FOSFORILAZIONE OSSIDATIVAVedi immagini sul libro cercando i nomi dei composti

NADI nad possono accettare 2 elettroni(che poi cedono),ma prendono solo un protone,quindi resta un protone libero.I coenzimi reagiscono con gli enzimi in modo reversibile: i coenzimi si trasferiscono da un enzima all’altro.Ricorda nad è usato in reazioni di C che legano O.Nad è un anello piatto,quindi H sta sotto o sopra il piano: A side e B side.

FAD E FMNNucleotidi flavinici.Anche qui accettano e donano una coppia di elet.Presenta forme intermedie(semichinonica e ridotta): accetta un H alla volta (= ha 1 elettrone e un protone).Nela maggior parte dei casi si lega in maniera covalente all’enzima = reazione IRREVERSIBILE!(grande differenza dal nad che invece si lega in maniera reversibile).

La fosforilazione ossidativa si compone di 2 fasi:catena di trasporto di elettroni = catena respiratoria accoppiata alla fosforilazione ossidativa.Accoppata non signifca che avvengono contemporaneamente, ma che avvengono in maniera sequenziale: significa che uno non funziona senza l’altro processo.

TEORIA CHEMIOSMOTICADonatori di eletroni che provengono dal metabolismo ossidativo ,cedono gli equivalenti riducenti attraverso la catena di trasporto degli elettroni. Gli elettroni giungono su O2 ,che si riduce ad acqua(è ilprocesso che consuma acqua = ecco perché si chiama catena respiratoria).Come fa quest’energia ad essere usata per fare atp?NON SI USA ATP PER PRODURRE ATP.Peter mitchel propose la teoria chemiosmotica: processi che vedevano contemporanemante trasformazioni chimiche e trasferimento di protoni e elettroni ecc;il passaggio di elettroni in questa teoria, promuove il pompaggio attivo di H+ dalla matricemitocondriale allo spazio intermembrana.È un processo attivo contro gradiente: ci vuole energia fornita dal flusso degli elettroni creano il gradiente protonico: è un gradiente sia chimico (H+ sono più fuori) ma è anche elettrico: c’è un lato pos e un lato neg questo gradiente protonico è una forza motrice: energia usata dal ultimo complesso=atp sintasi.Si usano i complessi (invece che passare subito gli elettroni ad O) proprio per creare questo gradiente che serve alla sintesi di atp (si potrebbe ridurre direttamente O2 senza usare i complessi, ma cosi non crerei il gradiente protonico perché non avrei il flusso degli elettroni nei complessi).

IL MITOCONDRIO-La membrana esterna fa passare quasi tutto ciò che ha massa minore di 5 mila dalton.-La membrana interna è impermeabile invece anche ai protoni (quindi anche alle cose + piccole) ci vogliono quindi trasportatori per passare attraverso questa membrana interna(infatti quando si pompano H+ verso lo spazio intermembrana durante la catena respiratoria,questi H+ non si possono spostare da soli verso la matrice,ma ci vuole l’atp sintetasi!).

I mitocondri hanno un loro dna che trascrive le proteine mitocondriali, e le traduce.

Il mitocondrio è un comparto isolato: tutte le sue molecole sono selettivamente separate dagli altri componenti della cellula: es i suoi atomi di C, gli elettroni non escono liberamente dal mitocondrio.

Contiene proteine integrali di membrana.

La matrice contiene (leggi su slide o libro foto mitocondrio).I mitocondri non sono tutti uguali! Es la cellula muscolare possiede + mitocondri perché lo usa di + e qundi il mitocondrio possiede + creste di un mitocondrio di un altro tipo di cellula,ad es della pelle.

TRASPORTATORI DI ELETTRONICi vogliono reazioni redox per trasportare elet.La catena di trasporto è costituita da complessi = un complesso ha molte componenti :sicuramente alcune di qst sono proteiche e sono la mag parte; ci vogliono anche trasportatori di elet che facciano le redox, che sono: (slide)

ubichinone = o detto coenzima Q citocromi proteine Fe-S

Sapere come son fatti di struttura e come fanno a trasportare.

UBICHINONEHa un anello a 6 C.Nella forma completamente ox ha 2 gruppi chetonicinella forma completamente ridotta questi 2 gruppi diventano ossidrili(alcol).Ha coda con un gruppo ripetuto 10 volte nella maggior parte delle volte (lo leggo quindi coenzima Q10),ma questo gruppo si può ripetere anche un numero di volte diverso qst gruppo serve ad associarlo allam interna dei mitocondri.Come accetta elet?Parto dalla forma ox detta ubichinone scritto con Q: in totale accetta 2 H.Come fad, accetta un elet alla volta, perché può esistere nella forma radicalica=semichinonica(ha pallino).Quando acquista il primo idrogeno(nella forma di 1 protone e 1 elettrone) assume la forma semichinonica QH°; quando acquista anche il secondo idrogeno diventa ubichinolo (QH2).Reazioni REVERSIBILI (non come FAD) :si ox e si rid, accetta elet con la stessa cinetica.

CITOCROMILa protoporfirina 9 sta nell Hb (saper disegnare la struttura dell’anello protoporfirinico, ma non le catene laterali dei vari citocromi,sapere solo quali catene hanno i diversi tipi di citocromi).Tutti i citocromi hanno un tipico anello: tra loro cambiano per le catene laterali: es se ha cisteine sono citocromi C ( c’è c1,c2 hanno variazioni).Eme a: ha lunga catena.I citocromi hanno Fe che passa da +2 a + 3 per fare le redoxcioè è lui che accetta e cede gli elet.Il Fe nel Hb non passa mai a + 3, se no non funziona + (qui invece si e fa le redox).Nei citocromi,il Fe per passare da + 2 a + 3 e vice, perde e accetta 1 solo elet per volta. (noncome nad e fad che ne trasportano 2 per volta).I citocromi sono fluorescenti: pox assorbire la luce, distinguo i vari tipi di citocromi grazie alla loro capacità di assorbire la luce a una detemrinata lunghezza d’onda. Posso pure distinguere il loro stato di ossidazione.

PROTEINE FE-SRicorda che Aconitasi ha forma cubica, ha centro fe-s.La possibilità di trasferire elet è sempre grazie a Fe che si ox e rid anche qui.I centri fe-s trasferiscono sempre 1 elet alla volta.

I trasportatori vengono assemblati all’interno dei complessi.

Come prevedo in quale direzione si muovo gli elet? Tabella 19-2Si spostano verso i complessi con potenziale di riduzione + alto (= hanno maggiore capacitàa ridursi= a prendere elet).NAD è uno con il pot di rid + basso, O uno con il pot di rid + alto (infatti è lui l’ultimo accettore di elet della catena respiratoria).Manca fad nella tabella:visto che è legato covalentemente all’enzima, il suo pot di rid varia in base all’intorno proteico che ha (xqst non c’è nella tabella, bisgonerebbe fare un elenco solo per lui).Nad invece essendo libero mantiene lo stesso pot di rid.

In esperimenti, hanno lisato mitocondri per isolarne i complessi: hanno dimostrato in quale punto i trasportatori di elet potevano funzionare: li hanno chiamati 1 2 3 4 5 in base all’ordine di isolamento, poi in base alla reazione catalizzata li hanno denominati: nadh deidrogenasi ecc.(table 19-3).

Table 19-3I complessi hanno un numero vario di subunità proteiche (tra parentesi sono quelli dei batteri).Hanno individuato i gruppi prostetici che pox contenere.

I COMPLESSI DELLA CATENA RESPIRATORIACOMPLESSO 1 = NAD UBICHINONE OSSIDOREDUTTASISi chiama 1(è il primo ad esser stato isolato) ed è anche il primo della catena.Contiene FMN , centri Fe-s .Il nome + sistematico è NADH UBICHINONE OSSIDOREDUTTASI: prende gli eq riducenti da nadh e li trasferisce su ubichinone (che trasporta gli elettroni ricevuti al complesso successivo).Nella matrice mitocondriale, c’è nadh che cede elet a FMN(è un trasportatore di elettroni), che li passa al centro fe-s(un elet alla volta gli passa,xk ricorda che i centri fe-s pox trasportare 1 elet a volta) e quindi qst elet vengono raccolti dal coenzima Q che diventa QH2.Durante il trasferimento degli elet il complesso cambia forma.L’ultima parte del complesso ha un canale proteico che pompa 4 protoni dalla matrice allo spazio intermembrana, nel momento in cui passa gli elettroni: questi protoni derivano da

I 2 elet da nadh I 2 h presi dalla matrice mitocondriale (vedi slide).

COMPLESSO 2 =SUCCINATO DEIDROGENASIC’è anche nel krebs,ed era l’unico enzima associato alla membrana ed era l’unico che usava il fad.Nel krebs era rid a fadh2.Ricorda che FAD resta sempre legato covalentemente all’enzima: quindi non si stacca dalla succinato deidrogenasi qst FAD rilascia elettroni ai centri Fe-S della succinato deidrogenasi stessa.Quindi gli elet giungono al coenzima Q che diventa QH2.

Nad e fad cominciano da 2 punti diversi a dare i loro elet.

Il complesso 2 ha 4 subunità(A,B,C,D vesi slide).Ha centri fe-sHa un eme b

Qui manca il pompaggi di elet verso lo spazio intermembranaxk ha un pot di rid + basso.Il numero di atp prodotto è proporzionale al num di H+ pompati.

ALTRI SUBSTRATI CHE INTERVENGONO SUL COENZIMA Q:ACIL COENZIMA A DEDROGENASIFa parte della beta ossidazione: ox gli acidi grassi (è una via metabolica che vedremo + avanti,anche qst via avviene nei mitocondri).Usa fad come primo accettore di elet durante l’ox.Visto che fad non può muoversi, e l’enzima acil conzima a deidrogenasi è intermembana il tutto si trova vicino al coenzima q: il fad passa a lui gli elettroni.

GLICEROLO 3 FOSFATO DEIDROGENASIUsa glicerolo per fare redox.E’ un enzima che richiede FAD come coenzima.E’ associato alla membrana interna del mitocondrio.Prende elet dal glicerolo 3 fosfato citosolico, e li passa al coenzima q.

Tutti gli elettroni finiscono sul coenzima Q (vedi slide altri substrati passano elttroni):sono i 4 punti che passano gli elet al coenzima q.Riprendo coi complessi:COMPLESSO 3= UBICHINONE CITOCROMO C OSSIDOREDUTTASI Figura 19.6 ordine passaggio elettroni.Il coenzima q, a causa del suo pot di rid, può cedere elet solo al citocromo.

Il problema che il complesso 3 si trova ad affrontare è:Q può cedere 2 elet, ma citocromo ne prende 1 alla volta (2 immagini del complesso 3, una vecchia e una nuova, ma sono la stessa cosa).CoenzimaQ si lega alla zona centrale del complesso 3,in mezzo ai 2 citocromi b.Q(che è all’interno della membrana interna) passa gli elet al citocromo C(che si trova nello spazio intermembrana ,sopra il complesso 3).

Come fa Q a cedere gli elettroni al citocromo C=il ciclo Q?Ricorda che se ubichinone rilascia un elet a volta (necessario proprio xk ogni citocromo C accetta solo 1elettrone a volta) forma un radicale(il semichinone);è possibile che si formi un radicale?

Vedi reazione netta equazione del ciclo Q:HN sono gli H nella negative side =nella matrice HP sono gli H nella positive side = lo spazio intermembrana Quindi alla fine succede che:

1 QH2 viene ossidato 2 citocromi c1 vengono ridotti 4 H+ vengono pompati verso lo spazio intermembrana: 2 H+ vengono dal QH2; gli altri 2 H+

sono stati presi dalla matrice mitocondriale).

Il ciclo Q perà non avviene in un’unica reazione (è appunto un ciclo) ecco come avviene:Ricorda che gli elettroni erano entrati da quelle 4 vie ed erano stati accumulati tutti sul Q, diventato QH2 (da quel che ho capito ognuna delle 4 vie produce 1 QH2; quindi si ha una continua produzione di molecole QH2, che una alla volta migrano verso il complesso 3).QH2 è libero di muoversi nella membrana mitocondriale interna: quindi migra al complesso 3.Nel complesso 3 cosa fa?FASE 1:QH2 cede i suoi 2 H(atomi di idrogeno) come 2 elet e 2 H+(protoni):

i 2 H+ li pompa verso lo spazio intermembrana i 2 elet li deve cedere uno alla volta, xk i citocromi ne sanno prendere solo 1 alla volta (1

citocromo c deve quindi prima donare il suo elet per poterne accettare un altro). 1 elet lo cede al centro Fe-S che lo cede a emec1 (del citocromo c1) che lo cede al

citocromo C. l’altro elet lo cede a un coenzima Q (Q vuol dire che è ossidato;e non è il QH2 che sta

verso lo spazio intermembrana!) che si lega in basso rispetto a QH2. Q, ricevuto 1 elet, diventa radicale semichinonico.

Considera l’immagine del ciclo Q: in basso sito di legame per Q: Il radicale semichinonico resta legato al suo sito sul citocromo b. in alto sito di legame per QH2: QH2, che è stato completamente ossidato a Q viene rilasciato

dal complesso 3 (appunto sottoforma di Q) nello spazio intermembrana; a qst punto ritorna al complesso 1 e 2 per essere di nuovo ridotto a QH2.

FASE 2:A questo punto, ricomincia il ciclo Q:quando al complesso 3 arriva un 2° QH2,si lega di nuovo al sito di legame per QH2 (come il QH2 di prima).Cede i suoi 2 H nella maniera vista prima:

2 H+ li pompa verso lo spazio intermembrana i 2 elet:

1 elet lo cede al centro Fe-S che lo cede a emec1 (del citocromo c1) che lo cede al citocromo C.

l’altro elet, seguendo la stessa via di prima, stavolta però lo cede al radicale semichinonico di prima(che ricorda era rimasto nel suo sito di legame sul citocromo b; quindi sta volta invece di un Q si ritrova un radicale semichinonico!)per ridursi completamente (oltre a prende 1 elet) deve prelevare 2 H+ dalla matrice mitocondriale : a questo punto è in forma di QH2,e in questo stato abbandona il complesso 3; rifà tutto il giro per rientrare nel complesso 3 e rilasciare i suoi elettroni al citocromo c.

Quindi nota bene:sono stati usati 2 QH2 (figura a sx=fase 1; e poi figura a dx=fase 2) ma alla fine della fase 2 si rigenera 1 QH2, quindi nell’equazione netta è come se si fosse usato solo 1 QH2 : dall’equazione netta infatti leggiamo che basta 1 QH2 per ridurre 2 citocromi c.

COMPLESSO 4= CITOCROMO C OSSIDASIHa 2 atomi di rame: Cu a e Cu b.Ha un centro fe-rame (invece del centro fe-s visto fin’ora: m si tratta sempre di Fe che passando da +3 a +2 trasporta gli elettroni).Ha eme a.Il citocromo c che era stato rid era sul lato intermembrana, ora si muove (xk è solubile) lungo la membrana e si lega al complesso 4 .Arrivano 4 citocromi c: ognuno porta 1 elet; uno alla volta cedono il loro 1 elet. Qui arriva 1 O2(l’accettore finale)che viene trasformata in H2O grazie a 2 eventi:

riceve 4 elet da 4 cit c(ogni cit c dà 1 elet) riceve 4 H+ dalla matrice mitocondriale

Il trasferimento di elettroni all’interno del complesso provoca il trasferimento di altri 4H+ dalla matrice miticondriale verso lo spazio intermembrana(in rosso nell’imag).I passaggi sono: cit cCu a eme a centro fe-CuO2(Cu b dà gli elet a O2).

-Quindi con 1 O2+ 4 cit c formo 2 H2O; e pompa verso lo spazio intermembrana 4 H+.-Con ½ O2 + 2 cit c formo 1 H2O; e pompa 2 H+. (presta attenzione a se si usa 1 O2 o ½ O2) 1 cit c pompa verso lo spazio intermembrana 1 H+.

Non sapere ogni singolo passaggio; sapere cosa c’è nel complesso(non per forza ricordare quanti centrife-s ci sono.Sapere dove sono i citocromi c ,ma non sapere la struttura dei diversi tipi di citocromi(a,b ecc): sapere però disegnare l’anello protoporfirinico, nome catena laterale che li distingue, sapere che trasportano elettroni con Fe che si x e si rid).

IL RESPIRASOMAImmagine al microscopio elettronico.I vari complessi non sono isolati nella membrana interna del mitocondrio, ma ci sono punti nella m interna del mit in cui qst complessi che traportano elet sono concentrati questi punti specifici sono detti respirasomi= punti in cui avviene la respirazione.Gli enzimi del krebs sono nella matrice del mitanche qui sono conc in punti della matrice,associati in sovracomplessi molecolari bisogna essere vicini per passare i substrati, e inibire le vie metaboliche ecc.Il respirasoma l’hanno visto fisicamente nella membrana mitocondriale interna.Hanno visto complesso 1 associato a 3, e il 3 al 4.

Da FAD si perde il passaggio dei primi 4 prot, ma il resto è uguale a nad

1 cit c pompa 1 h+Nell’ultimo complesso, nella slide ci sono o 4h o 2h pompatidipende da se 1°O2 o ½ O2.

Il delta G creato è usato per creare atp dal complesso 5

BOCHIMICA 4IL MODELLO CHEMIOSMOTICO

ATP SINTASI=COMPLESSO 5Usa l’energia accumulata sotto forma di gradiente elettrochimico per la sintesi di atpLa reazioe che catalizza è: ADP + Pi ATP è H2O

Com’è fatto il complesso 5:E’ una proteina integrale di membrana. Ha tantissime subunità, che possono essere divise in 2 grossi complessi:

F1:parte esterna nella negativa side(matrice),contiene le subunitàalfa, beta, gamma, delta, epsilon.

FO : parte intermembrana verso la positive side(spazio intermembrana),contiene le subb2, a, c(è f o di otranto,NON ZERO; deriva da oligomicina: antibiotico che inibisce qst porzione).

(Ricordati che sono numerate dall’interno a esterno del mitocondrio: 0 e poi 1)

Nella porzione F1 abbiamo 3 dimeri alfa+berain cui la subunità beta è la parte catalitica del dimero= tot 3 subunità catalitiche.In verde nell’immagine a dx è la gamma: solo una subunità beta alla volta è in contatto con la gamma. Ogni beta presenta, una alla volta,una di queste 3 diversi conformazioni:

conformazione vuota(cioè quando non lega nulla;empty) in qst stato lega la sub gamma.

che leghi adp+p che leghi atp

In giallo è adp; in rosso è tp.La sub alfa invece NON lega niente, fa solo parte del dimero.Nella slide vedi che i 3 dimeri hanno forme diverse (xk hanno disposizione delle catene polipeptidiche diversa).Nella beta che lega adp+psi forma atp + h2o; La reazione di sintesi di atp è IRREVERSIBILEnel sito attivo della atp sintasi qst reazione è invece all’eq(è stata una sorpresa).

Grafico che mette in relazione energia libera e la coordinata di reazione(misuro il tempo che passa=l’accadimento della reazione): è il classico modello di reazione catalizzata da enzima:parto da E+S si forma ES (stato di transizione)P(rilasciato poi dall’enzima).A dx: studio analogo fatto con la reazione ADP+P(bassa energia):la 1° barriera energetica bassa da superare: E+ADP+Pi poi si supera ES(barriera bassa anche qui)si forma E+ATP(è ancora legato all’enzima: in qst forma E+ATP ha bassa energia)l’energia libera della catalisi varia SOLO qnd l’enzima rilascia ATP; prima l’energia resta uguale=x qst è una reazione all’eq nell’atp sintasi. Quale fattore promuove il distacco di ATP dall’enzima? È il gradiente protonico! Se non c’è questo gradiente l’ATP non viene rilasciato (servono H+ per far si che ATP si stacchi dall’ATPsintasi).

FO:è il punto attraverso cui i H+ dallo spazio intermembrana vanno nella matrice= FO è quindi un canale protonico che lascia passare gli H+ secondo gradiente. Le freccie indicano che il passaggio degli H+ provoca la rotazione della c10 della FO: essendo collegata alla F1(con epsilon e gamma), comunica anche a lei la rotazione: quindi anche alfa e beta cambiano conformazione.

Slide con i 3 trifogli:riassumendo succede che beta lega adp,da cui forma atp(con la reazione vista prima), poi ruota e rilascia atp e si ricomincia.Ci vuole il passaggio di 3H+ per fare 1/3 del giro di rotazione; quindi 3x3=9 H+ ci vogliono per 1 giro completo(360°) della F1.Ecco i passaggi per effetturare la reazione ADP+PiATP + H2O:ad ogni passaggio si effettua 1/3 del giro totale di rotazione.

1) Si lega ADP+Pi in beta; quindi passano 3H+ dalla FO(cioè dallo spazio intermembrana—>verso la matrice)causa la rotazione di c10(FO) questa rotazione(energia di tipo rotatorio) viene comunicata alla beta(F1), che sintetizza ATP e passa ad una conformazione + affine ad ATP (quindi – affine ad ADP).

2) Ora passano altri 3 H+causano il rilascio dell’ATP da betabeta quindi assume la conformazionevuota,ed è quindi associata a gamma.

3) Ora passano altri 3H+ora beta non lega + gamma,ma lega di nuovo ADP+Pi per ricominciare il giro di sintesi si ATP.

È il passaggio degli H+ che fa cambiare forma(causa rotazione);NON C’è ADDATTAMENTO DEL SUBSTRATO.

I 3 dimeri NON HANNO MAI LA STESSA CONFORMAZIONE: ma assumono una delle 3 conformazioni visteprima: quindi ad ogni giro le 3 sub catalitiche lavorano cioè si torvano in un punto diverso del ciclo.Prima infatti ho descritto il lavoro di 1 dimero;in realtà guarda nella slide come contemporaneamente anche gli altri dimeri lavorano e si trovano in un’altra fase del ciclo(i 3 passaggi). Dalla slide vedi che:

Per fare 1 ATPservono 3H+. Ma ci vogliono altri 3 H+ per rilasciare questo ATP prodotto. In 1 giro completo si producono 3 ATP(ogni dimero produce 1 ATP).

(Slide con actin filament in alto)

Gli studi su atp sintasi sono stati fatti su una cellula di lievito, ed è l’atp sintasi sulle slide.La differenza tra le astp sintasi delle diverse specie dipende dal num di subunità della porzione C: nel lievito è C10(indica una ripetizione di subunità C); nei mammiferi sono 8(che è il minimo); alcuni organismi ne hanno 15.-Ogni C lega Na+ o H+ (le palline rosse in basso a sx sono protoni) usando dei siti con un residuo di Asp (aspartato o acido aspartico a seconda del suo grado di protonazione, ne ha tanti; sapere le sigle a 3 lettere degli

amminoacidi, la sigla a 1 lettera non è necessaria;Asp forma un sale con Na+ o H+) quindi,quando gli H+ si legano, protonano Asp.-Al C10 è associata la sub A: A contiene il canale per H+qst canale non è un canale unico che mette in diretta comunicazione l’interno e l’esterno della membrana mitocondriale, dove quindi gli H+ fluirebbero secondo gradiente: A contiene infatti 2 semicanali(uno dal lato p, e uno dal lato N), necessari affinchè gli H+ possano causare una rotazione di c10 e quindi dell’intera atp sintasi: quindi gliH+ entrano da A e poi si legano a C.In assenza di H+, l’Asp(della subunità C) interagisce con Arg(della subunità A;non sapere che è 110; arginina): arg è basica e ha 2 gruppi amminici che usa per interagire con Asp(penso che Asp in forma deprotonatapossa fare interazione elettrostatica con Arg). I passaggi sono:

1) Entra H+ nel semicanale del lato P(positive=spazio intermembrana) creato dalla subunità Ae si lega un Asp di 1 subunità C(una delle 10),causando il distacco Asp-Arg.

