerotiche.

Il ciclo è regolato a livello della isocitrato deidrogenasi, stimolata dalla presenza di ADP e inibita da altra concentrazione di NADH e ATP, e a livello della -chetoglutarato deidrogenasi, inibita dai prodotti della reazione che catalizza, succinil CoA e NADH, ma anche da un'alta concentrazione di ATP, che inibisce anche l'attività della citrato sintasi. 

Glicolisi.

Per ripetere per l'imminente esame di biochimica ho deciso di fare una serie di post sugli argomenti trattati. Perdonate eventuali imprecisioni.

Glicolisi.

La glicolisi è una delle vie metaboliche del glucosio, mediante la quale questo composto a sei atomi di carbonio viene ossidato a due molecole di piruvato, composto a tre atomi di carbonio. Si tratta di un processo anaerobico che avviene nel citoplasma di tutte le cellule e consta di dieci reazioni. Può essere divisa in due fasi: la prima comprende le prime cinque reazioni e si tratta di una fase di investimento energetico, in cui si consumano due molecole di ATP e il glucosio è scisso in due molecole di gliceraldeide 3-fosfato, mentre la seconda è la fase di recupero energetico in cui le molecole di gliceraldeide 3-fosfato sono convertite in due molecole di piruvato e si formano 4 molecole di ATP.

La reazione complessiva è: C₆H₁₂O₆+2Nad⁺+2ADP+2Pi-----> 2C₃H₄O₃+2Nadh+2ATP+2H₂O+2H⁺.

Fase di investimento:

I reazione:

Si tratta di una reazione irreversibile, catalizzata dall'esochinasi, un enzima che catalizza la fosforilazione di altri esosi, tra cui fruttosio e mannosio, che ha un'elevata affinità per il glucosio. Glucosio+ ATP----> Glucosio 6- fosfato+ ADP.

II reazione:

Reazione reversibile, catalizzata dalla fosfoglucosioisomerasi, enzima appartenente alla classe delle isomerasi.

Glucosio 6-fosfato <::::::::::> Fruttosio 6-fosfato.

III reazione:

Reazione irreversibile, catalizzata dalla fosfofruttochinasi 1, enzima appartenente alla classe delle transferasi e che controlla allostericamente questa via metabolica. È inibita da un'alta concentrazione di ATP mentre è attivata da una scarsa concentrazione di ATP.

Fruttosio 6-fosfato +ATP ----> Fruttosio 1,6-bisfosfato+ ADP.

IV reazione:

Reazione reversibile, catalizzata dall'aldolasi, enzima appartenente alla classe delle liasi.

Fruttosio 1,6 bisfosfato <::::::::::> gliceraldeide 3-fosfato+ diidrossiacetone fosfato.

V reazione:

Reazione reversibile, catalizzata dalla triosofosfatoisomerasi, enzima appartenente alla classe delle isomerasi. Viene definita interconversione dei triosi fosfato.

Diidrossi acetone fosfato <::::::::::> Gliceraldeide 3-fosfato.

Fine della fase di investimento. Un esoso è stato: fosforilato, isomerizzato e scisso in due triosi fosfati interconvertibili.

Fase di recupero:

VI reazione:

Si tratta di una reazione reversibile catalizzata dalla gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi, enzima appartenente alla classe delle ossidoreduttasi, NADH dipendente.

Gliceraldeide 3-fosfato+ Pi <::::::::> 1,3-bisfosfoglicerato.

VII reazione:

Reazione reversibile, catalizzata dall'ezima fosfoglicerato chinasi, appartenente alla classe delle transferasi. Si tratta della prima reazione in cui si produce ATP.

1,3-bisfosfoglicerato+ ADP <::::::::> 3-fosfoglicerato+ ATP.

VIII reazione:

Reazione reversibile, catalizzata dalla fosfoglicerato mutasi, un enzima appartenente alla classe delle isomerasi.

3- fosfoglicerato <:::::::> 2- fosfoglicerato.

IX reazione:

Reazione reversibile, catalizzata dall'enolasi, enzima appartenente alla classe delle liasi.