2) Il semicanale del lato P della subunità A contiene 1 Arg, che come ho detto interagisce con con Asp di una delle 10C.H+ sposta Arg verso la C adiacente(ricorda che sono 10C).

3) Arg ritorna alla C in cui era legata al punto 1(quindi dietro al semicanale P) e quindi torna ad interagire con Aspcosi facendo causa rotazione(è come se spingesse) dell’intera subunità 10C. H+ ricorda è legato a una delle 1C; quando 10C ruota, succede che H+ si ritrova nel semicanale(subunità A, che non ha ruotato) del lato Ne perciò H+ esce da questo canale, versola matrice.

Hanno dmostrato che se isolo il complesso 5 e lo lascio ruotare nelle 3 conformazioni della subunità beta grazio agli H+, lui sintetizza ATP.Se faccio si che il complesso 5 ruoti dal lato opposto, è anche in grado di idrolizzare l’atp (squindi svolgere la funzione opposta a quella fisiologica del mitocondrio,vista su).Nel mitocondrio il complesso è spinto alla sintesi di atp; in nessuna situazione il sistema funziona in direzione opposta, cioè a consumare atp idrolizzandoloperché ci sn meccanismi di controllo che evitano ciò.

Nei batteri ci sono 14 c, ma il meccanismo è lo stesso.

Slide intermembrane space

Presta attenzione: F1 che ha le subunità beta,si trova nella matrice =la sintesi di atp AVVIENE NELLA MATRICE del mitocondrio.Ma Atp serve anche all’esterno del mit! Xk molte reazione avvengono nel citosol della cellula, e non nel mitocondrio quindi dobbiamo esportare atp(una quota di atp resta nel mitocondrio dove appunto è usata dal mitocondrio per le sue funzioni) nel citosol della cellula.Atp svolge il suo ruolo idrolizzandosi: qundi nel citosol ho tanto adpche sarà poi riconvertito in atp nel mitocondrio, e di nuovo sarà esportato nel citosol ecc.La membrana mitocondriale interna è impermeabile all’atp: infatti esistono 2 tipi di trasportatori per farlo passare:

1) una traslocasi specifica per i nucletodi adenilici(adenin nucleotide traslocasi)è un antiporto: atp esce, adp entra nel mit. Va secondo gradiente: fuori c’è + adp, dentro il mit abbiamo + atp(xk è qui che si sintetizza).

2) una traslocasi specifica per il fosfato(Pi=H2PO4-)(fosfato traslocasi) è un simporto: trasporta Pi e H+ insieme.

Il trasporto dentro e fuori delle sostanze viste nei 2 punti su,non deve alterare la forte polarizzazione della membrana mitocondriale(cioè il gradiente protonico), se no il gradiente chemiosmotico non si creerebbe più: -antiporto: ogni volta che entra nel mitocondrio adpentrano 3 cariche neg; con l’uscita di atp dal mitescono 4 cariche neg.-simporto: entra H2PO4 nel mitentra una carica neg; entra H+ nel mitentra una carica pos.Quindi escono in totale perde 4 neg e ne acquista 4 neg quindi neutralità; ma entra 1H+ quindi una carica pos in serve a mantenere la polarità della membrana del mitocondrio.

-Prima ho detto che per sintetizzare 1 atp servono 3H+; ma per poter sintetizzare atp serve anche 1 Pi, che si porta dietro anche 1 H+(sinporto)quindi tot servono 4 H+ per la sintesi di 1 atp (gli H+ derivano dal gradiente protonico che si è generato).- Qnt NADH servono per 1 ATP? NADH cede 2 elet alla catena di trasporto. (la foto dei complessi è bilanciata proprio per 2 elet)

Per ogni 2 elet che NADH cede e che fanno l’intero passaggio fino al complesso 4 si pompano 4+4+2 H+ verso lo spazio intermembrana(vedi fosforilazione ossidativa) quindi per 1 NADH pompo 10 H+.

Per fare 1 atp su ho scritto che ci vogliono 4H+quindi con 10H+ sintetizzo 2 ATP( 8H+) con avanzo di 2H+(con 2 H+ faccio metà ATP,xk ne servono 4)quindi con 1 NADH ottengo 2,5 molecole di ATP.Non esiste che si produca atp a metà; dal momento che la catena di trasporto funziona in continuazione, gli H+ avanzati vengono usati insieme ad altri per produrre molecole di atp intere ovviamente.- Se uso il FADH: FADH cede anch’esso 2 elettroni alla catena di trasporto.Con FADH però,rispetto a NADH,perdo i primi 4 H+ pompati dal complesso 1, xk ricorda che FADH entra dal complesso 2 con 1 FADH si pompano solo 6 H+ : 1 FADH produce quindi 1 ATP(4 H+) con avanzo didi 2H+(con 2 H+ faccio metà ATP)quindi con 1 FADH ottengo 1,5 molecole di atp (FADH produce quindila metà dell’ATP prodotto da di 1 NADH).-Per 1 acetilcoA, nel krebs ottengo 3 NADH, 1 FADH2, e 1 ATP. quindi con 1 acetilcoA produco 10 ATP : NADH: 3x2,5=7,5 ATP ; FADH: 1,5 ATP;)+ 1 ATP(quello prodotto nel krebs a livello del substrato).

Vedremo la glicolisi che è però citosolica.Min 53:30.Gli atomi di C di un NADH citosolico restano nel citosol; esistono shuttle che quindi trasportano gli eq riducenti di un NADH, al posto del NADH stesso.Questo trasportatore è uno shuttle . Per trasportare gli eq riducenti servono 2 trasportatori diversi: le 2 proteine integrali di membrana interna dle mit nella slide ognuna funziona come antiporto, e sono:

il trasportatore malato alfachetoglutatarato: trasporta malato dentro il mit, e alfachetoglutarato fuori dal mit.

il trasportatore glutammato-aspartato: trasporta glutammato dentro, e aspartato fuori.Lo scopo di qst reazioni è in rosso:voglio portare 1 NADH del citosol(prodotto nella glicolisi ad esempio) nel mit; non può entrare lui stesso ma pox trasferire i suoi eq riducenti. Se NADH citosolico si ox a nad, allora ridurrà qualcos’altroqst qualcos’altro,attraverso il trasportatore,entra nel mit, e cosi riduce un NADH mitocondriale.Lo scopo di qst shuttle è spostare solo gli eq rid, x qst ci sono sistemi per riportare i composti da dove sono venuti (mit o citosol).

Ecco i passaggi:1) NADH citosolico lo ox a NAD+: avviene grazie alla malato deidrogenasi CITOSOLICA, che prende

gli eq riducenti dal NADH per ridurre l’ossalacetato a malato. 2) malato entra grazie al trasportatore malato alfa chetoglutarato: traporta dentro il mit il malato, e

fuori alfachetoglutarato (ricorda che sono antiporti).3) ora dentro il mit, abbiamo la reazione opposta: la malato deidrogenasi MITOCONDRIALE ossida il

malatoad ossalacetato,spostando gli eq riducenti del malato sul NAD+ che diventa NADH (vedi cosi ho ridotto un NADH!è come se l’avessi portato dentro il mit).Questa della malato deidrogenasi è una reazione del krebs! qst è una reazione anaplerotica(oltre a rifornire krebs di ossalacetato, rifornisce di eq riducenti).

4) Esiste aspartato ammino transferasi : preleva un gruppo amminico da glutammato=ha un gruppo alfaamminico(lasciandolo come alfachetoglutarato=un alfachetoacido) per trasferirlo sull’ossalacetato (che diventa aspartato). Alfachetoglutarato lo devo formare xk mi serve per fare l’antiporto, e non pox prenderlo dal krebs). producendo aspartato (ha infatti un amminico al posto del chetone).

5) Devo portare fuori aspartato nel citosol, che poi lo trasformo in ossalacetato, che poi trasformo in malato, che cosi poi posso riportare nel mit per trasportare di nuovo gli eq riducenti del NADH.Aspartato è un alfa amminoacido; ossalacetato è un’alfachetoacido; sempre grazie ad aspartato amminotransferasi. Le 2 aspartato amminotransferasi usano entrambe lo stesso gruppo amminico!se lo passano nel ciclo della slideQuindi l’UNICA COSA TRASFERITA SONO GLI EQ RIDUCENTI; IL RESTO(SIA GRUPPI AMMINICI CHE COMPOSTI) TORNA DA DOVE E’ VENUTOi C citosolici restano nel citosol; del mit restano nel mit.

-Il sistema shuttle è molto usato in fegato,rene,cuore. Gli eq rid vanno al 1° complesso.-Nel muscolo scheletrico e cervello abbiamo un altro shuttle: anche qui lo scopo è trasferire gli eq riducenti.Qui invece gli eq rid del nadh ottenuto ad es dalla glicolisiusano la glicerolo 3 fosfato deidrogenasi,per trasferire gli eq riducenti del NADH(che diventa NAD+) sul fosfatodiidrossiacetone(che diventa glicerolo3fosfato). La glicerolo 3 fosfato deidrogenasi usa il FAD per fare l’opposto della reazione di prima: prende gli eq riducenti dal glicerolo 3-fosfato(che torna fosfatodiidrossiacetone) per ridurre il FAD(a FADH2).

Quindi gli eq entrano sotto forma di FADH2 e vengono ceduti direttamente al QH2: è un sistema in perdita perché usando FADH2(invece di NADH) perde i 4 H+ pompati dal 1° complesso, quindi la resa energetica è inferiore(produce meno atp).

REGOLAZIONE DELLA FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA: =della sintesi di atpE’ regolata principalmente dall’eq tra atp e adpse ho tanto adp la via funziona ed aumenta la sua velocità perché adp è un substrato; se aumenta atp la via rallenta(xk è un prodotto). Qnd la cellula usa tanto atp, quindi la via funziona.La quantità di O2 che arriva ai tessuti fa funzionare la via; se non c’è O2 il sistema si blocca tutto: essendo O2 l’accettore finale nella catena di trasporto, NADH si accumula xk non vengono usati i suoi eq riducenti;quindi se non va la catena di trasporto, si distrugge il gradiente protonico.La mancanza di O2 si chiama ipossia: avviene con l’infarto; durante sport invece abbiamo sistemi che compensano la mancanza di O2.Senza gradiente protonico non si produce atp: qui atp sintasi non potendo fare atp, potrebbe quindi idrolizzare l’atp! Xk ho 1:15 accumulato H+. Esiste HIF1 per evitare ciò: è dimerica, lega contemporaneamente 2 atp sintasi, e cosi impedisce al atp sintasi di fuzionare in entrambi le direzioni: cosi in grado di ipossia non degrada l’atp, ma nemmeno lo produce.HIF1 è sintetizzata in risposta alla mancanza di O2: qnd manca O2 viene sintetizzato un fattore di trascrizione(lega mRNA e favorisce la trascrizione)che fa sintetizzare proteine che servono a compensare la mancanza di O2: es Hif1, gli enzimi della glicolisi(che produce energia senza uso di O2), la PDH CHINASI.Lo scopo di qst proteine è di diminuire la quantità di coenzimi ridotti che arrivano al ciclo di krebs; lo scopo è bloccare krebs per sfruttare la glicolisi che necessità dei coenzimi ox.Il meccanismo glucose transporter si attiva solo in caso di forte ipossia(che mi blocca la produzione di coenzimi ridotti; se ipossia è lieve si producono lo stesso i coenzimi ridotti). Min 1: 20.

I mit hanno anche ruolo in altri 2 fenomeni: termogenesi : generazione di calore corporeo. Avviene in presenza di O2. Come fanno a

produrre calore? Le vie metaboliche viste prima: catena di trasporto di elettroni accoppiata alla fosforilazione ossidativa(si dice accoppiata xk avvengono prima una e poi l’altra; e se blocco una si blocca tutto,sono dipendenti). Esiste nella matrice mit una proteina che si chiama termogenina : genera calore xk fa abbattere il gradiente protonico = fa si che gli H+ rientrino nella matrice: quindi l’energia del gradiente protonico viene dispersa come calore (invece che essere usata per fare atp). Si sviluppa quindi calore a livello dei mit.Non tutti i mit hanno la stessa quantità di termogenina: il tessuto adiposo bruno ne ha tanta: il tessuto bruno dell’uomo ha la stessa funzione che ha negli animali, nei neonati il grasso bruno è + sviluppato che negli adulti(soprattutto nella schiena).È bruno xk contiene tanti mitocondri: conferiscono un colore brunastro al tessuto. Min 1:26.Esistono farmaci che bloccano atp sintasi, il gradiente protonico viene disperso sotto forma di calore

apoptosi (la farà biologia molecolare) morte cellulare programmata.

BIOCHIMICA

METABOLISMO DEL GLUCOSIOIl glucosio usato in diverse vie: glicolisi, gluconeogenesi, via del pentoso fosfato, metabolismo del glicogeno.

IL DESTINO DEL GLUCOSIOIl glucosio si può usare per: vedi slide ‘il destino del glucosio’

sintesi di polimeri strutturali es della parete cellulare , della ECM dove le molecole che contengono glucosio sono i GAGs (che formano i proteoglicani)

viene depositato in molecole che fungono da conservazione di glucosio(depositi), che sono: glicogeno,amido,saccarosio (la slide si riferisce sia a piante che uomo; infatti amido e saccarosio l’uomo non li sa fare! Il glicogeno è invece la forma di deposito usata dall’uomo).

il glucosio viene consumato dalle cellule mediante vie di ossidazione, che sono presenti in tutte le cellule!(anche se le troveremo + prevalenti in alcuni tipi di cellule che in altre, es alcune cellule come il fibroblasto immagazzinano + glicogeno xk ne hanno + bisogno).Queste vie di ossidazione sono:

glicolisi via principale usata dagli organismi x recuperare energia dal glucosio: il prodotto finale è il piruvato (che ha 3 c, ed è un alfachetoacido).

via dei pentosi fosfatiil glucosio viene ox per formare ribosio 5-fosfato: serve per fare i nucleotidi di tutti i generi!(ATP,NADH,FADH2, i nucleotidi per formare gli acidi nucleici: DNA,RNA,miRNA..). E’ una via molto impo xk è l’unica che produce ribosio 5 fosfato.

La glicolisi è costituita da 10 reazioni.Le reazioni tipiche sono dalla 2° alla 10° reazione;; la prima reazione è invece preparatoria(prepara il glucosio per le reazioni successive leggi dopo) ma avviene anche senza glicolisi! Cioè il glucosio,appena entra nella cellula, qualunque sia il suo destino, subisce questa prima reazione.La glicosi è divisa in:

Fase preparatoriafase di investimento energetico: si consuma atp per attivare la molecola di glucosio, di modo che il glucosio possa subire le reazioni successive.

Fase di recupero energetico (viene prodotto atp; recupero intende che si produce atp,per recuperare l’atp utilizzato nella fase preparatoria).

Per 1 glucosio ottengo 2 nad+, 2 adp (per ottenere 2 atp), 2 piruvato(ha 3 C).Il deltaG è negativo: quindi la glicolisi libera energia è un processo nel complesso IRREVERSIBILE:3 fasi(delle 10 totali) sono irreversibili,e rendono tutto il processo irreversibile (le altre fasi sono invece reversibili).

La logica chimica della via glicoliticaIl glucosio viene attivato subendo fosforilazione: che consuma atp; l’inserimento di 1 Pi genera nel glucosio un legame ad alta energia=il suo livello energetico aumentapoi il glucosio è rotto in 2 parti.Prima ho usato atp; succesisvamente si ha un recupero energetico.L’ox del glucosio nella glicolisi non è totale: infatti un po’ di energia è conservata nel piruvato.

LE 10 REAZIONI DELLA GLICOLISI1) Conversione del glucosio in glucosio-6-p(fosfato)-Tutti gli enzimi della glicolisi sono nel citosol della cellula(la glicolisi avviene infatti nel citosol);-e tutti necessitano di magnesio(Mg) per la catalisi infatti lo troveremo in tutte le reazioni della glicolisi; magnesio serve a stabilizzare le 4 cariche neg dei 4 gruppI fosfato dell’atp, creando interazioni elettrostatiche con atp. Mg si trova nel sito attivo degli enzimi; qnd l’enzima stabilizza il suo substrato utilizzando Mgriesce ad abbassare l’energia di attivazione della reazione che catalizzano! Ecco xk usa magnesio. (rivedi biochimica 1: qnd l’enzima efettua legami con il substrato stabilizzandolo, si libera energia,utilizzata x superare l’energia di attivazione della catalisi,che ovviamente è molto inferiore all’energia di attivazione della reazione non catalizzata).

Esochinasi: enzima che fosforila glucosio in posizione 6. Abbiamo 4 isozimi di esochinasi, con diversa distribuzione tissutale:in ogni tessuto in cui è presente ha pure diversa km per il glucosioquesto fa si che l’uso del glucosio rispecchi le caratteristiche del tessuto.Quando glucosio entra nella cellula, viene immediatamente fosforilato dall’esochinasianche se poi qst glucosio non è utilizzato per effettuare glicolisi.La fosforilazione serve ad attivare il glucosio perché lo carica di energia.Il glucosio entra nella cellula con glut1,glut2,glut3,glut4 che hanno diversa distribuzione tessutale; alcuni glut si trovano sempre nella membrana,altri sono richiamati ad inserirsi in membrana solo il risposta all’insulina. Glucosio entra secondo gradiente con trasporto passivo. L’entrata di molto glucosio nella cellula,potrebbe invertire il gradiente di conc del glucosio (cioè solitamente il glucosio è + conc nella ECM; se inverto la situazione succede che dentro la cellula si ha una conc di glucosio maggiore che nella ECM) causando l’uscita del glucosio dalla cellula ->verso la ECMma non succede xk il trasportatore glut è specifico per glucosio, non glucosio6P quindi una volta entrato,se la cellula poi lo fosforila subito,il glucosio6p non può più uscire dalla cellula.Se la cellula ha bisogno di energia, allora il glucosio6p è mandato nella glicolisi; se no nella via dei pentosi 6 fosfato; se no le altre vie ecc.

L’esochinasi è l’enzima chiave per dimostrare l’adattamento al substrato: si adatta al glucosio.Esochinasi= fosforila(chinasi) gli zuccheri esosi(glucosio,fruttosio ecc).

2) isomerizzazione del glucosio6p a fruttosio6p E’ la prima vera reazione della glicolisi (la prima reazione era la cosidetta reazione preparatoria).La fosfoesoso isomerasi isomerizza il glucosio6p a fruttosio6p(si passa quindi da aldoso a chetoso; sono isomeri da cui ‘isomerasi’).Il deltaG della reazione è neg, ma è reversibile.Ci vuole sempre Mg.

Come avviene?È necessario che il glucosio venga linearizzato(convertito in forma lineare)xk l’enzima nel sito attivo lo vuole lineare, cosi ho il gruppo aldeidico libero!Nel sito attivo è presente un residuo basico(B:) =il glutammatosottrae H+ in alfa ad un C alfa di un carbonile: quindi si forma un intermedio enolico: è particolare xk il C alfa lega anche OH=quindi si chiama enediolo(diolo=2 OH; ene=doppio legame)si chiama cis-enediolo.Ora devo trasferire il carbonile dal c1 al c2,per fare da aldoso a chetoso.Il doppio legame tra C1-C2 si riprende H+ dal glutammato.Sul c2, si forma un doppio legame C –O,mediante il rilascio di 1 H+in qst modo ho formato il carbonile sul c2. È una catalisi acido base: il glutammato del sito attivo, prima fa la base(prende H+,step 1), poi fa l’acido(rilascia H+,step 2).Ottenuto il fruttosio lineare, si dissocia dal sito attivo, e ciclizza.

3) Fosforilazione del fruttosio 6-p a fruttosio 1,6-bipPer effettuare questa fosforilazione,viene consumato un 2° atp.Seconda reazione irreversibile.Fosfofruttochinasi 1=PFK1 è l’enzima: si chiama 1 xk fosforila il fruttosio 6-p sul c1 trasformandolo appunto in 1,6-bifosfato: in questa forma contiene + energia (ha 2 P da idrolizzare).

4) rottura del fruttosio 1-6-bip in diidrossiacetone e gliceraldeide3p.Aldolasi è l’enzima.La reazione sarebbe all’eq: nella glicolisi va nella direzione dei prodotti xk il reagente è abbondante.-I primi 3 c del fruttosio 1-6-bifosfato formano il diidrossiacetone 3-p;-gli ultimi 3 c invece formano la gliceraldeide 3-p. (la numerazione dei c cambia ovviamente nei prodotti).

Aldeide+chetonecondensazione aldolica al contrario.Il meccanismo può andare sia in un senso che nell’altro.Lo zucchero deve sempre essere linearizzato nel sito attivo; c’è sempre Mg.Aldolasi,nel sito attivo, ha residui acidi e basici: tra cui la lisina che ha 2 gruppi amminici (spesso sono anche glutammati).

1) Ammina 1°(dell’aldolasi;N usa il suo doppietto agendo da nucleofilo) + carbonile(del fruttosio 6-p; è l’elettrofilo).

2) Si forma l’intermedio carbinolammina(l’intermedio tra parentesi quadre;ricorda che significa che è legato covalentemente al sito attivo dell’enzima).

3) C carbonilico viene protonato, in modo da far uscire OH(cattivo uscente) come H2O(buon uscente).cosi ottengo un’immina o base di schiff fosforilata.

4) Riorganizzazione degli elettroni nell’immina: è causata da Lys che funge da attrattrice di elettroni. Una base del sito attivo strappa H+ a OH. Succede che c 2 attrae il doppietto di elet tra c2 e c3; N di Lys attrae un doppietto del doppio legame che forma con c2. Tutto ciò causa la rottura del legame tra c3 e c4e viene rilasciata la gliceraldeide 3-p(contiene i c: 4,5,6 del fruttosio 1-6 bip).Nel sito attivo restano legati covalentemente i c: 1,2,3.

5) Un’altra base del sito attivo, cede il suo protone al doppio legame C-C si torna alla forma di immina fosforilata.

6) Avviene idrolisi del legame N-C dell’immina quindi si libera diidrossiacetone p.

5)conversione del diidrossiacetone 3-p a gliceraldeide 3-p.Fosfato isomerasiisomerizza da chetone(diidrossiacetone) ad aldeide(gliceraldeide 3-p).Dal fruttosio 1-6bip avevo prodotto infatti 2 prodotti diversi; ma ora diidroassicetone 3-p diventa ugualealla gliceraldeide 3-p. È.

Fin’ora ho usato atp per ricaricare glucosio di energia, che poi si scinde.

6) Gliceraldeide 3-p + Pi 1,3-bifosfoglicerato.Avviene la prima ossidazione: nad si rid a nadh+ + H+.Si usa l’enzima gliceraldeide 3-p deidrogenasi.

1) Nel sito attivo di qst enzima entra nad+(legato NON covalentemente all’enzima ricorda).2) il sito attivo ha cisteina non protonata,molto reattiva; quindi entra gliceraldeide 3-p e si forma

legame covalente tra cisteina e gliceraldeide 3-p formando tioemiacetale, è un intermedio legato al sito attivo

3) Nad+ si prende H+ dal tioemiacetale formando un tioestere, e nad+ diventa nadh(che sposterà i suoi eq riducenti attraverso un sistema shuttle).

4) Nadh lascia il sito attivo e viene sost da un nuovo nad+.5) Nel sito attivo entra anche un Pi usato per fosforilare il tioemiacetalein qst modo si stacca 1,3-

bifosfoglicerato: è un’anidride mista.