2-fosfoglicerato <::::::::> fosfoenolpiruvato.

X reazione:

Reazione irreversibile, catalizzata dalla piruvato chinasi, un enzima appartenente alla classe delle liasi. È durante questa reazione che si produce la seconda molecola di ATP.

Fosfoenolpiruvato+ADP ----> Piruvato+ ATP.

Le molecole piruvato prodotte possono essere ossidate ad Acetil CoA per entrare poi nel ciclo dell'acido citrico, oppure essere fermentato, in condizioni di anaerobiosi, a lattato durante un'intensa contrazione muscolare o negli eritrociti oppure ad alcol nei lieviti.

Enzimi e cinetica enzimatica.

Per ripetere per l'imminente esame di biochimica ho deciso di fare una serie di post sugli argomenti trattati. Perdonate eventuali imprecisioni.

Enzimi e inibizione enzimatica.

Per enzima si intende un catalizzatore biologico capace di aumentare la velocità di reazione e che rimane inalterato alla fine di essa. Nella sua struttura terziaria presenta il sito attivo, regione specifica che lega il substrato.

Possiamo dividere gli enzimi in sei classi:

• Ossidoreduttasi, che catalizzano reazioni di ossido-riduzione,
• Transferasi, che permettono trasferimenti di gruppi contenenti C, N o P,
• Liasi, che permettono scissione di legami C-C, C-S e alcuni C-N,
• Ligasi, che permettono la formazione di legami C-O, C-N o C-S,
• Idrolasi, che scindono legami con addizione di acqua,
• Isomerasi, che catalizzano reazioni di isomerizzazione.

Molti enzimi hanno bisogno di una molecola che renda possibile la loro attività catalitica. Questa molecola è definita coenzima nel caso si tratti di una molecola biologica, oppure cofattore o gruppo prostetrico nel caso in cui si tratti di uno ione metallico o inorganico.

L'attività di un enzima può essere inibita in modo reversibile o irreversibile.

In caso di inibizione irreversibile l'inibitore si lega covalentemente all'enzima, distruggendone alcuni gruppi funzionali, impedendone così per sempre la propria attività catalitica.

In caso di inibizione reversibile l'inibitore si lega in modo non covalente all'enzima e una volta allontanato da esso non influisce più sulla sua attività.

Ci sono tre tipi di inibizione reversibile:

• Competitiva, l'inibitore compete con il substrato per il legame al sito attivo,
• Non competitiva, l'inibitore si lega a un sito distinto da quello che lega il substrato,
• Incompetitiva, l'inibitore si lega solo al complesso enzima-substrato.

Esistono degli enzimi allosterici, con struttura quaternaria, che possiedono oltre al sito attivo anche un sito regolatore in un'altra subunità a cui s lega l'effettore (o modulatore), definito sito allosterico. Questi enzimi non seguono la cinematica di Michaelis e Menten. (Della quale parleremo più avanti).

Esistono inoltre degli isoenzimi, enzimi che catalizzano la stessa reazione, ma presentano diversa struttura chimica e diverse proprietà chimico-fisiche. L'esempio maggiore sono l'esochinasi, enzima ubiquitario, e la glucochinasi, propria delle cellule epatiche.

Cinematica enzimatica.

L'equazione di Michaelis e Menten descrive l'andamento della velocità di una reazione catalizzata da enzimi, al variare della concentrazione del substrato e dell'enzima.

Spiega come all'aumentare, anche di poco, la concentrazione del substrato disponibile all'enzima, la velocità di reazione aumenti vertiginosamente fino al raggiungimento di Vmax.

La Km (costante di Michaelis e Menten) corrisponde alla concentrazione di substrato in corrispondenza della quale V₀ è metà della velocità massima ed è l'indice di affinità tra enzima e substrato. Maggiore è la Km, minore sarà l'affinità e viceversa.

Si tratta dell'equazione di un'iperbole rettangolare.