La conc di nad nella cellula è limitante (cioè impedisce l’avvenirsi di molte reazioni): quindi è impo che avvenga una continua sostituzione del nadh con un nuovo nad+, se no si fermerebbe qst reazione(che usa appunto nad+) e di conseguenza l’intera glicolisi. Questa reazione avviene molto rapidamente.

7) 1,3-bifosfoglicerato + adp 3-fosfoglicerato+ atpil Pi del 1,3-bifosfoglicerato viene trasferito all’adp per formare atp.Fosfoglicerato chinasi.

Le reazioni 6 e 7 sono accoppiate(=sono dipendenti,una non avviene senza l’altra) : gliceraldeide 3-p + Pi + adp + nad+3-fosfoglicerato + adp + nadh.Gliceraldeide 3-p serve solo a trasferire il Pi ad adp, per formare atp;ma xk sto Pi non viene trasferito direttamente all’atp allora(e si passa per le tappe della glicolisi viste su)? Xk nel citosol la semplice reazione adp+pi non avviene ,ma avviene solo nei mit (quindi sono necessari ipassaggi della glicolisi).Ho legato P al gliceraldeide 3-p per creare legami ad alta energia, necessari per la sintesi di atp qst sintesi di atp si chiama fosforilazione a livello del substrato.

8) 3-fosfoglicerato sposto P da c 3 a c 2 ottengo 2-fosofglicerato.Enzima fosfoglicerato mutasi(mutasi=sposta).E’ impo il suo meccanismo:i residui del sito attivo sono 2 istidine: una fosforilata e l’altra defosforilata.

1) L’istidina fosforilata trasferisce il suo P sul c2 del 3-fosfoglicerato formando l’intermedio 2,3,bifosfoglicerato = 2,3 BPG (è quello che modifica l’affinità di Hb per O2; soprattutto in condizioni di scarsa attività polmonare).

2) Ora il 2,3 BPG cede il suo P all’altra istidina(non è lo stesso P che è stato aggiunto dall’istidina prima; è semplicemente fosforilazione e defosforilazione) formando 2-fosfoglicerato.

Nella cellula è necessario che ci sia sempre tanto 2,3 BPG per mantenere l’enzima attivo.Qst reazione è fondamentale nei globuli rossi per mantenere alta la conc di 23 BPG(che deriva quindi proprio dalla glicolisi). Min 50.

9)2-fosfoglicerato viene disidratato a fosfoenolpiruvato (abbreviato con pep)dall’enzima enolasi, formando un doppio legame.Fare da soli il meccanismo; non li spiega tutti ma bisogna studiarli.

10)Fosfoenolpiuvato(cede il suo P) + adp piruvato + atpL’enzima è piruvato chinasiil nome è strano xk non fosforila(ma anzi effettua una defosforilazione); ma in condizioni sperimentali fa la reazione opposta e quindi è stato chiamato cosi.La reazione è irreversibile: xk

avviene idrolisi di atp (ricorda che fa raggiungere una condizione + stabile rivedi libro). P legato a fosfoenolpiruvato forma un legame ad alta energia.

Il piruvato può tautomerizzare da keto form( stabile) a enol form.

Ricorda che nella glicolisi entrano 2 gliceraldeidi, quindi tutte le reazioni vanno moltiplicate per 2.Si consumano 2 atp nella 1° fase; ma se ne generano 4 (2 per ogni gliceraldeide)la resa netta è 4-2 = 2 atp prodotti.Ho ottenuto 1 nadh x 2 = 2 nadh.

Anche altri zuccheri entrano nella glicolisi(oltre a glucosio) basta convertirli in composti che siano i composti che formano la glicolisi!(quelli visti su).Glicogeno fosforilasi scinde il glicogeno in tante molecole di glucosio 1-pvedi che diventa sempre glucosio fosforilato! Cosi non esce dalla cellula.Ora agisce una fosfoglucomutasi che lo trasforma in glucosio 6-p e quindi può entrare in glicolisi(infatti è un composto della glicolisi).Riusciamo a degradare tutti i carboidrati nei singoli monosaccarididal tratto intestinale vengono assorbiti e finiscono nel torrente circolatorio per raggiungere le cellulenelle cellule devono essere

convertiti in glucosio 6-p o in intermedi + a valle della glicolisi; in genere gli zuccheri entrano nella fase investimento energetico.

Es lattosio, ho lattasi, diviso in glucosio e galattosio.

Fruttaci ricavo direttamente fruttosio,quindi entra dopo nella glicolisi.Il fruttosio ha varie vie di ingresso; può essere fosforilato da esochinasi,che lo tradforma in fruttosio 6-p(che è appunto un composto della glicolisi).Inizialmente esiste fruttochinasi che lo fosforila in fruttosio 1-ppoi scisso in 2 molecole: ottengo un molecola fosforilata e l’altra no(ck avevo solo 1 p nel fruttosio 1-fosfato aldolasi).

Per inserire zuccheri diversi nella glicolisi è necessaria energia: ho bisogno di molecole di atp; il consumo di atp varia.

-mannosio: è esoso, esochinasi lo fosforila, poi isomerizzato a fruttosio.

-galattosio: sono 3 reazioni catalizzate da 3 enzimi diversi. Lo vediamo nel dettaglio, xk mutazioni in qst enzima causano galattosemia = accumulo di galattosio nel torrente circolatorio, che si deposita nell’occhio causando cataratta. La gravità della malattia dipende da quale dei 3 enzimi è mutato(il primo non grave;il secondo porta conseguenze gravi).Galattochinasi fosforila galattosio a galattosio 1-p.Avviene nelle cellule.C’è sempre magnesio.I monosaccaridi, x essere trasportati ed attivati, li lego ad UDP (lo troveremo anche in vie biosintetiche + avanti).

1) Ho il galattosio. Arriva UDP-glucosio: UDP si trasferisce sul galattosio causando la liberazione di glucosio 1-p + udp-galattosio.L’enzima è galattosio 1-fosfato uridiltransferasi: il nome ci dice appunto che, sul glucosio 1-p, ci trasferisce un UDP. La mutazione di qst enzima è quello che causa la galattosemia + grave.Il glucosio è epimero in 4 del glucosio: quindi per inserire il galattosio nella glicolisi lo trasformo in glucosio 1-p, che quindi entra nella glicolisi.

2) Ora agisco su udp-galattosio: devo riconvertirlo a udp-glucosio (che serve appunto per scindere il galattosio 1-p in glucosio 1-p grazie al’enzima galattosio 1-fosfato uridiltransferasi che usa appunto udp-glucosio; lo scopo è sempre produrre glucosio 1-p). Quindi, sull’udp galattosio, devo spostare OH sotto,ma non si può ruotare: quindi si ox e poi si rid il gruppo alcolico.

3) Ox OH a chetoneproduce nadh + h+.4) Rid il chetone a gruppo alcolico= cosi ho OH in basso ho ottenuto udp-glucosio. L’enzima è

udp-glucosio 4 epimerasi.

È il glucosio 1p che può entrare nella via glicolisi ovviamente (non udp glucose xk non è un intermedio della glicolisi).Adp glucose serve solo a produrre glucosio 1-p.Si crea un intermedio che resta legato all’enzima.

BIOCHIMICA

LA FERMENTAZIONEPiruvato contiene la gran parte dell’energia che era contenuta nella molecola del glucosio.Il piruvato non entra nel krebs cosi com’è, xk non può essere oxdeve essere trasformato in acetilcoA: 2piruvati entrano nel mit per dare origine a 2 acetilcoA(che invece può entrare nel krebs);piruvato ha 3 C, acetilcoA ne ha 2= cioè ogni piruvato perde una CO2(per diventare acetilcoA).Krebs funziona solo in condizioni aerobichequindi se non c’è O2, non funziona la respirazione cellulare.

In condizoni di ipossia=mancanza di O2 (es sforzo muscolare), il piruvato va incontro a fermentazione,che può essere:

fermentazione alcolicaproduce etanolo (solo nei lieviti, l’uomo non è in grado di farla) fermentazione lattica(solo qst avviene nell’uomo)il piruvato è trasformato in lattato o acido

lattico,a seconda del suo grado di ionizzazione.

Avviene durante la contrazione muscolare rapida; la fermentazione lattica può durare non + di 1 minxk poi senza O2 non si può più vivere.I globuli rossi sono privi di mitocondri: quindi non riescono a fare respirazione cellulare, anche se c’è O2quindi sia che ci sia O2 che no, loro usano solo la glicoli anaerobia(è l’unica via x produrre atp): producono lattato .

FERMENTAZIONE LATTICAavviene nel CITOSOLÈ 1 reazione.L’enzima di chiama Lattato deidrogenasi o lattico deidrogenasi(LDH): si usa in tutti i tessuti. La concentrazione di questo enzima viene misurata in condizioni di infarto. Ogni tessuto ha il suo isoenzima di LDH es cellula muscolare,cardiaca .. in totale ci sn 4 isoforme diverse di LDH.Sono isoenzimi: sono codificati da geni diversi; il vantaggio di avere isoenzimi è che pox appunto regolarli in modo diverso, hanno km diverse; la fermentazione lattica è esoergonica(quindi tende ad essere irreversibile), ma può anche essere reversibile in base alle condizioni cellulari: se la ferm lattica si trova a valle della glicolisi, visto che ho tanto piruvato, allora procede verso il piruvato; in altri tessuti potrebbe avvenire al contrario.

Piruvato è un alfachetoacido; lattato è un alfaidrossiacido piruvato è rid a lattato. Si usa 1 NADH + H+.In condizioni anaerobie, nadh prodotto dalla glicolisi, NON entra nel mit, xk senza O2 krebs è bloccato; quindi nadh si accumula nel citosol.Nella glicolisi nad è la condizione limitante(cioè è necessario per effettuare la glcolisi); se è rid a nadh che si accumula nel citosol, si blocca anche la glicolisi appunto xk ho bisogno di nad+ per fare glicolisi;allora il vantaggio della ferm è che riducendo pir a lattato, ossido nadh a nad+ che può essere usato nella 2° fase della glicolisi la 2° fase è quella che produce atp, e solo con nad+ posso quindi posso produrre atp con la glicolisi. Nel muscolo che si contrae, viene usata la fermentazione lattica(xk O2 non è sufficiente)che però non può durare + di 1 min , xk il lattato causa acidità, e se vario il ph poi non funzionano + i compostiil lattato è quindi da eliminare, e ci pensa il fegato.

FERMENTAZIONE ALCOLICANon c’è nell’uomo; è speciale per il tipo di meccanismo.È portata avanti da 2 enzimi:La piruvato decarbossillasi: stacca 1 CO2 dal piruvato ; richiede Mg e TPP(tiamina pirofosfato=un coenzima: molto grande, ma la sua parte impo è quella in rossoatomo di C all’interno dell’anello tiazolicosapere la parte che funziona del coenzima,il resto saperlo in modo generico; carenza di TPP causa ber iberi; TPP è il cofattore che ritroviamo tutte le volte che si fa reazione di decarbossilazione di un alfachetoacido, xk la TPP favorisce la rottura del legame tra il C carbossilico e il C chetonico in posizionealfa).Si produce acetaldeide(è tradizionale) viene rid ad etanoloutilizzando NADH+H+ e lo ox Anad+.L’uomo non può trasformare piruvato ad etanolo; ma possiede cmq alcol deidrogenasi, e permettere al fegato di metabolizzare l’etanolo(alcolici) che beviamoe produciamo acetaldeide; ma non siamo in grado di usare etanolo per formare piruvato.

Come funziona la TPP: pag 554 fig 14.4

lehninger chiama R tutto ciò che non serve x la catalisi; è impo l’anello tiazolico di TPP.TPP si deprotona diventando un carbanioneattacca il C chetonico del pirvuato: avviene un legame covalente tra tpp(usa il c carbanionico) e piruvato(usa il c alfa).N+ dell’anello tiazolico: funziona da attrattore di elettroni=causa delocalizzazione degli elet, indebolendo il legame tra c carbossilico e c chetonico del piruvato dal piruvato il carbossilico esce come CO2 (nota come il piruvato però non subiasca ossidazioneAvvengono riarrangiamenti nell’idrossietil tpp da cui esce acetaladeide.Il piruvato, a termine di sta via,non è stato ox! Era chetone(piruvato) ed ora è aldeide(acetaldeide); è stato solo decarbossilato.

Come si trasforma il piruvato in acetilcoA: nel citosol è stata fatta la glicolisi che ha prodotto piruvato ora piruvato entra nel mitocondrio dove è convertito a acetilcoA

si usa un complesso multienzimatico chiamato piruvato deidrogenasi composto da 3 diversi tipi di enzimi E1,E2,E3.Avviene decarbossilazione del piruvato e ossidazione del c alfa del piruvato.Servono anche 5 diversi coenzimi: coA,nad,tpp,lipoato,fad.Gli intermedi delle reazioni non vengono mai liberati,ma passano nei 3 enzimi del complesso.

CoenzimaA: molto grande, pag 620 fig 16.3

trasportatore di acili piccoli come acetilcoA; ma anche di acili molto grandi come gli acidi grassi. Anche se è grande, il gruppo funzionale è il piccolo gruppo tiolico(SH)fa legami tioestere(CO-SR) con gli acili che trasporta.

Lipoato= acido lipoico, in base al grado di ionizzazione. Pag 620 fig 16.4

È un coenzima legato covalentemente all’enzima nel sito attivo, formando un legame ammidico con un residuo di lisina (ha la stessa funziona di spostare già vista); grazie a qst interazione, il lipoato va da unenzima all’altro.Come funziona:ha 2 S, che pox trovarsi come punti di solfuro(se ox) o tioli(se rid)è la loro capacità: può legare acili sotto forma di tioesteri.Lo troviamo nell’enzima E2.

Pag 621 fig 16.5

I 3 enzimi non formano un piccolo complesso; Nell’immagine al me cui si vede che i complessi hanno diametro di 50 nm=qundi è un complesso abbastanza grande cosi tutto il piruvato che entra può essere convertito in acetilcoA, senza che il piruvato si accumuli. Nelle varie specie, il num dei lipoati in E2 varia (mammifero ne ha 2 su).

Come avviene la conversione del piruvato ad acetilcoA:-E1 = piruvato deidronegasi: pag 622 fig 16.6

Nel sito attivo lega tpp. Meccanismo già visto prima: piruvato viene decarbossilato,e il resto del piruvato si lega a tpp , sotto forma di idrossietil TPP che viene trasferita sull’acido lipoico(contenuto nella E2= diidrolipoil transacetilasi): è un disolfuro, si rompe xk OH li fornisce gli elet; idrossietil tpp si lega sul secondo S del lipoato formando legame tioestere.Lipoato ha ruotato proprio grazie al suo braccio flessibile: si sposta quindi sull’altro sito attivo; in cui arriva coA(è un tiolo=ha SH): il tioestere (cioè l’acillipolisina) reagisce con coA(un tiolo) formando un tioestere (acetilcoA) e un tiolo(lipoil lisina ridotta). (è come se la reazione fosse estere + alcolestere + alcol).

L’acido lipoico in forma ridotta (cioè la lipolisina ridotta) non può funzionare cosi(infatti deve essere in forma ox qnd lega idrossietil tpp) quindi E3=diidrolipoil deidrogenasi ox la lipolisina , riportandola in forma ox(cioè col legame disolfuro) in 2 passaggi:1)lipoil lisina ridotta riduce fad a fadh22)fadh2 riduce nad+ a nadh + H+.Quindi alla fine, parte dell’energia del piruvato è stata persa con la liberazione di co2; un’altra parte è conservata con nadh prodotto da E3.Ricorda che il legame tioestere è ad alta energia.

Ora quindi ho actilcoA nel mit che può entrar nel krebs.

Ogni enzima ha + subunità; quindi molti piruvato pox generare contemporaneamente molti acetilcoa.

L’associazione di 3 enzimi per effettuare una decarb ox usando tpp non è l’unico caso nel mit, ma troviamo anche(oltre quindi alla piruvato deidrogenasi vista prima):

decarbossilazione dell’alfachetoglutataro deidrogenasi(è del krebs)funziona come la piruvato deidrogenasi (usa lipoato,i 3 enzimi..)

transchetolasiappartiene al ciclo dei pentosi(via del pentoso fosfato).

LA GLUCONEOGENESI avviene nel citosol.

Pag 556 fig 14.15

Non è una via ossidativa.Gluconeogenesi= glucosio nuova genesi(sintesi)=generazione di nuovo glucosiomi permette di ottenere glucosio da molecole che non sono carboidrati.È una via presente in molte specie(piante,animali..):

tra le varie specie cambia il substrato non saccaridico da cui si parte per effettuare la gluconeogenesi: le piante partono da CO2; l’uomo deve partire da composti es lattato e pirubvto, cioè che hanno già un certo contenuto energetico.Ottenuto il nuovo glucosio 6-p attraverso la gluconeogenesi, il glucosio segue i destini del glucosio visti prima(pox o riversarlo riverso nel sangue per portarlo ad altri tessuti; o viene conservato come glicogeno; o per formare polimeri (i destini del glucosio).

Non tutte le cellule del nostro organismo pox fare gluconeogenesi.È presente in fegato, un po’ nella midollare del surrene, nei testicoli (sono i 3 tessuti principali).fegato: è l’organo che fa la maggior sintesi di glucosio, a partire da diversi precursori.

Pag 556 fig 14.16

Nella slide, la via è messa in paragone con la glicolisi.Ricorda che la glicolisi è composta da 10 reazioni: 3 irreversibili, le altre 7 reversibili a seconda della disponibilità del substrato.Queste 7 reazioni sono riutilizzate qua, ma vanno nella via opposta a quella presa nella glicolisiusano 3enzimi diversi rispetto alla glicolisi.Vedremo 3 punti(gli altri sono semplicemente inversione della glicolisi).

Consumo energetico:atp nella 1° reazione; gtp nella 2 reazione; atp ; nadh.Per 2 pir4 atp consumati + 1 nadh.Glicolisimi crea 2 atp per 1 glucosio(quindi 2 piruvati).Quindi la sintesi del glucosio è costosa dal punto di vista energetico.

Glicolisi: avviene nel citosol.Gluconeogenesi: nel citosol.Alcune reazioni sono mitocondriali(da piruvato a fosfoenolpiruvato) ;altre citosoliche.

Siamo nel fegato,xk è qui che avviene la gluconeogenesi:per passare da piruvatoa fosfoenolpiruvatosono necessarie 2 reazioni catalizzate da 2 enzimi:

piruvato carbossilasi (consuma 1 atp per 1 piruvato) PEP carbossichinasi.

La piruvato carbossilasi l’abbiamo già vista: ricorda ossalacetato è impo ed è rifornito proprio da una reazione catalizzata da piruvato carbossilasi. Avevamo visto il meccansimo: è carbossilazione che usa biotina (quella già vista era nel mit; anche questa avvien nel mit; usa proprio lo stesso enzima! è quindi un punto di contatto tra gluconeogenesi e krebs: ma qui l’esigenza non è rifornire krebs, ma fare appunto gluconeogenesi(che avviene nel fegato; le altre cellule l’ossalacetato lo mandano invece nel krebs).

Pag 558 fig 14.17

1)La reazione :piruvato+bicarbonato(è la forma con cui si usa la CO2;bicarbonato è attivato da atp)ossalacetato .Enzima piruvato carbossilasi.è promossa da abbondanza di acetilcoA (ha segno +nella slide 62).2)Reazione ossalacetato fosfoenolpiruvatoEnzima PEP carbossichinasi:-decarbossila ossalacetato-fosforila sul C2; il p è donato da 1 GTP.Le reazioni 1) 2) sono accopiate: carbossilazione piruvato + decarbossilazione ossalacetato la CO2 cheentra è la stessa che esce. Ricorda che la carbossilazione è un modo di attivare il piruvato (che non ha molto contenuto energetico) per poi permetterne la fosforilazione; se no non potremmo direttamente fosforilare il piruvato.

Pag 559 fig 14.19:

Il piruvato, in base alla sua origine,può seguire 2 vie, mostrate nella foto.Il piruvato può arrivare dalla degradazione di proteine;può derivare da alanina.

Al fegato può arrivare il lattato(derivante dalla fermentazione lattica avvenuta nei tessuti periferici)lo usa per produrre nuovo glucosio.

Guarda i passaggi della gluconeogenesiUn intermedio è il fosfoenolpiruvato(PEP).Dalla foto si vede come alcuni enzimi sono citosolici e altri mitocondriali.Alla gluconeogenesi per poter funzionare,serve del nadh(usato nella tappa per passare da 1,3 bifosfoglicerato a gliceraldeide 3-fosfato).Nel fegato, se c’è gluconeogenesi, non c’è glicolisi e vice; quindi il nadh non può derivare dalla glicolisi.Il feagto per generare glucosio, ha bisogno di: adp,di nadhNel citosol della cellula il nadh è basso, xk in genere appena si produce va nei mitocondri ed usato per la respirazione cellulare.quindi il fegato dove lo trova del nadh citosolico? Ha 2 modi: nadh o viene riportato dai mitocondri al citosol o viene generato nel citosol attraverso le 2 vie dell’immagine! Che sono 2 vie che formano

PEP(intermedio della gluconeogenesi!). eccome come generano nadh citosolico(che ricorda serve al proseguimento della gluconeogenesi)

pox partire da lattato: entra nel mittrasformato in ossalacetatodeve essere esportato con sistema shuttle: lo trasformo in malato che può uscire; nel citosol ritorna ossalacetatodove è trasformato in fosfoenolpiruvato(PEP).Si nota come dal mit si esportano nel citosol,anche eq rid del nadh, mediante il sistema shuttle, attraverso il malato(rivedi il sistema shuttle).

o da piruvato(che può derivare da varie sostanze).avviene nel fegato, xk è a lui che arriva il lattato!lattato deve essere riconvertito in piruvatocosi può entrare nella gluconeogenesi.Lattato deidrogenasi. Muscolo e fegato ne hanno ciascuno un isoenzima diverso:muscolo l’isoenzima è mitocondriale(e codificato dal genoma mitocondriale);fegato(quello nell’immagine) è citosolico(e codificato dal genoma nel nucleo).Nel fegato(a differenza del muscolo),visto che arriva tanto lattato, la reazione è spinta

verso il piruvato.

La gluconeogenesi funziona se ho 1 nadh per 1 piruvato(quindi per 1 lattato).

Continuo della gluconeogenesi:Conversione del fruttosio1-6bp in fruttosio 6-p.Defosforilo frut su c1. È idrolisi, ad opera di fruttosio 1,6 disfosfatasi(detta FBPASI). Toglie p sul c1.

Ultima tappa: Defosforilazione del glucosio 6-p a formare glucosio(xk solo defosforilato può uscire): xk nel fegato voglio proprio sintetizzare nuovo glucosio da rilasciare nel sangue!(quindi non genera glucosio x se stesso).Glucosio 6-defosfatasi si trova nel reticolo endoplasmatico : xk se fosse citosolico, ci sarebbe unciclo glucosio/gluc6-p(continuano a interconvertirsi xk nel citosol c’è l’esochiasi che fosforila; e non ci ottengo nulla) ; se invece segrego l’enzima nel rer, permetto proprio una separazione fisica delle 2 vie metaboliche(non c’è + l’esochinasi), di modo che non abbiano nessun contatto.

Pag 560 tab 14.3 Elenco reazioni della gluconeogenesi:il P perso non è in grado di rigenerare atp!

Il piruvato posso ottenerlo pure da amminoacidi scritti a pag 561 table 14-4:

in grassetto è segnato il prodotto che questi amminoacidi producono.Oltre a piruvato, possono anche produrre intermedi del krebs tutti i c (sia piruvato che krebs) di questi composti sono usati per sintetizzare glucosio:l’amminoacido da cui posso produrre glucosio è definito gluconeogenico.Alcuni hanno asterisco: sono chetogenici= cioè pox essere convertiti in acetilcoA; ed essendo nel fegato, li usa x sintetizzare corpi chetonici.

BIOCHIMICA

VIA DEL PENTOSO FOSFATOPag 562 fig 14.20

È presente in tutte le celluleed è localizzata nel loro citosol.È costituita da 2 fasi:

ossidativatermina con la formazione del ribosio 5-p non ossidativautilizzata quando non serve ribosio 5-p, e quindi il ribulosio 5-p è riconvertito a

glucosio 6-p.Non necessariamente segue entrambe le vie, ma dipende dalle esigenze della cellula: xk i prodotti sono NADPH e ribosio 5-p(ombreggiati in arancione salmone nella slide),quindi:

se alla cellula serve solo NADPH e non ribosio 5-pla via si blocca a ribulosio 5-p che ,attraverso la fase non ossidativa,viene riciclato a glucosio 6-p(che può avere diversi utili

se alla cellula serve riboso 5-p(utilizzato per la sintesi di nucleotidi,coenzimi,DNA,RNA), deve invece completare la fase ossidativa (vedi dall’immag che ribosio 5-p è l’ultima tappa della fase ossidativa).

NADPH è un coenzima ridotto che serve per 2 ruoli:1) le biosintesi riduttive(ricorda che NADPH è usato nell’anabolismo): quindi per la sintesi degli

acidi grassi,steroidi ecc(li vedremo poi); 2) la glutatione reduttasi enzima coinvolto in molte vie di rimozione dei radicali liberi:

nel metabolismo son chiamati xenobiotici(=significa qualcosa che viene dall’esterno;nella magg parte dei casi gli xenobiotici sn farmaci,che non sono naturali per il nostro organismo; x rimuoverli il sistema + famoso è quello regolato da citocromo c..);le cellule possiedono meccanismi di difesa conto i radici liberi(si usa nadph) ,che sono dannosi xk alterano lo stato redox della cellula.

FASE OSSIDATIVAPag 563 fig 14.21

Il glucosio 6-p che ad es non è usato in glicolisi, entra in qst via.

1° reazione:glucosio 6-p (in forma ciclica) + NADPH + H+ + Mg+ 6 fosfogluconodeltalattone(è quinid un estere ciclico: C=O-OR).E’ una redox catalizzata da glucosio 6p deidrogenasi: è il gruppo in azzurro che viene ox: da alcol diventa carbonilico.

2° reazione:6-fosfogluconodeltalattone + H2O + Mg+ + 6-fosfogluconato.si apre l’anello del lattone grazie alla lattonasi usando H2O e ottengo il 6 fosfogluconato.

3° reazione:6-fosfogluconato + NADP+ + Mg+ D-ribulosio 5-p.6-fosofogluconato deidrogenasi fa:-decarbossilazione - ossidaizone del OH(alcol) a chetone.Ribulosio 5-p è è un chetopentoso(quindi chetone)ed è l’isomero del D-ribosio 5-p.

4° reazione:la fosfopentosio isomerasiisomerizza il ribulosio 5-p a D-ribosio 5-p.

Alcune reazioni della fase ossidativa sono alleq,altre irreversibili.Es ribusio e ribulosio sn in eq; la reazione è spostata verso le esigenze della cellula.

FASE NON OSSIDATIVAPag 564 fig 14.22

Se ribosio è in eccesso, lo scheletro carbonioso del ribulosio è riciclato per produrre glucosio.Giunti alla fine della fase ossidativa ho il ribulosio 5-pche isomerizza a xylulosio 5-p.Lo scopo è usare gli zuccheri per riformare glucosio:guarda a dx:ho 2 zuccheri a 5C(ribosio 5-p + xilulosio 5-p)li unisco e formo uno da 7C(sedoeptulosio 7-p) e uno da 3C(gliceraldeide 3-p)li combino e formo uno da 6C(è lui il glucosio 6-p,l’ho formato!) e uno da 4C(è eritrosio 4-p).

glucosio 6-p NON va in glicolisi, ma è usato per ricominciare la fase ossidativa della via del pentoso fosfato.

Eritrosio 4-p invece è combinato con uno zucchero da 5 C(xilulosio 5-p)e formo uno zucchero a 5C(fruttosio 6-p, che frazie alla fosfoesoso isomerasi è isomerizzata a glucosio 6-p) e uno a 3C(gliceraldeide 3-p: anche in qst caso, non va in glicolisi, ma è sempre riciclata a formare glucosio 6-p! grazie agli enzimi già visti: triosio fosfato isomerasi, aldolasi, fruttosio 1-6-bifosfatasi,fosfoesoso isomerasi).

Nota dall’immagine com gli enzimi usati nelle tappe viste prime sono:transchetolasi e transaldolasiqst 2 enzimi sono gli unici specifici della fase ossidativa della via del penotoso fosfato; gli altri che ho elencato prima appunto anche parte della glicolisi e gluconeogenesi.

Nota bene dalla slide:Tutti i composti usati sono zuccheri.

Poi nota i composti ombreggiati in rosa a 5C: per effettuare la fase non ossidativa ho bisogno di iniziare da 6 zuccheri a 5Cche provengono da 6 glucosi!(che sono diventati a 5C dopo aver effettuato la fase ossidativa; ora lo voglio riportare a glucosio 6-p).Alla fine però produco 5 glucosi 6-p.

NON c’è consumo di atp e neanche generazione di coenzima ridotto:tutta l’energia utilizzata è presa dall’ossidazione di 1 molecola di glucosio.

Transchetolasi: pag 565 fig 14.23

usa il cofattore tpp (ricorda che trasporta acetili).Prende i 2 C dal chetoso donatore e lo trasferisce su un aldoso accettore generando un aldoso(l’ex chetoso) e un chetosos(l’ex aldoso).

Transaldolasi è simile a aldolasi: pag 565 fig 14.24

Da un chetoso,trasferisce un’unità a 3 c su un aldoso(gliceraldeide 3p) si rigenera aldoso e chetoso.Fare tutte le reazioni.

REGOLAZIONE ALLOSTERICA della via del pentoso fosfatoPag 567 fig 14.27

Il prodotto principale che regola il flusso di metaboliti nella via del pentoso fosfato è il NADPH:se la sua conc è sufficiente per la celula, nadph agisce con feedback negativo sul primo enzima della via metabolica(la glucosio 6-p deidrogenasi).Se glucosio 6p non serve in sta via, è usato in glicolisi.È una via sempre attiva. E non consuma atp.

ILMETABOLISMO DEL GLICOGENOQnd una celula ha glucosio: ricorda che poteva accumularlo come glicogeno=è la glicogeno sintesi, la vediamo ora.Lo scopo di accumularlo è quello di conservarlo x qnd c’è scarsità di glucosio quindi esiste anche una via che degrada glicogeno in glucosio(si chiama glicogeno lisi).Liberato qst glucosio: alcuni tessuti lo usano x le proprie necessità, il fegato invece è l’unico che lo mette a disposizione di tutto l’organismo.

Tutte le cellule sono in grado di sintetizzare almeno piccole quantità di glicogeno, e quindi anche di degradarlo.2 tessuti però sn ricchi di glicogeno: muscolo scheletrico e fegato.

Pag 599 fig 15.25

Struttura del glicogeno: è un omopolisaccaride(cioè formato da monomeri uguali: il glucosio) ramificato di glucosioil vantaggio di avere il glucosio sotto forma di glicogeno è:-occupa – spazio-osmolarità della cellula: se ho 10 glucosi contano come 10 molecole osmolaticamente attive; 1 glicogeno invece conta come 1 molecola, e quindi l’impatto osmotico è minore (cosi evito che tutta H2O del plasma finisca nella cellula causandone l’esplosione).I Glucosi sono uniti con legame alfa glicosidico alfa 1-4 (i beta non sappiamo scinderli);mentre le ramificazioni sono unite con legame alfa 1-6; le ramificazioni sono molto frequenti.In un polisaccaride ho: rivedi pag 246 fig 7.14

estremità riducente: è quella con il glucosio con il c anomerico libero (che negli altri glucosi è utilizzato nel legame glicosidico).

non riducente: è quella che lascia i C 4 liberi per un nuovo legame con glucosio.

DEGRADAZIONE DEL GLICOGENOPag 600 fig 15.26.

Servono 2 enzimi ma ci vogliono 3 reazioni.Abbiamo tanti enzimi che si legano alle estremità non riducenti del glicogeno, e si spingono verso il centro del glicogeno per degradarlo.Leggi il processo a pag 599 fig 15.25, pag 600 fig 15.26.La glicogeno fosforilasi svolge 2 ruoli:

fosforila il glucosio sul C1 e lo distacca rompendo il legame alfa 1-4.

Non consuma atp! Il Pi usato è un fosfato inorganico(quindi non deriva dall’atp).Alla fine formo 1 molecola di glucosio1p per ogni ramificazione degradata.

Pag 600 fig 15.27

Successivamente, glucosio 1p è convertito in glucosio 6p, dalla fosfoglucomutasi (ricorda avevamo visto la mutasi da 3 a 2 fosfoglicerato; ricorda cera hys ,qui cè lo stesso meccanismo). Nel sito attivo abbiamo una serina fosforilata: cede il p al c6 del glucosio1pformo un intermedio glucosio1-6 bifosfatoora rimuovo il p sul c1,che viene rilegato alla ser,che torna quindi ad essere fosforilata.Alla fine libero quindi glucosio 6p.

IDROLISI DEL GLUCOSIO6P pag 601 fig 15.28

Il glucosio6p potrebbe finire in glicolisi, o venire ox per fare la via dei pentosi, o potrebbe finire in glicogeno(ma qst di ora non è il caso,infatti il glicogeno l’ho appena degradato); SOLO il fegato può mettere in circolo il glucosio: x uscire dalle cellule ed andare nel sangue deve venir defosforilato da una glucosio 6fosfatasi:qst enzima è nel rer, col sito attivo rivolto verso il lume del reticolo endoplasmatico(ER).Glucosio 6p è nel citosol, e x essere defosforilato deve quindi entrare nel ER, proprio xk il sito attivo dell’enzima è nel lume.Viene importato con il trasportatore T1(trasportatore di G6P=glucosio6p):quindi la glucosio6fosfatasi lo scinde in glucosio e pi inorganico:

Piesce dal ER grazie a T2 e arriva nel citosol e resta qua. Il glucosioesce dal ER grazie a T3ed esce dalla cellula,per giungere al capillare, grazie a

GLUT2. (nota che il glucosio esce dalla cellula proprio xk non è + fosforilato!)

LA GLICOGENOSINTESIReazioni che sono usate dalla cellula x sintetizzare il glicogeno.La cellula parte da glucoso 6p: è il metabolita che ho nella cellula.Affinchè glucosio6p possa essere usato per sintetizzare glicogeno deve essere attivato: pag 602 in basso a dx.

attacco un uridildifosfato ad una molecola di glucosio per trasformarlo in UDP-glucosio: in questa forma, segnala che il glucosio è attivo per la sintesi di glicogeno.Ecco come avviene la sintesi di UDP-glucosio: leggi a pag 603 fig 15.29 il meccanismo.Prima di tutto il glucosio deve essere fosforilato sul C1.L’energia metabolica viene da (a parte dalla solita energia liberata dal fatto che l’enzima stabilizza il substrato):

Distacco del pirofosfato dal NTP. Scissione del pirofosfato in 2 Pi.

sono 2 legami ad alta energia che conferiscono l’energia sufficiente per la catalisi:alla fine cmq produco un composto ad alta energia(UDP-glucosio), che quindi mantiene l’energia.

Sotto forma di udp-glucosio,il glucosio è quindi attivo x la sintesi. Pag 604 fig 15.30

Devo avere una catena con almeno 4 glucosi (la glicogeno sintasi NON sa attaccare udp-glucosio su unacatena + corta di 4 glucosi): l’enzima glicogeno sintasi prende udp glucosio e lo attacca all’estremità non riducentelibero udp e ottengo una catena con un glucosio in +,legato con un legame alfa 1-4.

Passaggio successivo: pag 604 fig 15.31

gli udpglucosio vengono attaccati fino a formare una catena lunga 11 C:solo a qst punto può intervenire l’enzima ramificante (ramificasi: detta anche amilo 1->4 1->6 transglicolasi)prende 7 glucosi(rompendo un legame alfa 1-4) :

e li trasferisce sui 4 glucosi a monte (sono quelli gialli),legandoli con legame 1-6,formando quindi una ramificazione!In qst modo genero 2 estremità non riducenti(prima che agisse la ramificasi era 1)su ognuna la glicogeno sintati lega udp glucosi fino ad avere una catena di 11 glucosi, e ricomincia ad agire la ramificasi come visto su..-->su cui lega 2 udp glucosi; ricontinua la stessa cosa ecc.

Fai conto che ogni volta che parliamo di enzimi,ne abbiamo sempre molte copie che svolgono lo stesso lavoro es glicogeno sintasi ecc.LA GLICOGENINAPag 605 fig 15.33

Ricorda glicogeno sintasi può attaccare udp solo se è lunga almeno 4 glucosio:quindi non sa partire da 0 a creare una catena di glicogeno,ma gli serve un primer= una struttura di base su cui partire ad attaccare glucosiqst primer è la GLICOGENINA: è un dimero proteico, e si trova al centro della molecola di glicogeno(è appunto il primer);quindi anche dopo la sintesi del glicogeno la glicogenina resta al centro.(generalmente:aspviene n glicosiata; ser e tyr glicosilate)La Tyr della glicogenina forma col glucosio una glicosilazione di tipo O(ciòè non è N glicosidica).La glicogenina è il primer su cui inizare a costruitre il glicogeno; la tyr è la porizone glicosilata.Si usa la glicosiltransferasi, che ha 2 attività catalitche: leggi meccanismo a pag 605 fig 15.33

-trasferisce glucosio-e allunga la catenaLa forma di glucosio usata è sempre udp-glucosio(la forma attiva per sintetizzarci glicogeno).Si possono aggiungere udp-glucosio fino a raggiungere al massimo una catena di 6 glucosi tanto alla glicogeno sintasi ne bastano 4 per allungare la catena aggiungendo udp-glucosio.La sintesi del glicogeno da 0 usando la termogenica,è usata qnd nn ho nessuna catena di glucosio da cui la glicogeno sintasi possa partire; se no si parte da catene che ho già.

PRINCIPI E MECCANISMI DI REGOLAZIONE METABOLICAUn metabolita che viene usato in 2 vie, ne può intraprendere solo una: sono le esigenze della cellula che decidono verso dove si deve andare; se prende la via a,però bisogna bloccare anche la via b.

Definizioni slide 3:OMEOSTASIinsieme di processi volti a mantenere costante il parametro considerato.MALATTIA METABOLICAalterazione delle proprietà omeostatiche relative al parametro considerato.REGOLAZIONE DELL’OMEOSTASIcoinvolgono proteine regolatrici (∼4000 proteine≅12%genoma)PROLIFERAZIONE E/O DIFFERENZIAMENTOmodificazione sostanziale delle attivita’ cellulari: Regolazione di attività enzimatiche e sintesi di nuove proteine.REGOLAZIONE DELLA PROLIFERAZIONE E/O DIFFERENZIAMENTOcoinvolgono proteine regolatrici (∼4000 proteine≅12%genoma)

Omeostasi: es ci sn tessuti che nn possono vivere senza glucosio es il cervello, lo deve ossidare per produrre energia; quindi la glicemia deve essere mantenuta a livelli costanti: se scende o sale troppo , sn problemi.L’insieme di tutti quei processi che mantengono costante la glicemia si chiamano omeostasi.Omeostasi è consentire ad ogni cellula di disporre dell’energia necessaria per svolgere le sue funzioni: es alla cellula che si divide, o al muscolare che si deve contrarre servono atp.I globuli rossi sn sintetizzati dal midollo, poi si differenziano (es elimina nucleo, si riempiono di emoglobina); tutto le volte che ciò avviene , le cellule devono cambiare il loro corredo di enzimi metabolici(eritroblasto ha metabolismo diverso da globulo rosso); per cambiare gli enzimi devo degradare i vecchi enzimi, poi devono cambiare la situazione della cromatina(metilarla..),trascrivere ciò che mi serve(uso fattori di trascrizione), e poi porto ciò che serve nel punto corretto tutto ciò richiede energie e deve essere finemente regolato.

Il 12% del genoma codifica per proteine regolatrici: sn quelle che attivate o inibite pox influenzare i vari processi.Diabete: glucosio non entra nelle cellule: quindi le cellule usano come combustibile altro, creando alterazioni metaboliche.Es hanno la glucosi 6p deidrogenasi mutata.Tutta la regolazione metabolica che avviene serve a mantenere cost il livello di energia e metaboliti, se no si ha malattia.

MECCANISMI DI REGOLAZIONECi sn meccanismi:

rapidissimi: si parla di millesecondi sono ad es la reg allosterica o covalente di un enzima. Rapidi: segnalazione ormonale: i 2 ormoni che regolano il metabolismo sn insulina e

glucagone(riguarda digiuno o stato nutrito). Agisce anche l’ormone dello stress=adrenalina(nn centra se ho nutrienti) ma se devo correre a prendere il treno ho bisogno di energia. È un ormone extracellulare che interagisce con recettore di membrana (guarda segnalazione attivate da adrenalina, glucagone, insulina).

Lenti: minimo di 1 ora fino a giorni meccanismi di tipo genomico: vanno a modificare la velocità di trascrizione e/o traduzione genica di un enzima, per variarne la quantità.

Se devo regolare un tipo di enzima pox: aumentare o diminuire il num di molecole di enzimi dello stesso tipo è un meccanismo lento. pox modifcarne l’attività attivandolo o inibendolo è un meccanismo rapidissimo

Meccansimi di regolazione della velocità di flusso attraverso una reazione pag 576 fig 15.2la prima parte è lenta (a sx): xk un meccanismo lento dura da 1 ora a giorni? xk dipende da:

da qnt è grande l’enzima(se è monomerico o ha + subunità) se sta nel citosol, o in membrana, o in qualche organello.

se voglio modificare la quantità del recettore, lo sintetizzo nel rer, poi attraverso vescicole arriva in membrana; se è integrina es devo sintetizza alfa e beta; se devo sintetizzare la gliceraldeide la sintetizzo su ribosomi nel citosol.

Esempio di meccanismo lento: sn in alta quota,quindi ho aumentanto 2,3 BPG; tornata a livello del mare lo devo rimuovere xk non mi serve +:

elimino il fattore di trascrizione cosi nn lo produco +; l’enzima stesso lo devo degradare, o aspetto che fisiologicamente muoiano(le proteine vengono

rinnovate ; la vita delle molecole è misurata in emivita).Ubiquitina e proteasoma: la proteina vecchia è identificata xk viene legata covalentemente da ubiqitina oppure indirizzate al proteasoma( eistono anche altri metodi x degradarle).

In un muscolo le proteine vivono in media 10,7 giorni pag 576 tab 15.1

la vita varia nei tessuti xk es il fegato deve rinnovarsi maggiormente, deve adattarsi alle esigenze dell’organismo: cambia il suo corredo proteico ad es se cambio tipi di dieta, il fegato deve modificare i suoi enzimi per metabolizzare i nuovi componenti introdotti.Se voglio studiare il corredo di enzimi (e quindi il metabolismo di una cellula) studio:

1) qnt mrna sono tati trascritti cioè studio il trascrittoma (con la tecnica del dna-microarray)2) le proteine espressecioè studio il proteoma della cellula (con l’elettroforesi bidimensionale)3) i metaboliti presenti nelle cellule cioè studio il metaboloma.

non basta guardare solo punto 1 o 2; devo guardare entrambi xk 1 mrna può dar origine a 10 copie dello stesso enzima; un altro mrna invece invece può formare 5 copie dell’enzima; e poi ci sn mrna che vengono trascritti ma non vengono mai tradotti(es microRNA, che bloccano o rallentano la trascrizione)qst per dire che ciò che vien trascritto nn corrisponde a ciò che viene tradotto.Dna microrarray nn fare.

L’enzima posso regolarlo con : pag 576 fig 15.2

concentrazione del suo substrato(ripassa michaelis menten,km,stat stazionario) uso modulatori allosterici lo modifico covalentemente(la + diffusa è la fosforilazione/defosforilazione) interazione con subunità regolatorie(seprando o legando proteine: es la protein chinasi A, ricorda

qnd avveniva la separazione di subunità per esporre il sito attivo) il ligando modifica la trasduzione a sx, ma modifica anche gli eventi a dx: usando secondi

messaggeri che lui stesso genera.

BIOCHIMICA La gluconeogenesi avviene in pochissimi tessuti,di cui il principale è il fegato, in cui quindi è

impo regolare la glicolisi, in modo che non ci sia un ciclo inutile. La glicolisi invece è presente in tutti i tessuti: è la principale via metabolica ossidativa del

glucosioquindi è sempre attiva, è solo questione di regolarne la velocità,xk nn sempre al tessuto serve consumare tutto il glucosio che entra nella cellula.

Il primo evento afinchè le cellule usino il glucosio è:trasportare il glucosio dentro la cellula con il trasportatore GLUT capitolo 11 tab 11-3 fare come funzionano i glut.Ce ne sono 12,codifcati da 12 geni diversi:non tutti trasportano il glucosio: alcuni trasportano altri zuccheri,alcuni nn trasportano nulla, di altri nonsi sa manco cosa fannoquindi i trasportatori del glucosio si riducono a 4: cioè solo di 4 GLUT dei 12 GLUT totali è stato definito il ruolo.In cosa si differenziano?

Oltre alla distribuzione tissutale(alcuni GLUT sn dapertutto,altri sono solo nel fegato,vedi nella tab 11-3 la localizzazione).

varia l’affinità che hanno per il glucosioquindi la loro km.-Es GLUT1: ha ruolo di importare glucosio basale: cioè glut1 ha km inferiore alla glicemia a riposo(cheè intorno 5.5 millimolare),e quindi riesce a trasportare glucosio anche se è a basse concentrazioni. Altri hanno km elevata, quindi funzionano solo qnd la conc di glucosio è elevata, es dopo i pasti.

-GLUT4 è attivato da insulina: ha km intorno alla conc di glicemia a riposo; insulina non agisce direttamente sul trasportatore modificandone la conformazione ma insulina aumenta il trasporto ,attraverso via di trasduzione di segnale,per aumentare la quantità di trasportatore presente sulla membrana: vescicole di secrezione che al momento opportuno vengono portate in membrana; qnd lo stimolo cessa, vengono di nuovo endocitati all’interno per rimuovere il recettore. Bob 11-2.Solitamente avevamo visto che l’attivazione avveniva mediante fosforilazione ecc invece l’insulina attiva i GLUT4 sono attivati per esocitosi.

-GLUT2: è nel fegato.Come si regola:-Ha una km elevata: intorno a 17 millimolare.Significa che se il glucosio è 5,5 millimolareil glucosio non entra nel fegato.Se la glicemia è + elevata di 17 milimolare,il fegato entra nell’apatocita ed è metabolizzato dagli epatociti.-Per poterlo metabolizzare, devo fosforilare il glucosio: con esochinasi. Ricorda che la via che fosforila il glucosio(esochinasi) è diversa da quella che lo defosforila(glucosio 6p fosfatasi). Slide 5.