V₀= Vmax [S]

        ------------      

         Km+ [S]

Si tratta tuttavia di valori approssimativi e variabili da un enzima all'altro. Pertanto è stato elaborato da Lineweaver e Burk il diagramma omonimo, o dei doppi reciproci, che definisce l'equazione di una retta è permette di ottenere valori più precisi.

1 Km           1                1

-----     = ------- --- + --------                     

V₀           Vmax S     Vmax

Taylor Swift ai 58^ Grammy Awards.

Questa notte si è svolta a Los Angeles la cerimonia dei Grammy Awards. La cantante Taylor Swift si è presentata sul Red Carpet con un nuovo look: corto caschetto con frangetta e con indosso un crop top del marchio Versace.
La Swift è salita a quota 10 Grammy vincendo 3 dei 7 premi a cui era candidata: Best pop vocal album (l'unica artista ad aver vinto sia per un album country che per uno pop) e Album of the year (la prima e unica donna ad averlo vinto due volte) per 1989 e Best music video per Bad Blood. Si è anche esibita con il suo ultimo singolo Out of the woods e, al momento del ritiro del premo per l'album dell'anno, ha, in maniera sottile, risposto alle recenti offese contenute nella canzone Famous di Kanye West ("Mi sento ancora come se Taylor mi dovesse del sesso. Perché? Io ho reso quella stronza famosa") in questo modo: "E in qualità di prima donna a vincere Album of the Year ai Grammy per due volte, vorrei dire a tutte le giovani donne là fuori: ci saranno persone lungo la strada che cercheranno di sminuire il vostro successo o di prendersi i meriti dei vostri traguardi o della vostra fama. Ma se vi concentrerete semplicemente sul lavoro e non permetterete a quelle persone di portarvi fuori strada, un giorno quando arriverete dove vorrete arrivare vi guarderete intorno e saprete che ce l’avrete fatta grazie a voi e alle persone che voi amate. E quella sarà la sensazione più bella del mondo. Grazie per questo momento". 

The Good Wife. Settima stagione. 7x13.

In questa puntata assistiamo al crollo nervoso di Alicia, ormai troppo scossa dalla rivelazione di Eli e incapace di comprendere che corso stia prendendo la sua vita. Sarà la sua socia, Lucca, la cui vita non è altrettanto rose e fiori, a tirarla su di morale, presentandosi come una delle sue amiche più fidate. Questo momento di sfogo permette ad Alicia di ricominciare e di vedere le cose in una nuova prospettiva. Abbiamo assistito anche al ritorno in scena del detective Jason Crouse, il cui rapporto con il nostro avvocato è diventato più stretto che mai.
Dal punto di vista giuridico le due socie prima intentano una causa ai danni di un giudice, poi sono vittime di una citazione per negligenza che rischia di buttarle sul lastrico. Cary Agos, per risolvere i suoi problemi finanziari, propone ancora una volta ad Alicia di tornare alla Lockhart/Agos/Lee, ma stavolta come associato Junior.
Cosa deciderà Alicia? Lo scopriremo nel prossimo episodio.

The Good Wife. Settima stagione. 7x12.

L'attività da casa di Alicia rischia di essere minata dal malcontento di alcuni condomini, ma l'intervento di Grace, che sembra aver ereditato parte della grinta materna, saprà salvare la situazione. Intanto il nostro avvocato è impegnato insieme a Lucca e a Cary Agos nella difesa di un vecchio cliente citato in giudizio dalla sua ormai ex casa discografica. Il processo non è facile e Alicia deve anche fare i conti con il rancore che prova nei confronti di Eli, ormai tornato ad essere il responsabile della campagna politica di Peter. Neanche l'intervento della figlia di lui, Marissa, riuscirà ad appianare dolorosa situazione.
Cary propone ad Alicia e a Lucca di lavorare per la Lockhart/Agos/Lee, per unire le capacità delle prime due con le infrastrutture delle quali sono dotati questi ultimi, ma Alicia rifiuta, ancora reduce dall'umiliazione subita.
Come si metteranno le cose per il nostro avvocato? Lo scopriremo nelle ultime 10 puntate della serie.