Di esochinasi ci sn 4 diversi isoenzimi: sn 4 proteine diverse codificate da 4 geni diversi, cn diversa distribuzione tissutale.-L’esochinasi 1 e 2 le troviamo nei muscoli scheletrici e nei tessuti periferici; la 4 la troviamo nel fegato ed è chiamata anche glucochinasi(glucochinasi invece di esochinasi xk è molto + specifica x il glucosio rispetto agli altri esosi). Min 9Sono anche regolati in maniera allosterica diversa; hanno diverse km.

Le esochinasi 1 e 2 sn inibite da glucosio 6p; La glucochinasi (che è l’esochinasi 4) invece nn è inibita da prodotto.

Il glucosio 6p si accumula qnd gli altri enzimi non riescono ad usarloquindi inibisce esochinasi(evita di fosforilare glucosio di modo che non resti nella cellula,xk ce n’è troppo) e cosi nn sta nella cellula; oppure glucosio 6p segue altri destini come la via del pentoso 6p(xk nn serve glicolisi).L’esochinasi del muscolo scheletrico(1) e epatica(4) hanno grande diversità nella km: slide 12-la 4 arriverà a saturazione con conc di glucosio molto elevate(xk ha km + elevata); vedi 5 è la con di gluc a riposo:vedi alla conc di 5 come la 4 è poco attiva qua,xk la glicemia è bassa: gluc nn entra e esochinasi nn lo può fosforilareil vantaggio x il fegato è che: se esochinasi 4 avesse kmbassa, il glucosio che entra verrebbe subito fosforilato; essendo km alta invece,intorno a 10 millimolare,significa che il glucosio generato in gluconeogenesi (xk esochinasi non lo fosforila) esce dal fegato; -quindi nel fegato entra solo il glucosio per la glicolisi ,ed entra solo qnd ho alta glicemia,cioè dopo i pasti. Lo scopo della km bassa di esochinasi 4 è rendere glucosio disponibile per il torrente circolatorio. Ricorda che se glucosio nn è fosforilato,esce dalla cellula.

Non basta regolare la glucochinasi con la disponibilità del glucosio ,grazie alla km alta della glucochinasi.È regolata anche tramite segregazione:viene separata dal citosole trasportata nel nucleo e vice: serve a separare fisicamente i metaboliti in base alle conc di glucosio e fruttosio 6p.-in caso di glicemia altaglucosio entra nell’epatocitastimola l’uscita di esochinasi dal nucleo verso il citosol e quindi ho glicolisi.-Qnd glicolisi nn serve +,si accumula fruttosio 6pfa traslocare esochinasi 4 nel nucleo(xk nn serve + glucosio nel epatocita). Vedi come ci sn tanti meccansimi x regolare un enzima.

Ricorda che in glicolisi e gluconeogenesi: fosforilazione e defosforilazione avvengono in 2 luoghi diversi.-La fosfofruttosio chinasi 1.= abbreviata con PFK1.-Fruttosio 1,6 bifosfatasi. Min 18.Regolazione di PFK: slide 9è una regolazione allosterica: slide 11

i modulatori allosterici atp,amp,adp,citrato sono regolatori che valgono per tutti i tessuti fruttosio 2,6 bip si trova solo nel fegato, ed è l’unico che il fegato ha.

regolano in base alla carica energetica: la glicolisi produce atp quindi se ho abbastanza atp la glicolisi è inibita, se invece ho abbondanza di adp la glicolisi è stimolata.Anche il Citrato è un esempio di carica energetica: è il primo prodotto del krebsil citrato non deriva solo da glucosio: acetilcoa infatti può originare anche da amminoacidi ecc. se ala cellula basta l’ossidazione degli altri nutrienti che generano acetilcoa e quindi poi citratola glicolisi allora non serve(glicolisi produce anch’essa citrato, ma tanto già ce l’ho) e quindi viene rallentata (il citrato quindi rallenta la glicolisi).Ci sn enzimi regolati da citrato,acetilcoa..il principio di regolazione è proprio il fatto che potendo ottenerli da altro, pox nn fare glicolisi(per ottenere appunto citrato,acetilcoa..).ATP per PFK1 è sia substrato che un regolatore allosterico: significa che si lega al sito allosterico, inducemodificazione conformaizonale,che promuove una variazione dell’affinità del sito attivo per il substrato. Slide 10Nella curva slide 12 si vede pfk1 misurata( sull’asse y): regolazione allosterica

se atp è basso ho la curva a sinistra e vedo che pfk1 si satura prima di fruttosio 6p= atp ha reso pfk1 + affine per fruttosio 6p.

se atp è alto ho quella a dx e vedo che si satura + lentamente di fruttosio 6p=atp ha reso pfk1 – affine per fruttosio 6p.

Curva sigmoide: pfk1 è saturata da fruttosio 6p.

Pfk1 ha 4 subunitàognuna ha un sito catalitico(quindi pfk1 può fare contemporaneamente 4 catalisi).-Il sito attivo nella foto lega i prodotti(che sono fruttosio 1,6bip); -in basso c’è il sito regolatorio dell’atp: è vicino al sito attivo, cosi una volta prodotto, può subito regolare la pfk1 legandosi al sito regolatorio e rallentando la pfk1.

FBASI1Ha alcuni mediatori allosterici comuni con pfk1: vedi slide 11-per la FBASI1 solo amp,qnd è abbondante, stimola glicolisi, e inibisce la gluconeogenesi.-Fruttosio 2,6 bp(nn è lintermedio della glicolisi) che ricorda è presente solo nel fegatoqnd è presente,stimola glicolisi, e contemporaneamente inibisce l’enzima della gluconeogenesi. Attiva pfk1(che fa glicolisi) e inibisce fbpasi 1(che fa gluconeogenesi).Grafici che evidenziano l’attività slide 12:siamo nel fegato. La pfk1 è quella epatica.Se manca fruttosio26bp vedo come enzima è praticamente inattivo, xk ha km di 2 milliolare, quindi la glicolisi epatica è quasi ferma (ricorda che fruttosio26bp stimola pfk1 e quindi la glicolisi).Da dove deriva fruttosio 2,6bp? Pag 592 fig 15.17

Si ottiene per fosforilazione sul c2 del fruttosio6pad opera della PFK2: fosfofruttochinasi2.Pi è ceduto da atp.

Quindi Qnd pfk2 è attivo fruttosio è fosforilato sul c2; Esiste anche una FBPase2 è una fruttosio2,6bip fosfatasi che rimuove il p sul c2rigenerando

fruttosio 6p.Pfk2 e fbpase2 sono 1 unica proteina! Che ha 2 siti catalitici:

in un sito fa reazione della PFK-2 nell’altro della FBPASE-2

i 2 siti catalitici non funzionano contemporaneamente,se no avremmo un ciclo inutile:L’enzima è regolato tramite fosforilazione(è quindi una modificazione covalente):

la proteina chinasi cAMP-dipendente fosforila enzimaattivando la FBPASE-2: stimola la glicolisi, e inibisce la gluconeogenesi. Produce fruttosio 6p.

e una fosfoproteina fosfatasi che defosforila l’enzima(rimuove un Pi inorganico) è attiva PFK-2: inibisce la glicolisi, stimola la gluconeogenesi.Produce fruttosio 2,6-bip.

La fosforilazione modifica il sito attivo della proteina, rendendolo + o – affine x il suo substrato.Questo enzima lega 1 p su unica catena polipeptidica! Quindi in base a se qst p è presente o no,fa una delle 2 attività viste su.E chi fosforila qst enzima bifunzionale?

È la PKA = protein chinasi A amp ciclico dipendente(quella già vistain biochimica 1): è quindi attiva qnd la conc di cAMP si alza nel citosol.Per aumentare cAMP devo aumentare l’adenilato ciclasi: che è attivata da recettori accoppiati a proteine Gs.Chi è il ligando? -È il glucagone: è un ormone peptidico,che viene rilasciato dal pancreas endocrino qnd la glicemia si abbassa e giunge ai valori basali(indica all’organismo che nn introduciamo nutrienti e dobbiamo vivere cn quello che abbiamo=indica un stato di digiuno,è quello fisiologico qnd nn mangiamo per qualche ora,non un vero digiuno). Il glucosio è però fondamentale x alcuni tessuti, che non possono mai starne senza: quindi il fegato si occupa di sintetizzare il glucosio ,cioè è stimolata la sua glucosioneogenesi, e quindi inibita la glicolisi(ricorda che non pox avvenire entrambe contemporaneamente).-Insulina : è invece secreta qnd la glicemia sale: attiva quindi la glicolisi, e inibisce la gluconeogenesi.Insulina ha un recettore dimerico ad attività tirosina chinasica(ripassa biochimica 1) e una volta che il recettore si è autofosforilato recluta IRS1 ecc: alla fine si ha l’attivazione delle map chinasi, e p3chinasiinsulina con qst vie attiva fattori di trascrizione che nel nucleo modulano l’espressione di geni e quindi di proteine presenti; attiva anche delle fosfatasi(nn si sa esattamente come dal recettore si passa alle fosfatasi,si sa che le attiva; ci sn fosfatasi speciche per serine e tirosine). L’enzima bifunzionale è fosforilato in serina e treonina.

Le chinasi sono molte, una per ogni substrato. Diversamente,le fosfatasi sono molto meno!

PP2A: proteina fosfatasi 2 a. pag 593 fig 15.18

Riconosce vari substrati.Ha 3 subunità:

una struttura di sostegno(=scaffold) su cui si ancorano(appunto fa da sostegno) le altre 2 sub:

una catalitica nel sito attivo ha 2 ioni di manganese: è qua che cui avviene la defosforilazione. una regolatoriadet la specificità per il substrato. Leggi pag 593 fig 15.18

Qst fosfatasi è regolata da: insulina xilulosio5p (zucchero della via del pentoso fosfato)

Si legano a pp2a e ne modulano in maniera allosterica l’attività: la rende + o – affine per un substrato.

Insulina promuove regolazione genica con attivazione di molti fattori di trascrizione.Pag 595 fig 15.21 esempi:

attiva PP2A (attivata anche da xilulosio5p,leggi su) attiva il fattore di trascrizione chREBP: finchè sta nel citosol in forma bifosfato non

funziona; insulina promuove la sua defosforilazione attivando PP2; la rimozione del primo p lo fa entrare nel nucleo; la rimozione del 2° p lo attiva e fa si che crei un complesso di trascrizione(Leggi pag 595 fig 15.21)tra i geni modulati ci sn molti enzimi del metabolismo ossidativo (qundi della glicolisi e degli acidi grassi ).

Attiva PKB (ripassa biochimica 1) noto come AKT.Leggi pag 596 fig 15.22Slide 20 non farla.Sono le sequenze di pep, su cui si legano vari fattori di trascrizioneche determinano la produzione di una precisa quantità di enzima.

Regolazione genica operata da insulina pag 595 tab 15.5

Il glucagone modula i geni in maniera meno ampia dell’insulina.

Regolazione della piruvato chinasi:: pag 594 fig 15.20, pag 594 fig 15.19 , pag 587 fig 15.11.La piruvato chinasi è regolata sia nel fegato che negli altri tessuti: qui vediamo quella tipica del fegato. La regolazione comune a tutti i tessuti è quella a dx; modulazione allosterica in cui si usa:

atp,acetilcoA,acidi grassi a lunga catena che inibiscono la glicolisi(inibiscono la produzionedi piruvato): xk sn dei sensori dello stato energetico: atp agisce con feedback negativo; se ho acetilcoa o citrato o acidi grassi significa che sto ossidando già altro, e che perciò non serve fareglicolisi.

Se si è formato F16BP(della PFK1) ci dice che glucosio è stato indirizzato in glicolisiquindi attiva gli enzimi a valle.

Alanina è un alfaamminoacido , piruvato è un alfachetoacido ma hanno lo stesso scheletro carbonioso; si interconvertono per transaminazione. Alanina può essere un composto che non è uno zucchero che la gluconeogenesi può' trasformare in piruvato che poi converte in glucosio; alanina quindi inibisce glicolisi.

piruvato chinasi L nel l=liver piruato chinasi L/Mnel m=muscle

indicano che fegato e muscolo hanno 2 isoenzimi diversi di piruvato chinasi,che rispondono alle regolazioni in maniera diversa:

quella muscolareè regolata solo in modo allosterico (i regolatori allosterici visti su:atp ecc) Quella del fegatoè regolata da modificazione covalente(la fosforilazione):

se è fosforilazione, avremo quindi la versione fosforilata=inattiva ad opera di chinasi che è PKA(attivata da glucagone se ho glucagone, la segnalazione è quindi rivolta a inibire glicolisi e quindi la piruvato chinasi.

e defosforilata=forma attiva ad opera di defosfatasi che è PP1(attivata da insulina) Se ho insulina ,si stimola invece glicolisi e quindi attiva la piruvato chinasi

Ricorda: glucagone attiva amp ciclico e attiva pka: quindi glucagone promuove fosforilazione dei

substrati. Segnala che siamo in uno stato di digiuno(organismo deve produrre i nutrienti) Insulina attiva le fosfatasi quindi defosforila. Dice che abbiamo nutrienti, e che quindi con

l’eccesso posso produrre atp e altri depositi.Pag 594 fig 15.20

Piruvato intraprende: la gluconeogenesi inizia krebs:

quindi c’è una regolazione allosterica fatta da acetilcoA: può inibire l’ingresso di piruvato nel krebs, promuove il suo ingresso in gluconeogenesi.

Piruvato indica che ci sono substrati alternativi al glucosio per l’ossidazione.

BIOCHIMICA 10

REGOLAZIONE DEL METABOLISMO DEL GLICOGENO2 sn i principali enzimi del metabolismo del glicogeno:

GLICOGENO FOSFORILASI degrada il glicogeno=chiamata anche semplicemente fosforilasi (xk è la prima che hanno scoperto)

GLICOGENO SINTASI sintetizza il glicogenoI 2 tessuti importanti sono:

Fegatosintetizza glucosio con gluconeogenesi e lo rilascia nel sangue per i tessuti periferici; stessa cosa fa per il glucosio che ottiene degradando il glicogeno.Risponde al glucagone(ormone del digiuno: è secreto qnd non ci sn nutrienti,il fegato rilascia glucosio in circolo)

il muscolo e i tessuti periferici; il muscolo lo prendiamo come rappresentante dei tessuti periferici xk contiene grandi quantità di glicogeno.Il muscolo (a differenza del fegato) il glucosio che ottiene lo tiene per sèlo ottiene dal glicogenoe lo usa per glicolisi,via del pentoso fosfato ecc.Il muscolo ha bisogno di poco glucosio nel digiuno; ma ne usa tanto durante la contrazione(ha bisogno di energia)l’ormone che regola la quantità di glucosio durante la contrazione è l’adrenalina:-adrenalina e glucagone attivano la stessa Gs(producendo 2 effetti opposti)aumenta Camp ecc.

LA GICOGENO FOSFORILASI = LA FOSFORILASIEsiste in 2 forme diverse: slide 22

B - attiva = è la forma defosforilata. A + attiva= è la forma fosforilata.

L’interconversione tra A e B è appunto la fosforilazione: la glicogeno fosforilasi B è fosforilata su ser14 per diventare A.La fosforilasi è divisa in 2 subunità uguali catalitichee quindi avremo 2 ser che devono essere fosforilate per poter passare alla conformazione attiva(la A).Nell’immagine sulla fosforilasi vediamo disegnate 2 semilune: sn i 2 siti allostericiquindi la fosforilasi è attivata per fosforilazione,ma c’è anche una regolazione di tipo allosterico: mediata da glucagone e adrealin (vedi slide 22).

La regolazione covalente:

per fosforilare la glicogeno fosforilasi ci vuole fosforilasi b chinasi(fosforila la fosforilasi b)consuma 2 atp(xk ci sn 2 siti attivi da fosforilare su ser).

Quindi esiste anche una fosforilasi a fosfatasi (PP1) (defosforila la fosforilasi a)Produce 2 p inorganici. (non è sensibile a xilulosio)

PP1 viene a sua volta fosforilata dalla PKA (vedi dopo).

Amplificazione del segnale: slide 23significa che ho un ligando(ormone: prima ho detto adrenalina e glucagone) che attiva una segnalazione interna=attraverso una proteina Gs,aumenta Campche attiva molte PKAogni PKA può fosforilare e quindi attivare molte fosforillasi b chinasi inattive fosforilasi b chinasi attiva: fosforila la glicogeno fosforilasi b convertendola nella forma attiva glicogeno fosforilasi a ogni glicogeno fosforilasi a può fosforilare numerose molecole di glucosioproducendo glucosio 1p:ora vedi la divergenza tra miocita(muscolo) ed epatocita(fegato): slide 23

Miocita: usa il glucosio per effettuare glicolisi,per ottenere l’energia(atp) necessaria per la contrazione muscolare.Nel miocita,la via è regolata anche da 2 modulatori allosterici:

Ca2+ contribuisce ad attivare fosforilasi b chinasi.Serve anche durante la contrazione stessa.

AMPaiuta la glicogeno fosforilasi a.Serve a produrre atp.Si regola la quantità di glicogeno che il muscolo deve degradare per ottenere l’energia che serve a lui per contrarsi.

Epatocita: defosforila il glucosio 6p a glucosio,che quindi può uscire dalla cellule e giungere al sangue per distribuirsi ai tessuti periferici.

Lo scopo di avere tutti qst passaggi nel degradare il glicogeno a glucosio è appunto di un’amplificazione(sono coinvolte + molecole) e di avere anche una regolazione + precisa(posso modularla in + modi).

REGOLAZIONE DELLA GLICOGENO FOSFORILASI EPATICA slide 26Ricorda che la sua forma attiva è la A=fosforilata. Nella fosforilasi A2 ser si ritrovano all’interno della fosforilasi e quindi non esposte. La fosforilasi a attiva nn lega nulla nei suoi siti allosterici e quindi riesce a funzionare. Fosoforilasi a serve a degradare glicogeno,il glucosio va nel sangue per essere usato da tutte le cellule(siamo a digiuno). Poi mangiamo e la glicemia sale: quindi il glucosio entra nell’epatocita(in parte è fosforilato a glucosio6p e fa le sue cose) e si lega alla fosforilasi aessendo un modulatore allosterico che regola la fosforilasi a, essa cambia formain qst conformazione si espongono le 2 serine sulla superficie: cosi diventano + accessibili per la fosforilasi a fosfatasi che è attivata dall’ insulina.La fosfatasi defosforila quindi la glicogeno fosforilasi a per convertirla in b.Quando la glicemia scende, glucosio si stacca quindi dalla fosforilasi b, ritorna fosofrilasi a.

REGOLAZIONE DELLA GLICOGENO SINTASIEsiste in 2 conformazioni: pag 608 fig 15.37

Glicogeno sintasi a defosforilata e attiva. Gicogeno sintabi b è fosforilata e inattiva

La glicogeno sintasi a è regolata anche in maniera allosterica da glucosio6pglucosio 6p ha un’azione positiva sulla glicogeno sintasi: infatti si lega alla glicogeno sintasi brendendola + sensibile alla reazione della PP1 e quindi facilita la sua attivazione.La glicogeno sintasi b è fosforilata su ser e treonina, ma non c’è un'unica chinasi: ce ne sn almeno 11 diverse: 2 sono le principali: La prima è la caseina chinasi 2 = abbreviata con CKII e glicogeno sintasi chinasi 3 = GSK3CKII deve fosforilare 1 residuo della glicogeno sintasi (priming) pag 609 fig 15.38

perché solo cosi poi GSK3 è in grado di fosforilare altri 3 residui della glicogeno sintasi a. GSKR ha un sito che riconosce la serina fosforilata da CKII: solo cosi quindi si può legare alla glicogeno sintasi e quindi fosforilare le altre sue 3 serine (come risultato ho l’inibizione della glicogeno sintasi). Inibire GSK3:viene fosforilato nella porzione N terminale su una serqnd è fosforilata va ad interagire col sito di priming,occupando quindi il sito attivo:

l’enzima si chiude quindi su se stesso e nn è + in grado di legare i suoi substrati. Il meccanismo di attivazione/disattivazione è identico a quello di sarc(x attivarla bisogna desforilare la ser). GSK3 fosforilata inattiva viene fosforilata da PKA o PKB. GSK3 defosforilata attiva viene defosforilata da PP1.Riguarda pag 608 fig 15.37:PP1 defosforila sia gli enzimi della sintesi che della degradazione del glicogeno.PP1 è sensibile a insulina,glucagone,adrenalina,glucosio6p,glucosio.

REGOLAZIONE DELLA GLICOGENO SINTASI CHINASI pag 610 fig 15.39

Insulina attiva la sua cascata attivando PKB:PKB fosforila GSK3 inattivandola (quindi la glicogeno sintasi resta in forma a = attiva e defosforilata).Avviene sia nel fegato che nel muscolo .

REGOLAZIONE DELLA PP1 pag 610 fig 15.40

Regolata con fosforilazione.PP1 agisce su glicogeno fosforilasi, glicogeno sintasi, fosforilasi chinasi.Glicogeno fosforilasi e fosforilasi chinasi sono sono della degradazione del glicogeno; glicogeno sintasi è per la sintesi del glicogeno:infatti si usa sempre PP1 per regolare sia la degradazione che la sintesi del glicogeno cosi ,una volta attivata ,è in grado di attivare una via e di inibire l’altra.(xk ricorda che o avviene sintesi o avviene degradazione del glucosio).PP1 è legata a un granulo di glicogeno: attraverso la GM(proteine ad interazioni coi carboidrati).GM può interagire con PP1 solo qnd GM è fosforilata: insulina attiva una chinasi insulino sensibile (l’hanno chiamata cosi xk nn hanno ancora individuato che chinasi è) che fosforila GM(punto 1 dell’immagine).

GM ha 2 siti di fosforilazione: Uno attivato da insulina(punto 1). L’altro da glucagone e adrenalina

Leggi pag 610 fig 15.40

Pag 611 fig 15.41

In alcuni tessuti sono presenti le 3 vie: glicolisi,gluconeogenesi, metabolismo del glicogeno, in altri solo 2.Il fegato ha tutte e 3 le vie.il fegato usa glucosio6p per fare glicolisi.Qnd fa gluconeogenesi e degrada glicogenolo scopo è liberarlo nel sangue, e quindi deve inibire la glicolisi.In caso di alta concentrazione di glucosio nel sangue ho:

nel fegato si attiva glut2fa entrare glucosio: glucosio viene fosforilato a glucosio6p da esochinasi 4 e quindi può essere usato in glicolisi o x la sintesi di glicogeno o per la via dei pentosi fosfato.

pancreas rilascia insulina l’insulina ha effetti sul fegato il quale: attiva PP1,PKB (che inibsice GSK3).L’insulina nel fegato promuove: la sintesi di glicogeno e glicolisi (frecce in su);inibisce la demolizione del glicogeno(freccia in giù).

In caso di bassa concentrazione di glucosio nel sangue ho:Se ho basso glucosio: ho la glicemia basale(non è mai 0).Il pancreas rilascia glucagone attiva PKA,che fosforila tutti i substrati (leggi tutto Pag 611 fig 15.41).

Pag 612 fig 15.42

Vedi come nel fegato il glucosio è rilasciato nel sangue.Nel muscolo fa respirazione cellulare per produrre atp.

Vedi slide 34.

OSSIDAZIONE DEGLI AMMINOACIDIGli amminoacidi delle proteine sono 20.Poi ne esistono altri che nn fanno parte delle proteinee devono essere sintetizzati e degradati.Come conservo gli amminoacidi?Stanno dentro le proteine. Ma nn esiste una proteina di riserva. Le proteine hanno tutte una funzione. Ci sono situazioni fisiopatologiche in cui la traduzione di proteine aumenta: cioè qnd la disponibilità di altri nutrienti non c’è(faccio digiuno prolungato,quindi l’organismo degrada la massa muscolare, es in anoressia;

nel diabete-1 anche se introduco glucosio l’organismo nn lo usa ma usa altro;in situazioni normali es mangio carne quindi introduco proteine: che devo digerire ad aa).Parte degli aa sn riciclati a fare altri proteine; quelli in eccesso vengono degradati: es in maniera specifica se voglio usare azotole proteine sn il modo principale con cui introduciamo azoto(noi umani dobbiamo usare fonti che contengono già azoto,vedi ciclo dell’azoto).Il gruppo amminico viene rimosso a formare ammoniaca e poi usato per formare tutti i composti azotati dell’organismo: ammine biologiche, nucletodi, altre proteine.

Pag 679 fig 18.1

Se ad un aa tolgo l’amminico,gli resta lo scheletro carboniosoconvertito in alfachetoacido.Slide 2.Il destino degli alfachetoacidi:vengono tutti usati nel krebspox essere ossidati completamente a CO2,H2O,ATP; nel krebs si rigenera ossalacetato,che può essere usato a fare gluconeogenesi nel fegato.L’ ammonio che nn uso per le sintesi lo devo eliminare: lo ione ammonio è molto tossico per l’organismo: la con di ammoniaca nel sangue deve essere mantenuta bassa, se si alza troppo si hanno danni cerebrali(edema cerebrale,tossicità dei neuroni..); l’aumento di ione ammonio squilibra glutammato e il GABA,ed anche qst altera il cervello. Ione ammonio deve essere convertito in urea: la quale è molto solubile in h2o,circola nel plasma,ed è poi escreta nelle urine.Solo il fegato è in grado di produrre urea e quindi di eliminare lo ione ammonio.La degradazione delle proteine intracellulari avviene in tutti i tessuti:quindi tutte usano ione ammonio per fare biosintesi, si sintetizzano i nucleotidi per fare atp e acidi nucleici.La via che porta alla degradazione degli aa: ogni gruppo di aa con caratteristiche specifiche ha una via di degradazione con i suoi enzimi.Lo step comune a tutti è che deve essere eliminato lo ione ammonio, se no non posso ossidare tutto l’aa.Come fanno le cellule a trasportare lo io ammonio al fegato? Lo devono fare con un composto che non deve scaricare tutto l’ammonio nel sangue..Non possono usare l’urea xk solo il fegato è capace di produrla.L’ammonio è trasportato sotto forma di aa!Slide 3Alcuni sn usati come trasportatori di gruppi amminici, altri giocano un ruolo impo nel ciclo dell’urea.Devono essere regolati qst aa:finchè servono nel ciclo dell’azoto sn usati, se no pox essere convertiti rapidamente in intermedi del krebs: pag 680 fig 18.2.

Cosa succede nel fegato?Alanina e glutammina sono gli aa che i tessuti periferici usano per portare lo ione ammonio (e i gruppi amminici) al fegato.

Glutammina è usata da tutti i tessuti(compreso il muscolo) Alanina la riesce a fare solo il muscolo, e la usa tanto come veicolo.

Gli aa che pox arrivare al fegato sn anche quelli della digestione.

Glutamina,alanina,una volta nel fegato cosa fanno? Guarda sempre pg 680 fig 18.2

Tutti i loro gruppi amminici in alfa vengono trasferiti sul glutammatoattraverso una amminotransferasi(detti transaminasi): la reazione si chiama transaminazione.Aa perde l’amminico(diventando un alfacetoacido) e lo mette su un alfachetoacido (che diventa glutammato).Il 90% di qst enzimi usano come alfachetoacido accettore dei gruppi amminicil’alfachetoglutarato:

riceve tutti gli amminici che giungono al fegato anche in tutti i tessuti periferici il glutammato svolge il ruolo di collettore di gruppi amminici

intracellulari .Fegato usa glutammato per fare urea.

Glutammina rilascia ione ammonio.Fegato usa ammonio per trasformalo in urea.Ci sn organismi che riescono ad eliminare ammoniaca come talesono definiti ammoniotelici.Uriotelici siamo noi e gli squali: eliminiamo azoto sotto forma di urea.Uricotelicieliminano l’azoto sotto forma di acido urico. Uccelli e rettili. Studia la formula di acido urico.

Con urea eliminiamo 2 gruppi amminici.

L’uomo produce acido urico,ma non può usarlo xk: Acido urico è un acido e quindi nn è solubile nel plasma;può precipitare creando dei calcoli negli

organi molli comprese le articolazioni; essendo acido modificherebbe il ph del sangue. Urea invece è una base e acido debole,quindi nn crea problemi,ed è solubile.

Fegato produce acido urico,ma x i motivi visti su nn può darlo ai reni,ma produce l’urea da dare ai reni.

DIGESTIONE pag 681 fig 18.3

La digestione delle proteine avviene nello stomaco e poi nell’intestino.Partecipano enzimi digestivi e ormoni.Nello stomaco x digerire le proteine servono acido cloridrico e pepsina.Pepsina ha attività idrolitica a ph acido: se ph diventa basico pepsina nn lavora +.HCL è secreto dalle cellule parietali.Le cellule principali secernono il pepsinogeno(è lo zimogeno: forma inattiva della pepsina):è attivatoin pepsina solo nello stomaco. Il vantaggio di averlo come pepsinogeno è di regolarlo: cosi digerisce solo qnd ci sn alimenti, e nn la parete dello stomaco.HCL è antisettico: distrugge batteri che introduciamo con l’alimentazione. Se metto proteina in ph acido si denatura: espone i legami peptidici e cosi la pepsina può digerirli(se nnè denaturata po' digerire solo quelli esterni).Chi dice alle parietali di rilasciare pepsinogeno:È l’ormone gastrina: rilasciata nel sangue e agisce sulle cellule parietali (quindi cè un lasso di tempo,nn digeriamo subito).Pepsina è un enzima generico e degrada le proteine ad oligopeptidi(quindi nn ancora ad aa);la digestione completa avviene nell’intestino.Il ph dell’intestino è neutro,mentre ph stomaco è 1-2 il pancreas secerne nell’intestino bicarbonato cheriporta il ph dello stomaco a 7. Cosi però inattivo pepsina(attiva solo a ph acido). Quindi ho bisogno di altri enzimi per digerire le proteine: sono zimogeni secreti dal pancreasè un gruppo di enzimi chiotripsinogeno, vedi slide 7: gli zimoegni quindi sn ativati da un taglio proteoliticonel intestino abbiamo enteropeptidasi: agisce in maniera selettiva sul tripsinogeno: lo attiva in tripsinache oltre a digerire le proteine,taglia gli atri zimogeni per attivarli.Come fa il pancreas a a sapere che deve rilasciare gli zimogeni e il bicarbonato:la secretina induce secrezione di bicarbonato.Colecistochenina induce la secrezione degli enzimi digestivi.Gli enzimi digestivi vengono conservati nel pancreas esocrino in granuli e vengono secreti solo in risposta a colecistochinina(li conserva in forma di zimogeni: nellintestino sono poi attivati).Le proteine globulari sono degdradate completamente ad aa; le fibrose non completamente.Le sostanze sn assoribite dai villi e vanno pima di tutto al fegato,e poi vanno ai tessuti.Xk il pancreas conserva gli ormoni in forma inattiva:

sono già pronti sn in forma inattiva(necessario se no degradano il pancreas)x esser sicuro sintetizza anche

inibitore della tripsina. Se qualcosa si attiva,il pancreas si autodigerisce e digerisce anche il resto: la patologia è la pancreatite.Basta inibire il tripsinogeno(xk è lui che attiva gli altri).

LA TRANSAMINAZIONEPag 682 fig 18.4 , pag 683 fig 18.5

Reazione molto impo.Per valutarne il danno epatico misurano qst enzimi: le transaminasi o dette amminotransferasi.Le amminotransferasi sn di diverso tipo:il 90% usa alfachetoglutarato come alfachetoacido accettore dell’amminico.Le amminotransferasi variano in base al aa che dona l’amminico all’amminotrasnferasida cui prendonoil nome: chi usa alanina si chiama alanina amminotransferasi ecc.Sono reazioni reversibili, deltaG è quasi 0, a seconda della disponibilità di reagenti e prodotti ,vanno a dx o a sx.Richiedono coenzima PLP(piridossal fosfato)coenzima tipico di tute le transaminasi e le reazioni checoinvolgono gli aa.Possiede un p e gruppo aldeidico(è il gruppo funzionale pag 683 fig 18.5 )può passare dalla forma aldeidica a quella amminica.Può legarsi al sito attivo dell’enzima,ma ci si può anche staccare.PLP partecipa anche a reazioni in ci non agisce da coenzima di transamminasi, ma per la glicogeno fosforilasi..lo fa + avanti.Piridossalp si lega all’enzima transaminasi: agendo in maniera covalente col sito attivo dell’enzima legandosi alla sua lisina. pag 683 fig 18.5

Aldeide+amminasi forma immina(base di schiff).Pag 684 fig 18.6 nn saperla tutta,ci interessa la parte ombreggiata in giallo in alto:

PLP effettua la reazioni vista pirma: amminoacido(che diventa alfachetoacido) + alfachetoacido(che diventa amminoacido).Ci sn reazioni di decarbossilazione e generazione dell’ammina corrispondente.Sapere il meccanismo della transamminazione di qst figura: funziona con meccanismo a ping pong:

1) Si parte dall’enzima che lega PLP come immina.2) Ora entra aa nel sito attivo.

Si rompe l’immina tra PLP + enzima quindi PLP si stacca dall’enzima.Quindi aa cede il gruppo amminico a PLP quindi si forma un legame PLP + aa (generano quindi una nuova immina).

3) Il doppio legame N-C si rompe perché N dell’anello aromatico attira gli eletroni.Una base del sito attivo strappa un protone. Ottengo un intermedio chinoide.

4) Il doppio legame C-C si rompe xk si prende un protone.5) Si ha idrolisi che causa l’uscita dell’aa come alfachetoacido;

mentre PLP si tiene il gruppo amminico dell’aa diventando ‘piridosamina fosfato’6) La piridossamina fosfato,deve cedere il suo gruppo amiminico ad un alfachetoacido che giunge

nel sito attivo (non è l’alfachetoacido che ho appena generato dall’aa!ne arriva un altro) e lo trasforma in un aa(seguendo la reazione inversa a quella vista adesso: leggi e reazioni da dx a sx).Cosi alla fine,grazie a PLP,ho trasferito il gruppo amminico.

Si dice meccanismo a ping pong(ripassa biochimica 1) proprio xk non si ha mai la formazione di enzima+amminoacido+alfachetoacido! Ma prima esce alfachetoacido(derivato dall’aa che ho deamminato) e poi entra l’altro alfachetoacido(a cui devo cedere il gruppo amminico).Il vantaggio è che con questo meccanismo di transaminasi lo ione ammonio nn resta mai libero nel citosol e cosi nn crea tossicità all’organismo.Tutti i gruppi amminici che giungono al fegato vengono ragruppati sul glutammatoche a sua volta cede il gruppo amminico per formare urea.Enzima Glutammato deidrogenasi: pag 685 fig 18.7

è una deamminazione ossidativa: ossido e tolgo il gruppo amminico al glutammato.L’enzima usa NADP.La reazione è reversibile ,ma nel fegato è spinta verso la formazione di alfachetoglutarato(xk il fegato produce tanto glutammato,poiché riceve i gruppi amminici dalle cellule)xk lo ione ammonio liberato è subito usato per fare urea, e quindi spinge la reazione verso dx. I regolatori allosterici della glutammato deidorgenasi sn :

ADP la inibisce GTP la attiva

Quindi nel fegato arrivano gli aavengono transaminati mettendo i gruppi amminici sul glutamato che poi viene deamminato: noi sappiamo deamminare solo il glutammato! Nn possiamo deamminare l’alanina(che infatti è convertita a glutammato) pag 680 fig 18.2

La Trans-deamminazione (transaminazione + deamminazione; leggi su) è un processo che tutti gli aa subiscono per essere degradati.BIOCHIMICAGlutammato deidrogenasiQnd le cellule periferiche devono degradare proteine per ossidarle,devono eliminare lo ione ammonio informa non tossicaquindi tutti i gruppi amminici degli aa da ossidare sn caricati sul glutamnato usando specifiche Glutammato non è messo in circoloma è convertito in glutammina usando la glutammina sintetasi: trasferisce ammonio libero su glutammato,formando glutamina. Esiste ammonio libero nella cellula,ma a conc molto basse.La reazione avviene in 2 passaggi:attivazione del c gamma del glutamato tramite fosforilazionesi consuma atp.quindi reazione di sostituzione: p esce e ammonio lo sostora glutammina ha 2 azoti da trasportare al fegato: uno è sottoforma di amminico,l’altro sotto forma di gruppo ammidico. Glutammina è uno degli aa + abbondanti nel sangue. La magg parte va al fegato: nel fegato abbiamo la reazione inversa a quella vista su: nei mitocondri del fegato,avviene l’idrolisi fatta da glutamminasi che libera l’amminico. Nel fegato,l’ammonio è trasformato in ureanon tossico,solubile,con cui l’uomo può eliminare ammonio.Qst reazione può avvenire anche nei reni: ammonio è acido: è neutralizzato con la base bicarbonato formo un sale.???A qst punto ho glutammato: siamo sempre nel mit del fegato.Glutammato può essere deamminato a dare alfachetoglutarato e l’ammonio è liberato.Transaminnazione su glutammato avviene nei tessuti periferici e poi il glutammato va al fegato.

CICLO GLUCOSIO-ALANINA slide 17

Alanina usata soprattutto dal musc schletrico come aa per traportare gli amminici al fegato. Xk usa alanina e non glutammina come fanno gli altri tessuti?Il muscolo fa glicolisi con lo scopo di ottenere energia x la contrazione muscolare: se è aerobia ottengo piruvato ??Può succedere che il muscolo degradi anche le sue proteine: è il tessuto che possiede + proteine di tuttigli altri tessuti;molte proteine vengono rinnovate,x qst le degrada;le degrada anche nel caso in cui nn introduco zuccheri in qst 2 casi il musc deve eliminare quindi ammonioe quindi lo trasporta al glutammato.Musc ha prodotto anche piruvato.Quindi ho tanto glutammato e tanto piruvato: quindi transammino e ottengo alanina(dal piruvato) e alfachetoglutarato(dal glutammato).Il musc usa l’alfachetoglutarato :

lo manda al krebs e ottiene energia, continua il ciclo di formazione di glutammato(serve per l’ossidazione degli aa vedi su).

Alanina è il aa + abbondante nel sangue dopo la glutammina(xk glutammina la usano tutti,mentre alanina solo il muscolo).Alanina nel fegato:l’amminico dell’alanina viene trasferito su alfachet che diventa glutammato,sempre nel mit del fegato. Poi si ha il ciclo dell’urea.Alanina si è trasfromata in piruvato il fegato trasforma poi il piruvato in glucosio attraverso la gluconeogenesi: il fegato mette quindi il glucosio in circolo per essere usato dai tessuti periferici.Qst ciclo tra fegato e muscolo si chiama ciclo glucosio-alanina.Il vantaggio è che il muscolo nn si occupa di eliminare (quindi non spreca atp) i prodotti tossicima lo fa il fegato; cosi il muscolo usa tutta la sua atp per la contrazione e per la sua omeostasi.I tessuti periferici in generale non si occupano mai di eliminare le cose tossichema lo fa sempre il fegato, cosi i i tessuti usano atp per le loro specializzazioni.

CICLO DELL’UREAHo quindi glutammina(porta 2 N) e alanina(porta 1 di N) nel fegato.Il ciclo dell’urea è una via ciclica che avviene SOLO nel fegato e coinvolge:

i mitocondriqui avviene la transamminazione del glutammato.glutammato ha 2 ruoli:

può liberare nel mit l’ammonio(è l’attività principale) ma può anche cedere il suo amminico per essere transamminato su ossalacetato x

formare l’aspartato. e il citoplasma

quindi alcune reazioni avvengono nel mit e altre nel citosol: esistono trasportatori nel mit per far entrare ed uscire i composti.

Carbammin fosfato sintetasi 1:nel mitusa ammonio liibero,biacarbonato,atp e ottengo un carbamminp :sto già cominciando a creare urea.Esiste anche l’isoenzima carbammin fosfato sintetasi 2 che è citosolico che sintetizza nucleotidi.Slide 21:atp + bicarbonato: è un attacco nucleofilo,sto fosforilando il bicarbonato si libera adp (è una fosforilazione del bicarbonato) :serve ad attivare il bicarbonato(è un composto che ha poca energia ,quindi tutte le volte che reagisce va attivato ha poca energia di suo).Ora ione ammonio può sost il p(che era stato messo sul bicarbonato per attivarlo) e si forma il carbammato. Ora fosforilo il carbammato (si usa quindi un secondo atp;lo fosforilo per riattivarlo di modo da poter usare i c del bicarbonato per fare un’altra reazione!) si forma carbammilp: carbammilp reagisce con ornitina(è un alfa-aa, che non forma le proteine): il suo R ha un ammina in posizione delta; su qst N si inserisce il carbammato,con idrolisi del p del carbammilp e formo citrullina.I 2 atp sono quindi serviti ad attaccare ammonio e poi a formare citrullina.L’enzima è ornitina transacarbamilasi.Citrullina esce dal mit e va nel citosol.Ora c’e argininosuccinatosintetasi: usa citrullina ,reazione a 2 passaggi: 2a e 2bCitrullina+aspartato,consuma atp e formo argininsuccinato e amp e pirofosfato (che derivano dall’idrolisi del atp).Si forma un intermedio che serve ad attivare la citrulllina: l’attivazione avviene mediante il legame con AMP. Finora ho formato i 2/3 dell’urea.

Ora mi manca il secondo amminico: deriva da aspartato.Il c del bicarbonato deve sempre venir attivato.Quindi sempre su argininosuccinato sintetasi: esce amp ed entra aspartato: legame amminico tra n di aspartato e il c che avevo attivato.L’attivazione del c di citrullina è avvenuta attaverso il legame di AMP: il fatto che esce pp rende la reazione IRREVERSIBILE(xk pp sono + stabili cosi vedi lehninger ).Con argininosuccinato ho urea:

bianco è citrullina originaria rosa è aspartato

il resto è ureaora devo eliminare il bianco e il rosa:argininosuccinasi stacca lo scheletro di c del apartato come fumarato: ora ho arginina.Ora arginasi:rimuove urea da arginina formano ornitina: ritorna nel mit con trasportatore x ricomincare il ciclo(ricorda l’avevo usata prima).

Entrambi gli N che hanno formato l’urea sono stati forniti da glutammato: direttamente mediante transamminazione dal glutamato con aspartato(ricorda il glutammato si converte in aspartato)

Il fumarato che fine fa:deve tornare nel mit perché è del mitutilizza lo shunt apartato-argininosuccinato.Fumarato ,una volta nel mit,può seguire 2 vie:

viene riciclato nel krebs Ma la via + usata è quella di convertirlo in malato malato cosi può rientrare nel mit e vien

trasformato in ossalacetato: che serve x krebs o per fare aspartato(usando il glutammato).Per rigenerare ossalacetato produco NADH: molto impo xk va alla catena di traporto degli elet x formare atp: ricorda formo 2,5 atp per 1 nadh.Per fare ciclo urea ho usato 3 atpquindi se uso fumarato nel krebs e formo nadh ,che poi mi produce atp: compenso quasi l’energia necessaria (non la compenso tutta x ciclo dellurea ci costa, ma recupero un po di energia).Shunt aspartato-arginosuccinato è noto anche come ciclo bikrebs,xk è stato scoperto sempre da krebs.Si usa sempre il shunt malato e aspartato che abbiamo già visto: si usano le stesse reazioni, a seconda della necessità della cellula.

Le reazioni del ciclo dell’urea sono TUTTE IRREVERSBILI,non si torna indietro.Impo: qst ciclo come è regolato?NON può mai essere spento il ciclo dell’urea: se no si accumula ione ammonio e si può morire.Per regolare il tutto mi basta regolar la prima reazione del ciclo,xk è irreversibile.Ciclo urea non risponde ad ormoni, puo' solo aumentare se mangio più proteine(quindi devo rimuovere + gruppi amminici), o xk mangio poco e quindi il muscolo sta degradando le sue proteine(quindi aumenta sempre la quantià degli amminici da eliminare).-Esiste modulatore allosterico di carbamilp sintetasi 1(del mit ricorda) che si chiama N-acetilglutammato: È N-acetilgutammato sintasi che sintetizza N-acetilglutammatol’enzima è modulato in maniera positiva da arginina: quella che deriva dal ciclo dell’urea!(non dai tessuti periferici):arginina aumenta come conseguenza della maggior utilizzo del ciclo dell’urea,proprio xk al fegato sono arrivate + alanina e glutammina dai tessuti periferici.-Anche a livello genico pox controllare ciclo dell’urea:cioè pox produrre + o – enzimi del ciclo dell’urease es ne produco di meno, rallento il ciclo dell’urea. min 38-Quindi riassunto: la regolazione dell’urea avviene in 2 modi:

allosterica pos con N-acetilglutammato genica

e mai ormonale.

Ora il fegato manda urea nel sangue per mandarla ai reni.Urea qundi nn si accumula mai nel fegato, e in qst modo le reazioni vanno sempre verso la formazione di urea.

Slide 26Esistono difetti genetici a carico degli enzimi del ciclo dell’urea.Quindi se nn curo qst pazienti qst muoiono.

Esistono i farmaci benozato e penilbutiratoservono ad abbassare la conc di ammonio nel sangue(detta ammoneamia).Come reagiscono qst 2 acidi?L’aumento dell’ammonioaumenta la basicità del sangue: qst acidi quindi compensano la basicità. Ma sn usati soprattutto per slide 27:vengono legati ad acetilcoA per 2 motivi:

acetilcoa crea legame tioestere e quindi attiva la molecola. Altra funzione è di rendere solubili qst 2 acidi che sn aromatici e quindi idrofobici devo renderli

solubili cosi possono viaggiare nel sangue.Qst 2 acidi legati ad acetilcoA reagiscono con glicina e glutammina formando hippurato e penilacetilgumanina sn entrambi solubili e quindi eliminati.Io in qst modo sto eliminando aa! Quindi sottraggo aa al circolo del sangue.Qnd sintetizzo glutammina rimuovo ammonio libero(rivedi prima) min 43.Se sottraggo glicina,spingo le reazioni a formare glicina e glicina sottrae ammonio libero.Qudini NON pox intervenire sugli enzimi del ciclo dell’urea, ma elimino qst 2 aaa che mi sottraggono ammonio libero!

CATABOLISMO DEGLI SCHELETRI CARBONIOSISe si riesce gli aa sono riciclati a formare proteine.Se ne ho troppi li degrado(=li ossido) nel ciclo dell’urea.La transamminazione avviene sempre per eliminare gli aa,ma non sempre è il primo meccanismo che avviene.Ognuno dei 20 aa ha i suoi enzimi e vie metaboliche per essere degradati.Slide 31:il destino ultimo degli scheletri carboniosi è ,x la maggior parte di essi, di entrare nel krebs :entrano nel alfhachet,succinil coA,fumarato,ossalacetato,acetilcoa,piruvato,acetoaceticoA(lo vediamo domani: fa parte dei corpi chetonici che il fegato fa qnd ha tanto acetilcoa).Es vedi triptofano:compare in 3 caselle diverse.Gli aa chetogenici e glucogenici sono in rosa o azzurri. Se compaiono sia un azzurro che in rosa è xk puòessere sia uno che l’altro: xk le vie metaboliche che lo degradano sono + di una; e poichè è + complessa la struttura dell’aa,le sue diverse parti pox avere destini diversi(convertite in cose diverse).

COENZIMI PER IL TRASPORTO DI UNITÀ MONOCARBONIOSEGli aa,anche se seguono vie degradative diverse, usano cmq coenzimi comuni che sn 3: biotina, tetraidolfolato, s-adenosilmetionina slide 32.Qst 3 coenimi servono a trasportare unità monocarboniose.Oguno di qst 3 può traportare unita monocarboniose con num di ox diverso(x qst ne ho 3 di coenzimi).

Biotina trasporta CO2 (unità monocarboniosa sottoforma di CO2 o di bicarbonato la co2 è la forma + ox del c)

Tetraidofolato lo sintetizzo dall’acido folico. Formato da diverse subunità vedi slide. In azzurro sn indicati i gruppi funzionali: sn gli atomi di N: n5(di 6metilperina) e n10.trasporta unità monocarboniose sottoforma di aldeidi,alcol,gruppi metilcii(metilico non è la cosa migliore che fa);

s-adenosilmetionina è il coenzima migliore che trasporta unità monocarboniose sottoforma di metili.

Slide 37: IL CICLO DEI FOLATIcome fa tetraidofolato a trasportare:modifica lo stato di ox delle molecole che lega.All’inizo tetraidofolato nn lega niente.La sorgente di unità monocarboniosa è la rimozione di un unità monocarboniosa dalla serina,usando la serina idrossimetil trasnferasi(che diventa glicina);è una reazione all’eq,quindi pox tornare a serina; la via va verso i bisogni della cellula.Cosi tetraidofolato lega l’unità monocarboniosa usando N 5 e N 10formo un metilene(è l’ossidazione diun alcol).Ora metilenetetraidoflato viene rid usando nadhe formo il gruppo metilico rompendo un legame.N metil tetraidofol è molto stabile,ma riesce a reagire (+ è stabile e meno reagisce).Ora ox il metile a formil o forminimino.Uso Nadp.REAZIONE REVERSIBILE.Nn meteniltetraidofolato può diventar o immina o formil.Le vie che formno metilico a formili formo 2 intermedi: n resta legato a n5 o a n10.Usano + legato a n10.

Razione di cicloidrolasi è spontanea.Quelal dda metenile e formile NO. Min 1:00.

Esempio :sintesi di s-adenosinmetionina:è quella che trasporta ch3.Ho bIsogno di atp e metionina.Qui atp viene scisso in maniera diversa dal solito:si stacca tutto il gruppo trifosforico,tenendosi solo l’adenosina: tra ribosio e p NON è un legame ad alta energia(ad alta energia sono solo i 2 LEGAMI tra i p), ma tanto io voglio adenosina,nn energia.Adenosina si lega a S ; S assume una carica pos che lo rende reattivo: rende il ch3 sotto instabile=legame s e c molto debole. S tende a recuperare gli elet da ciò che ha attorno,qui a spese di CH3.CH3 è trasferito su qualunque gruppo r di una via metabolica.Ora ho perso un c e ho s adenosinomocisteinaè idrolizzato da idrolasi che stacca adenosina, e resta solo omocisteina che ora deve essere riconvertita a metionina: tetraidofolato le cede il gruppo metilico. Enzima metionina sintasi.Tetraidofolato è sia coenzima che uno dei substrati.Usano anche coenzima b12.Carenza di b12 e traidofolato formano anemia perniciosa(la farà).

DEGRADAZIONE A PIRUVATOGli aa sn statti divisi a enzimi che vengono degradati a piruvato o a acetilcoa, o alfachetoglut.Difetti in alcuni enzimi che servono a degradare gli aa causano malattie metaboliche,che se nn curate pox essere molto gravi es tab 18.2 ne riporta alcune: le + impo sn

albinismo: dovuto a carenza di melanina,a causa di alterazioni di tirosina (tirosina è usata per formare melanina)il paziente conduce vita normale ma basta che nn si espone al sole.

fenilchetonuria (nn riescono a metabolizzare gli aa aromatici:tirosina,fenilanalina), ritardo mentale

malattie delle urine di sciroppo d’acero (le urin hanno colore e odore di sciroppo dacero). È quindi impo conoscerle.

Alanina è catabolizzata a pir,entra nel krebs.Il suo amminico è trasferito su glutammato.

Glicina viene trasformata in serina: deve accettare un unità monocarboniosa da tertraidofolato.Ora serina viene deidrata e deamminata dallo stesso enzima deidratasi(usa PLP) e diventa piruvato.Glicina ha anche altra via:viene ox a CO2 + ammoniaca.il ch3 è trasferito a tetraidofolato a formare il gruppo metilenico.

Triptofano:la su catena laterale aromatica è staccata e forma alanina: che viene metabolizzata a piruvato(chetogenico).Resta lanello aromatico: 4 c in rosa finiscono nell’acetoacetilcoA(è un corpo chetonico) e poi acetilcoa.Tripofano è impo xk è il metabolita usato x sintetizzare NAD,serotonina(è un neurotrasmettitore) ecc. (indoalecitato è piante nn farlo).Gaba(neurotrasmettitore)da glutammato.

Urine sciroppo dacero: dlie 64Il fegato nn è in grado di degradare gli aa a catena ramificata: leucina,isoleucina,valina(ossidati a scopoenergetico).I tessuti periferici sisoprattutto il muscolo.Amminico è eliminato,formando i corrispondenti alfachetoacidi.Qst 3 alfachetoacidi sn legati a coA.Vengono dercabossilati: es quello in alto era chetone e diventa carbossilico.Reazioni simili erano nel decarbossilazione ossidativa dell’alfachetoglutataro ->qui abbiamo un complesso che funziona nella stessa maniera! Se l’enzima muta, si accumulano gli alfachetoacidiche causano la variazione delle urine.Un eccesso di alfachetoacidi nel sangue causa anche acidosi metabolicail ph dell’organismo quindi varia e causa ritardo mentale.Sapere le grandi categorie, i punti di ingresso(non approfondire le malattie).La degradazione del aa aromatici anche è impo.Esistono mutazioni in ogni enzima che causano malattie: se nn funziona lenzima, mi si accumula l’intermedio, e quindi malattia.

Es fenilchetonuria: si chiama cosi xk nelle urine ho fenilcheton.Tirosinemia 2,3 a seconda dle metabolita che è mutato. L’ordine del num è in base a qnd le hanno scoperte.Di ogni malattia sapere l’aa coinvolto,ma non ogni via metabolica di degradazione. Se però il visiting professor entra nei dettagli fare le vie che fanno.Carenza di folati causa spina bifida.

Ricorda la domanda:PLP agisce come coenzima nella glicogeno fosforilasi, ma con meccanismo diverso:

BIOCHIMICA

CATABOLISMO DEGLI ACIDI GRASSILeggi slide i 3 punti che fa.Le sorgenti di lipidi per l’organismo:la + impo è l’introduzione dei lipidi con gli alimenti(ripassa i lipidi): introduco trigliceridi,acidi grassi,colesterolo,i vari tipi di lipidi di membrana.Esistono gli acidi grassi essenziali:hanno insaturazione oltre la posizione 9: acido linoleico,acido arachidonico essenziali xk non sappiamo creare certi tipi di insaturazioni,quindi dobbiamo introdurli che già abbiano qst insaturazione.Esiste anche sintesi endogena di lipidi.Quindi i lipidi derivano da:

alimentazione sintesi endogena

come uso i lipidi: ossidazione a scopo energetico se mangio troppi lipidi,li deposito nel tessuto adiposo come riserva energetica I lipidi pox essere substrati per produrre mediatori,ormoni ecc. I lipidi vengono usati per rinnovare tutte le membrare cellualri,o per crearne di nuove durante

la divisione cellulare.La forma di conservazione dei lipid è sotto forma di trigliceridi:=triacilgliceroli:il vantaggio del deposito è :si formano gocce lipidiche, e quindi in un piccolo spazio conservo molte molecole.Sono tutti idrofobici: quindi dalle gocce lipidiche è esclusa completamente h2oquindi non sono disciolti nel citosol,ma sono solo accumulatinn essendo disciolti,non alterano l’osmosi della cellula!Lo svantaggio della loro idrofobicità:arriva nel momento in cui voglio digerirli,trasportarli:non si sciolgono né nel citosol,né nei succhi gastrici,né nel sangue.Digestione dei lipidi:si inizia nel intestino tenue (prima no).

Sono accumulati in grosse micelle e quindi sn digeriti da lipasi: ce ne sono di 2 tipi.Le lipasi sono proteine solubilinn riescono ad attaccare gli idrofobici.

Sono i Sali biliari che riescono a rendere i trigliceridi solubili.2 tipi di Sali biliari:

acido taurocolico acido colico

ricordano il colesterolosono infatti sintetizzati dal colesterolo nel fegato. Sono conservati nella cistefella, e sono rilasciati nel lume intestinale all’arrivo del bolo alimentare.Hanno una porzione idrofobica e una idrofilica (sono quindi anfipatici)funzione di detergenti:riescono a spezzare le gocce lipidiche in gocciolinecosi pox essere attaccate dalle lipasi per essere digerite si formano quindi emulsioni.Le lipasi che intervengono sono di 2 tipi:

lipasi pancreatica digerisce trigliceridi: forma acidi grassi liberi (ffa:fatt acid) e monoacigliceroli. La loro caratteristiche è che sono inibite dai Sali biliari. Sono attivate da colipasi.

Lipasi A2: è sempre pancreaticaDigerisce i fosfoinositivi. È invece attivata dai Sali biliaripermette di digerire i trigliceridi in acidi grassi liberi + glicerolo.Liberano l’acido grasso in posizione 2.Glicerolo è solubile e può passare all’interno degli enterociti liberamente.

Gli acidi grassi hanno trasportatori.

Una volta all’interno degli enterocitigli acidi grassi (che derivano dalla degradazione dei trigliceridi della dieta) sono riassemblati in lipoproteine: si chiama chilomicrone in questo caso.I chilomicroni:sono dei complessi lipoproteici.Sono presenti apolipoproteine: ce ne sono 3: B48,C3,C2Apo = intenda solo al parte proteica. Se dico apolipoproteina intendo solo la parte proteica priva dei lipidi.(apoenzima: proteina senza gruppi prostetici)Qst apoliporoteine pox legare lipidi di vario tipo e associandosi a loro creano il chilomicrone:esternamente ha strato di fosfolipidi e colesterolo.All’interno della sfera ci sn trigliceridi (ricorda sono quelli che si sono riassemblati nell’enterocita, a partire da glicerolo e acidi grassi giunti dalla degradazionedel cibo).Il colesterolo si trova in forma esterificata.Il colesterolo ha anello idrofobico: ha testa polare con OH polare è quindi un alcol: se lo faccio agire con un acido grasso libero ottengo un estere= estere del colesterolocosi elimino la parte polare del colesterolo! E cosi pox metterlo nel chilomicrone.Il chilomicrone è molto grande.Gli enterociti trasferiscono i chilomicroni nel circolo linfatico.Linfatico e sanguigno si incontrano nella succlavia sinistra: quindi dopo esser lasciati nel linfatico,in qst punto passano nel sangue.Xk fanno qst giro?I chilomicroni sn troppo grossi x esser trasferiti nel circolo sanguignoquindi devono per forza fare qst giro.La loro funzione è di trasportare ai tessuti periferici i trigliceridi che contengono: il chilomicrone è infatti solubile nel sangue.Giunti ai tessuti periferici:vanno soprattutto ai miociti ,tessuto adiposo, ghiandola mammaria(ma solo durante la lattazione,cioè solo qnd funziona).Ora i trigliceridi devono passare nel tessuto:sn sempre insolubiliquindi per poter uscire devono essere di nuovo digeriti da una lipasi:si trova sulla membrana delle cellule endoteliali e si chiama lipoproteinlipasiqst enzima riesce a riconoscere il chilomicrone xk può interagire con l’apoproteina apo-c2 di lipoproteinlipasi,cosi attivo la lipoproteinlipasi. Quindi digeriscono il trigliceridele componenti digerite sono trasportate dentro la cellula.Gli esteri del colesterolo invece non escono.Ora che i componenti digeriti sono arrivati nella cellula:

si ricreano i trigliceridi per essere liberati vengono ossidati per produrre energia.

I chilomicroni sono una delle 4 particelle che appartengono alla classe delle lipoproteine.Le altre son le VLDL,LDL,HDL si riferiscono alla densità di qst strutture.La densità dipende dalla quantità di trigliceridi. Min 22Se li centrifugo le + pesanti vanno in fondo,le + leggere restano sopra.+ trigliceridi = + densità-colesterolo = - densitàL’organismo riesce a misurare le dimensioni delle lipoproteine (non misura la densità).L’organimo riconosce qst particlelle con recettori che riconoscono le apo delle HDL ecc.Fare tab 21-2

CICLO DELLE LIPOPROTEINEChe fine fanno i trigliceridi e il colesterolo? (trasportati dai chilomicroni ricorda).Se ci sn troppi grassi in circolo=malattia la + diffusa è l’aterosclerosi.Ipercolesterolemia famigliare: qnd ho un eccesso di colesterolo in circolo.Fase 1: l’abbiamo già vista.Siamo arrivati al rilascio di acidi grassi + colesterolo ai tessuticosi il chilomicrone si svuota rilasciando i trigliceridii; all’interno gli restano gli esteri del colesterolo.Ora che è svuotato si chiama rimanenza di chilomicronele rimanenze vengono captate dal fegato grazie al apoE: una volta nel fegato vengono disgregate,cosi il fegato usa il colesterolo,in 2 possibili vie:colesterolo di origine esogena=via esogena del colesterolo(quello che ho mangiato)il fegato ha già colesterolo di origini varie.Tutto ciò che esce dal fegato è definito di origine endogena.Il colesterolo deve essere riesterificato e reinserito in LDL: in qst LDL sono inglobati altri trigliceridi di sintesi epatica,cioè il fegato ha preso acidi grassi+ gliceroloper formarli.LDL:apoc2,apob100 sono le + impo.

Le lipoproteine hanno sempre la stessa funzione: traportano lipidi.Sono uguali ai chilomicroni come struttura,hanno solo densità diversa.(infatti sono tutte lipoproteine)Le LDL stesso destino dei chilomicroni: circolano nel sangue per dare triglicerdi agli stessi tessuti,principalmente miociti,e vedi su.Una volta rilasciati gli acidi grassi, si creano le VLDL(rimanenze di LDL ) che contengono solo gli esteri del colesterolo rimasti.Le VLDL si trasformano in circolo in LDL: cioè le lipoproteine sn in grado di interagire tra di loro e si pox scambiare sia contenuto,sia apolipoproteine: quindi le VLDL perdono le apoc2. MIN 34LE VLDL trasportano il colesterolo ai tessuti,soprattutto extrapatici: ne hanno bisogno adiposo,muscolo,ghiandola surrenale e le gonadi: sono i tessuti che sintetizzano ormoni steroidei: hanno bisogno di colesterolo.Se ho eccesso di colesterolo,qst torna al fegato: con la via endogena del colesterolo.Le VLDL hanno un po’ di triglieridi ma il loro scopo è trasportare colesterolo.Le LDL sono captate con endocitosi mediata da recettore: la caratteristica è che l’endosoma che si forma può essere:degradato, o si ha riciclo del recettore(nelle LDL succede l’ultima cosa).Il contenuto di LDL si fonde col lisosoma: ha enzimi digestivi che degradano la lipoproteina.Le HDL:sono sintetizzate nel fegato e nell’intestino.Vengono sintetizzate vuote inzialmente: contengono solo un minimo di lipidisono rilasciate nel sangue:la loro funziona è di recuperare il colesterolo in eccesso dai tessuti(deve essere eliminato;se rimane puòdare origine alle placche aterosclerotiche). Abbiamo i macrofagi che pox ricevere colesterolo dalle LDL: una volta pieni di colesterolo sono chiamati cellule schiumose,aderenti alle cellule endoteliali loro danno origine alle placche.Tutti i tessuti hanno le cellule squamose:xk le cellule non hanno una via di degradazone del colesterolo! Non possiamo usarlo per ottenere energia ecc possiamo solo usarlo per sintetizzare ormoni ecc-l’eccesso va eliminato e quindi torna al fegato grazie alle HDL: quinndi si riempono e diventano sferiche come le altre.Le HDL portano colesterolo anche alle VLDL.Il fegato ha srb1: le HDL si legano a qst recettore: il colesterolo entra nel fegato. Una volta che la HDL sisvuota torna in circolo.Cosa succede al colesterolo che torna al fegato:il fegato lo usa per le sue necessità e degli altri tessuti.

Se ho quanità normali di colesterolo è esterificato e messo in circolo; se ne ho in eccesso, è incoroporato nella bile come colesterolo liberocosi qnd devo digerire i

grassi,la bile è rilasciata nel intestino: cosi il colesterolo libero vinee eliminato attraverso l’intestino.

I Sali bilari invece possono essere riassorbiti per tornare al fegato: si dice via enteroepatica.HDL è il colesterolo buono: se ho tanto HDL significa che il meccansimo di reclutamento dell’eccessodi colesterolo funziona.Tutte le cellule sanno sintetizzare colesterolo: ciò che regola sta via è il colesterolo cattivo detto LDL: cattivo perché dà colesterolo ai tessuti e può accumularsi. È il colesterolo delle LDL che causa ipercolesterolemia famigliari: hanno un difetto per il recettore delle LDL,che quindi resta in circolo e va eliminato; ma se creo un sovraccarico ho problemi.Patologia genetica: malattia di tangier e deficienza familiare di HDL mutazioni idi ABCA1Le HDL legano SRB1 e scaricano il contenuto nel fegato(hanno colesterolo,pocchissimi trigliceridi).Il meccanismo inverso è usato per prendere colesterolo dalle cellule:cassette che legano atp: abca1,abcg1qst proteine si legano alla cellula periferica,e cosi si trafserisce ilcolesterolo.Nelel malattie viste su abca1 è mutata e quindi HDL non riesocno a ripulire le cellule periferiche,anche se gli è rimasta abcg1.Mobilizzazione ormone-dipendente Ricorda il destino dei triglicerici.La funzione di deposito nel adiposo: è che ad un certo punto viene usato dal resto del organismo(come il glicogeno).I trigliceridi devono essere mobilizzati dal tessuto adiposo.Qnd si fa a sapere qnd è il momento opportuno per mobilizzare? Sono gli ormoni che avvisano: secreti nel digiuno(glucagone) o in situaizoni di stress(adrenalina).Glucagone attraverso un recettore attiva la sua di trasduzione dle segnale: attiva pKA che fosforila:lipasi ormone sensbilie(da fosforilato è attivato)=HSL(hormone sensible lipase)èuna lipasi che degradatrigliceridi.I triglierici hanno un guscio di perilipina(è una proteina) che si associa con la CGIla perilipina è fosofrilata da PKA: se la fosofrilo, si dissocia da CGI cosi cgI interagisce con una seconda lipasi specifica delgi adipociit che degrada i trigliceridi(detta ATGL) in maniera specifica: li degrada a acido grasso libero e diacilglicerolo (quini lascia un acido grasso).

La perilipina si apre e consente laccesso alla HSL alla goccia lipida: la HSL digerisce il diacilglicerolo a monoacilglicerolo + un acid grasos libero(quindi stacca la 2 coda di acido grasso).Sul monoaciglicerolo agisce la MGL che anch’essa agisce sulla goccia lipida,una volta tolta pirilipina.Glicerolo entra in glicolisi,gli acidi grassi sn trasportati da albumina del siero: pesa 66 kd, è la 2° proteina + abbondante nel sangue (la prima è Hb: in circolo abbiamo 13/15 g per 10 ml, albumina è per 6 g per 100 ml).Albumina nel siero serve

a regolare la pressone oncotica (regola la quantità di liquidi che passano da tessuti a sangue) e serve anche come traporto in modo aspecifico: traporta molecole idrofobiche, ioni

metalicii(rame,calcio,acidi grassi libero, gli ormoni stereoidei,gli ormoni tiroidei ecc).in qst maniera ho liberato i trigliceridi dall’adipocita e li traporto ai tessuti periferici: soprattutto miociti; usano i trigliceridi per ossidazione a scopo energetico; avviene nel digiuno ricorda.I trigliceridi tornano al fegato, che li usa nelle LDL nelel fasi di digiunocosi i ridepositano nel adipo o va ai tessuti.

DESTINO DEL GLICEROLOGlicerolo tasformato in intermedio della glicolisi:entra come gliceraldeide 2p.la glicerolo 2p dedrogenasi l’abbiamo vista nei sistemi shuttle: si produce NADH nella conversione del gliceorolo gliceraldei 3p, ricorda che si ha perdita di energia perché usa fad…

DESTINO DEGLI ACID GRASSIEntrano nel citosol di una celula con traportatori specifici, sono sempre insolubili.Quindi nella cellula deve essere reso solubile: si coniuga con coenzima A a formar acilcoA non serve solo a renderlo solubile,ma trasforma un semplice carbossilico in un tioestere: quindi introduce nel acilcoA un legame ad alta energia = è la fase di attivazione dell’acido grasso. Qst attivazione ci costa atp.Non è fosforilazione dell’acido grasso, ma è adenilazione dell’acido grasso.Reazione di sostituzione che fa uscire amp ed entra coA.Ho liberato pirofosfato che viene idrolizzato a 2 p inorganici.Quindi ho consumato solo 1 ATP,ma ho usato 2 legami ad alta energia.Ora che acido grasso è attivato e solubilelo indirizzo all’ossidazione degli acid grassi= si chiama beta ossidazione si trova all’interno dei mitocondri.Quindi dal citosol devo portarlo al mitocondrio: non esiste un trasportatore per acilcoa.Come sempre ciò che è citosolico resta nel citosol e ciò che è del mit torna nel mit.Esiste lo shuttle carnitina: la producono i reni,fegato.Lo shuttle è formato da 2 enzimi e un canale:il primo enzima è una proteina integrale della m mit interna (ma è una teoria non ancora certa).I 2 enzimi catalizzano la stessa reazione nella direzione opposta come sempre: uno sta nel citosol e l’altro nella matrice.Sono 2 enzimi : carnitina acitltransferasi.Traferiscono acetile su carnitinalacilcarnitica viene traportata con un antiporto della m interna: entra acilcarnitica,ed esce carnitina libera.Ora carnitina aciltranferasi toglie carntiica e libero acetilcoA nella matrice mitocondriale.Carenza di carnitica rallentano iingresso di acidiri grasis nel citolso e quindi ne reiducino l’ossidazione a scopo energetico.FASI DELL’OSSIDAZIONE DELGI ACIDI GRASSIUn acido graso lo ox a CO2 e h2o.3 vie metabolcihe servono:beta ossidazione: acid grasso viene degradato,ossidato. Il prodotto intermedio è acetilcoa. Gli elet sono recuperati sotto forma di NADH e FADH2. Acetilcoa entra nel krebs per essere ossidato,genero altro nadh e fadh2 per entrare nella catena di traporto degli elettorni.La beta ossidazione è costituita da ripetizione di 4 reazioni: con 4 enzimi

Acilcoa deidorgenasi Enoilcoa idratatasi Isrossacilosa Tiolasi

l’azione combinata di qst 4 strappa una molecola di acetilcoa dall’acido grasso(qundi è diventato + piccolo).Ora stacco la seconda molecola di acetilcoa.Vado avanti finchè acido grasso è ridotto ad acetilcoa.Quindi se l’acido grasso ha 16 atomi di c servono 7 beta ossidaizoni: si staccano 2 c alla volta (si fa 16:2meno 1).Lo scopo di qst reazioni è di ossidare un legame carbonio-carbonio singolo che è quindi stabile.

Si chiama b ox xk si ox il c beta.Dove si localizzano gli enzimi visti su:ci sn 2 complessi:quelli che agiscono su acidi grassi da 12 c in su(sn legati in membrana: è un'unica proteina costituita da+ subunità detta proteina trifunzionale: è un ottamero con sub alfa e beta) fa le ultime 3 ox.Quelli che agisocno dai 12 in giù: si trovano nella matrice del mit. Quindi se è lungo 16 inizialmente è degradatato min 1.15Incalanamento dei substrati rende l’ox veloce.La prima reazione:ox di un legame singolo che diventa un legame doppio: il bersaglio è il legame alfa beta.Tutte le volte che ox un legame singolo a doppio rid un FADH2.È impo trans: acilcoa deidrogenasi genera trans, e solo i trans pox essere substrato dell’enzima successivo (enoilcoa idaratati è stereospecifica). Enoilcoaidratasi inserisce OH e formo beta idrossi aclcoA.Oh è ox a chetone. Nad si riduce. Enzima b idrossiacilcoa deidorgenasi. Si forma betachetoaciloA.Inseriscono coA e formo acerilcoA.La prima attività (le ultime 3 le fa la proteine trifunzionale) la fa l’acilcoa deidorgensi che è associato alla m mit interna: cosi i coenzim passano direttamente nelal catena di trasporto delgli elet.Qst sequenza di reazioni sono molto conservate: sono usate tutte e volte che voglio inserire un gurppo carbonilico in posizone beta a un gruppo cabrossilico.Nel krebs avevamo già visto qst tipo direazioni. La trovo anche nell’ossidazione di isoleucina. (conservata xk si ripete in varie vie metaboliche).Ora che ho ox acido grasos, ho molti coenzimi ridotti, che formano atp con krebs.Qnt atp formo per un acido grasso con 16 atomi di c: 106 atp (gli atp sono proprorzionali alla lunghezza dell’acido grasso).Per l’ox completa di 1 glucosio: ottengo 30/32 atp (la dfferenza dipende dallo shuttle usato per trasportare nadh nel citosol) min 1.22.OSSIDAZIONE DI UN ACDO GRASSO MONOINSATUROI saturi sono la magg parte,ma abbiamo anche monoinsaturi,polinsaturi ecc.Se ho un monoinsaturo con un doppio legame trans, ho enoilcoa isomeriasi lo degrada.Il problema è se è cis: che non può essere ossidato es è lacido linoleico: ha un doppio legame in posiznne 9 cis.I primi acetilcoa sono eliminati normalmente.Quando entro nel 4 ciclo trovo l’insaturazone: si trova tra beta e gammaesiste enoicoa isomerasi che trasporta il doppio legame tra c2 e c3 e lo rende trans. Ora il trans acilcoA può continuare normalmentela beta ossidazione.

BIOCHIMICA

OSSIDAZIONE DI UN ACIDO GRASSO POLINSATURO N C PARIAcido linoleico: acido grasso essenziale,presente molto negli alimenti.È polinsaturo: ha 2 insaturazioni cis in 9 e 12 (la cis è quella che nn viene metabolizzata dal nostro organismo).La prima parte dell’acido grasso è satura e quindi la beta ox procede normalmente.Poi si arriva al delta 3 e delta 6 cis e quindi la beta ossidazione nn funziona.La strategia è la stessa: isomerasi trasferisce doppio legame e lo fa diventare transcosi può subire beta ossidazione:si completa un ciclo di beta ossidazione e si comincia la prima tappa del ciclo successivo(che si ripeta ricorda) di beta ossidazione.Enzima reduttasi: usa nadph fa scomparire i 2 doppi legami e ne crea un altro tra c4 e c4trans delta 3.Ora il doppio legame è cis quindi è ok ma ci vuole un’isomerasi che lo porta in posizione c2 c3cosi la beta ossidazione procede.Quindi soliti enzimi ma c’è solo la reduttasi in +.

RESA ENERGETICA DELLOSSIDAZIONE DI ACIDI GRASSI INSATURIOx acidi insaturi è uguale a ox acidi insaturi in resa energetica?NO!

Xk negli acidi grassi POLIinsaturi ho in + l’enzima redutasi che utilizza NADPH(serve a fomare un doppio legame in posizione pari): NAPH contiene energia(quindi sto consumando energia), e pure per sintetizzarlo utilizzo energia.

Se il doppio legame è già inserito(è appunto il caso di tutti gli acidi grassi insaturi,mono o poli),non avviene la prima reazione della beta ox che produce fadh2(quindi mi perdo l’ATP formato usando gli elet di FADH2).

qst fa si che,a parità di atomi di C, l’ox degli insaturi rende meno energia rispetto a quelli saturi .Esiste una correlazione negativa tra la presenza di qst composti trans e lo sviluppo di malattie cardiovascolari: i processi di idrogenazione dei grassi vegetali a formare margarina è associata appunto all’aumento delle malattie cardiovascolari.Negli USA e in altri stati oggi è vietato usare nei ristoranti gli acidi grassi idrogenati.

OSSIDAZIONE DI UN ACIDO GRASSO SATURO (la slide è sbagliata) DI C DISPARIIntervengono gli step visti prima.Il problema del fatto che i c siano dispari,è che mi resta un pezzo da 3che la beata ox non può processare: qst pezzo da 3 si chiama propionil coA.L’acido proprionico è prodotto dai ruminanti(è la forma acida del propionilcoA)oggi è usata per conservare i cereali,impedendo muffe.Quindi intoduciamo acido propionico quando mangiamo i cereali: viene usato nella stessa via metabolica.Cosi com’è non può essere usato il propionilcoA: deve subire carbossilazione ad opera di propionilcoenzimaAcarbossilasiusa co2 sotto forma di bicarbonato, e richiede biotina e atp(serve ad attivare il bicarbonato che poi si lega a biotina ecc).La caratteristica della biotina è che riesce ad attaccare solo il C alfa: quindi ho 3 c,ma solo quello alfa viene carbossilatoottengo D-metilmalonilcoa: è uno stereoisomero specificonoi non sappiamo usarlo: quindi deve subirealtri passaggi:lo isomerizzo a L (ho rotto legami del D e lo rendo L sul c chirale)è fatto da epimerasi: il carbossilico lo mette sotto,scambiandolo col gruppo tioestere.Ora L-metimaloilcoa è substrato di metilmaloilcoa mutasi che usa coenzima b12: inverte la posizione di H e il gruppo tioestereottengo succinilcoa che viene ossidato nel krebs.Coenzima b12:caratteristica di catalizzare qst reazione vista su.H che si sposta da un c all’altro,è sempre lo stesso! H in qst caso non è mai scambiato con H dell’enzima e né con l’ambiente (solitamente avviene invece) è coenzima b12 che permette che non avvenga sto scambio di H con l’ambiente.Se manca b12(lo sintetizziamo da vitamina b12 detta cobalammina o cianocobalamina) altero la funzione di qst enzima e ho acidemia metilmalonicase nn funziona mi si accumulano Lmetilalonil e succinilcoa.Cobalamina:gruppo cianidrico + il cobalto(è un metallo raro che devo introdurre con alimentazione: solo gli alimenti di origine animali la contengono).Anello porinico che somiglia all’anello delle porfirine(ma ha un cobalto al centro invece del Fe).Nel coenzima:ho perso il gruppo cianidrico,che è stato sost da deossiadenosina.Cobalto ha num di ox 3+.Il meccanismo con cui deossi è inserito nel coenzima b12:avviene solo durante la sintesi d..adenosina è fornita sempre da atp(qnd atp perde i 3 p)non serve a fornire energia ma a fornire adenosina.Deossadenosina è quindi il punto focale per l’attività dell’enzima,xk è l’unica differenza con la vitamina.Come avviene lo scambio:è una reazione radicalica.Parto da Coenzima b12: formo un radicale con passaggio del cobalto da 3+ a 2+.Adenosina si stacca formando il radicale.Il radicale attacca il substratotoglie H generando il nuovo radicale(il substrato).Il radicale va incontro a riarrangiamento fornito dal intorno dell’enzima: c’è uno scambio sul radicale: la mutasi ha spostato.Riformazione del substrato: nuovo attacco radicalico che lascia H al prodotto che quindi esce.Riottengo il radicale adenosicio e cobalto 3+.Si riforma legame tra cobalto e deossiadenosina: cobalto torna a 2+.Se oltre a b12 mancano anche i folati ho anemia perniciosa.

REGOLAZIONE ORMONALE DELLA BETA OXLa beta ox è regolata dal malonil-coA.La beta ox avviene nel mitocondrioquindi acidi grassi ci devono entrare nel mit.Malonilcoa non regola nessun enzima della beta ox, ma regola a livello dello shuttle della carnitinaquindi se inibisco lo shuttle gli a grassi nn entrano e quindi nn vengono ox.

Il 2° modo x regolare beta ox è regolare la quantità di enzimi presenti: i fattori di trascrizione PPAR regolano l’espresisone delgi enzimi della beta ox.Malonilcoa da dove viene?È sintetizzato nel citosol a partire da acetilcoa: è la reazione che indirizza gli acetilcoa del citosol alla sintesi delgi acdi grassi.Quindi se nel citosol si forma malonil coa è un caso in cui devo formare acidi grassiquindi ho bisogno di malonil cosi impedisce che gli acidi grasis che produco vengano ox.L’enzima che converte acetilcoa a malonil si chiama maloniossidasiregolata da insulina(attiva fosfatasi) e glucagone(attiva pka).

Se cè glucagone pka fosforila e inattiva l’enzima. Infatti se cè glucagone ho bisogno di energia e quindi devo ox gli acidi grassi.

Se insulinadefosforilo e lo attivo.Il sito principale in cui le cellule fanno beta ox sono i mit; e solo la beta ox che avviene qua è la beta ox si produce energia, xk hanno la catena di trasporto.

Anche i perossisomi pox fare beta ossidazione: le reazioni e gli enzimi gli intermedi sono uguali; l differenze sono:

acetilcoa prodotto nel mit va nel krebs e produco energia. Acetilcoa dei perossimosi viene esportato nel citosol.

La prima reazione: nel mit il 1° enzima è un enzima della catena di trasporto degli elet,e quidni fad –o2. Nei perossisomi invece gli elet sono trasferiti su h2o che diventa acqua ossigenata: pericolosa e

quindi degratata dalla catalasi.Nella seconda reazione:

nel mit il nadh finisce nella catena di trasporto nei perossisomi è esportato per essere riossidato e sottoforna di nad+ torna nei perossisomi.

I 2 sistemi hanno anche diversa specificità nei confronti degli a grassi:-nei perossisomi sono ox acidi grassi molto lunghi es 26 c detti esocosanoidi e queli a catena ramificata(acido fitanico e pristanico).Nei perossimi l’energia dell’ox degli acidi grassi è dispersa sotto forma di calore(prima ho detto infatti che non si produco atp).: mantiene la temp corporea.

OSSIDAIZONE CHE NON è BETA: OSSIDAZIONE OMEGA E ALFAOmega ox lultimo cAfail primoNon avvengono nel mit.Omeganel ER,soprattutto di fegato e reni. Usa acidi grassi corti di 10/12 c.Qst 2 ox,contano poco in condizioni di salute.Diventano impo solo qnd la beta ox non funziona;la beta ox funziona male qnd ho carenza di carnitina(la mangio poco;oltre che mutazioni di geni).

OMEGA OXDevo ox c omega che è il c3 . l’ossidaizione ha funzione mista: usa o2 e nadph: introduco OH in posizione omegaOH subsice 2 ox passando adl aldeide e poi a carbossilico.Ottengo acidi bicarbossilicicosi pox entrare a beta ox: vengono ox da entrambe la reazioni!I prodotti finali sono succinato e adipato.(non si produce acetilcoa).

Acido fitanico e l’altro sono a catena ramificata.Beta ox non funziona se cè una catena laterale(non riconosce i substrati)quindi ho bisogn di alfa ox.Malattia di refsum: soggetti che non sanno digerire acidi grassi a catena ramificata.La prima reazione:è sempre l’attivazione:è legato con coA,meccanismo già visto.Ottengo pitanoilcoA.Viene idrossilato in posizione alfa ,si usa alfachetoglu,fe,ascorbato. Il c alfa è trasformato in aldeide detta pristanale.Il c carbossilico è anche uscito come co2 dal acido formico.Pristanale è ox a carbossilico. La catena che era beta ora è alfa: gli enzimi della beta ox pox usare qst ramificazione per inserire un doppio legame. Si fa beta ox,quindi se riesco a spostare la ramificazione inposizione afa.L’energia è ottenuta da proprionilcoaconvertito in succinilcoa ed entra nel krebs(quindi va al mit).

CORPI CHETONICISono piccole molecole che contengono gruppi chetonici.Sono i 3:

acetone

acetoacetato betaidrossibutirato

vengono prodotti soprattutto nel fegato; poco nel rene.Sn sintetizzati nella matrice mitocondriale.Per sintetizzarli:ci vogliono 4 reazioni.Si parte da acetilcoa:si usa un acetilcoa in eccesso che quindi non riesce ad entrare nel krebs del fegato) allora il fegato lo sua per fare corpi chetonici.Tiolasi condensa 2 acetilcoa: condensaizone di claisen,sono 2 esteri.Calfa+cestere esce coA.Si forma acetoacetilcoaisoenzima della tiolasi della beta ox(che funzionana nella direazione opposta: stacca acetilcoa; la reaizone infatti è all’eq).Acetoacetilcoa è condensata con un terzo acetilcoa: il calfa blu attacca il chetone rosso dell’acetoacetilcoasi forma condensazione aldolica, ed esce coA.Si forma betaidrossibetametilglutarilcoA(abreviato con HMG-CoA)—qst è mitocondriale; la sua isoforma è coinvolta nel metabolismo del colesterolo.Ora lo scindo con una liasi: si stacca il primo coenzima (in nero) e lascia acetoacetato.Acetoacetato va incontro a:

una reazione spontaneacioè avviene anche senza l’enzima anche se lentamente. È decarbossilaizone di betacido.

l’altra è catalizzatasi riduce a betaidrossibutirato,usando NADH (il suo isomero L è presente nella beta ox).

Siamo nel mit;ho troppo acetilcoA;NADH permette un controllo del rapporto NAD/NADH nel mitse ho NADH formo idrossibutirrato; se c’è scarso NADH la reazione si ferma acetoacetato.Acetoneè un prodotto di scarto eliminato usando la via urinaria.Se ne ho troppo,lo elimino anche con la respirazione(è volatile;quindi dal sangue è eliminato negli alveoli).Diabete non curato: si producono corpi chetonici in quantità elevata; hanno alito pesante proprio a causa della produzione di acetone.Se qst composti non servono,Il fegato prende qst composti nel torrente circolatorio, e pox essere usati dai tessuti periferici come fonte energetica negli stati di digiuno: il cervello usa corpi chetonici quando il glucosio è scarso.Come usano i corpi chetonici?Nei tessuti periferici i composti vengono convertiti in acetilcoa usando reazioni inverse a quelle della produzione dei corpi chetonici: leggi le reazioni all’inverso.Per evitare il fegato non usi i corpi chetonici: il fegato non possiede la tiolasi che degrada l’acetoacetilcoA: quindi sa sintetizzare corpi chetonici ma non può usarli. Quindi dai mit del fegato sono rilasciati nel sangue,quindi vanno nei mit delle cellule periferiche che li sanno degradare.Nel digiuno aumenta la produzione di corpi chetonici e diminuisce la loro escrezione.I corpi chetonici sono acidi: quindi nei diabetici si parla di chetoacidosi.

BIOCHIMICA

SINTESI DEGLI ACIDI GRASSISono le molecole maggiormente sintetizzate dal nostro organismo.Forma attivata di acetil-coA: è il malonil-coAAcetilcoacarbossilasi sintetizza il malonil-coA:Ha 2 domini:usa la biotina come coenzima,legata a una proteina carrier di biotina.Biotina si lega alle sue proteine con una catena laterale di lisina,legame ammidico.Biotina sposta quindi il substrato in 2 domini del enzima:

bitoina carbossilasi transcarbossilasi

si forma intermedio tra acido carbonico e ATP per attivare la CO2.Si forma intermedio,cambio di conformazione e si sposta sull’altro sito.Entra acetilcoa e avviene la reazione si scambio.Cosi formo malonilcoa.

Strategia di sintesi degli acidi grassi4 reazioniSono l’inverso della beta ox:acido grasos sintetasi lega acetilcoa e il malonilcoa in 2 posizioni diverse-è una forma attivaa di acetilcoa: condenso 2 c,ognuno portato da un acetilcoa. Esce co2.Riduzione: si usa NADPHchetone si rid a alcol.

Disidratazione: formo un doppio legame tra alfa e beta.Altra riduzione: il doppio è trasfromato in legame singolo,usando ancora NADPH.Le 4 reazioni sono proprio in ordine inverso alle 4 reazioni della beta ox.

Qst 4 reazioni si ripetono,aggiungendo unità a 2 atomi di c alla catena dell’acido grasso che cresce.Entra quindi un nuovo malonilcoa(forma attivata di acetilcoa!).Nota come acetilcoa resta il primo della catena: i malonilcoa si aggiungono a valle,venendo decarbossilati.La parte sx si lega a quella dxpoi il tutto si sposta a sx (ed esce co2).

ACIDO GRASSO SINTASINell’uomo cè 1 unico enzima,che possiede 7 diversi siti catalitici=7 diverse attivit enzimatiche:nella slide i 7 siti: cè scritto il nome dell’attività catalitica fatta.Prima ho parlato di 4 reazioni,ma ci sono 7 siti.2 sono coinvolte nel caricare l’enzima con malonilcoa e acetilcoa.I malonilcoa che entrano arrivano come coniugati del coa=sono tioesteriqnd sono caricati su acido grassi sintasi sono ancora tioesteri,ma rilasciano coAquindi nell’enzima devo avere altri enzimi che prendano :KK: ha una cisteina SHpunto in cui lego coa.L’altro SH sta su ACP.(acilcarrier protein).ACP lega una 4fosfopenteteina,che è legata a una ser di acp; contiene p,acido pantotenico,e infine un tiolo (struttura simile a coa)è il punto di ingresso di tutti i malonilcoa che si legano all’acido grasso sintasi.

Ciclo di reazioni fig 21-62 di caricamento4 reazioni di sintesi dell acido grassoL’ultima reazione serve a trasferire.

Il primo ad essere caricato è acetilcoa: libera coA e si lega al tiolo di ACP.ACP cambia confomrazione e interagisce con KS,dandole il gruppo acetilico(quindi ora ce l’ha KS).(l’enzima è un'unica catena poliptedica,non sono subunit!)Ora entra malonilcoA catalizzata da mat: libera coa e sposta il malonil su ACP.Ora ho enzima carico con malonile e acetile:ora parte la sintesi.La 1° reazioni è una condensazione di claisen: si libera co2, e si forma un legame tra malonil e acetil,con liberazione di CO2.Lenergia è fornita da idrolisi del legame tra carbossilico e c nel malonil.È al stessa CO2 usata per la formazione di malonile!Enzima cambia forma.ACP trasporta il substrato da un attività catalitica all’altra: prima stava su KS,ora sta su KR(r=riduzione).Il carbonilico giallo diventa alcol usando NADPH: ho betaidrossibutirrilACP.Ora ACP si sposta su DH:disidratazione e si forma transdelta2butanoilACPsempre trans si forma.orACP si spsota su ER: riduzione del doppio legame a legame singolo, e si ox NADPH.(quindi NADPH da gli elet).Ora la sintesi è finita: ACP ripota acido grasso vicino a KS:ora acido grasso viene trasferito da ACP a KS(nei loro tioli:da un tiolo all’altro)ACP serve libera per poter caricare un nuovo malonilcoA: attività fatta da MAT.ACP ha solo malonilcoA.KS ha acido grasso nascente.malonilcoA si lega a acido grasso(usando il suo C attivato dalla co2,che esce).L’unico acetilcoa usato è il primo;gli altri sono maloniloA.Si va avanti fino a palmitoilcoa che quindi poi viene rilasciato.Ricominciano le reazioni: condensazione di claisen con liberazione di CO2: ora ho la catena sull’ACP.Poi acido grasso si sposta su KS,cosi su ACP può entrare un nuovo malonilcoA.

Bilancio energetico per la sintesi di palmitato8 acetilcoa + 7 atp + 14 nadph + 14 h+palmiato

Ox acidi grassi era nel mit. La sintesi di palmitato avviene nel citosol.

Nel citosol abbiamo anche la sintesi di aa e nucleotidi.La sintesi degli altri aa grassi oltre a palmitato,avvengono: nel mit e nel ER.Beta ox sta nel mit,e la sintesi degli acidi grassi nel citosolcosi le 2 vie sono separate.

Ricorda se cè malonilcoA gli a grassi non entrano nel mit per essere degradati(malonilcoa lo produco qnd devo sintetizzare acidi grassi).Anche i coenzimi partecipano alla regolazione:

nel mit si usa NAD Nel citosol usano NADP; cè solo una via che usa NAD ed è la glicolisi(ma è una conc bassa quindi

non interferisce con la conc di NAD del mit).Nel citosol abbiamo anche la via dei pentosi: sintetizzo ribosio + NADPH:quindi viene generato nel citosol ed è qua che vinee usato. Esiste anche un altro enzima che produe NADPH: è enzima malico.

Si ha una separazione dei coenzimi cosi le conc dei coenzimi non si influenzano.Enzima malico: è citosolicoConverte il malato in piruvato,tramite decarbossilazione.Si genera NADPH.Le 2 vie che producono NADPH(via dei pentosi e quella del enzima malico),partecipano ciascuna al 50% per generare il NADPH che serve per la sintesi degli a grassi.

Da dove viene il acetilcoa che viene usato per la sintesi citosolica degli a grassi?Acetilcoa è generato nel mit: per poter essere usato deve essere trasferito nel citosol(è qui che avviene la sintesi degli acidi grassi): ci sono2 sistemi di trasporto.Nel mit abbiamo diverse vie che generano acetilcoA: ox del piruvato,ox degli aa,beta oxsolo ox del piruvato e degli aa generano un acetilcoA che può essere usato per la sintesi degli a grassi! Quindi non deriva MAI dalla beta ox: proprio xk se voglio fare sintesi di a grassi,e mi serve acetilcoA,qst acetilcoA non andrano mai nel mit.Quindi l’eccesso di acetilcoA derivato da zuccheri e aa->va nel citosol e ne produco acidi grassi; non avviene mai il contrario(cioè convertire acetilcoa in zuccheri e proteine).

Tutti i coenzimi sono compartimentalizzati:ciò che è del citosol torna al citosol,idem per il mit.Quidni se ho eccesso di acetilcoa: acetilcoa viene esportato,sfruttando la condensazione di acetilcoa + ossalacetato per formare citrato.Citrato ha il suo trasportatore e quindi può entrare nel citosol.Citrato subisce la reazione contratia: lo divido in ossalacetato e acetilcoA. Ma non è una citrato sintasi 2,è proprio un enzima diverso: è la citrato liasi.

Mentre la reazione della citrato sintasi è spontanea,portata avanti da idrolisi del coA; la reazione della citrato liasi richiede consumo di ATP,per formare ossalacetato e acetilcoa qst

acetilcoa è usato nella sintesi delgi a grassi.Il resto del ciclo serve a portare gli atomi di c dell’ossalacetato nella matrice del mit:ossalacetato è trasformato in malato usando NADH.Malato può entrare nel mit con 2 vie diverse :traportatore nalaalfachetoglutaratoè la via minoritaria in qst caso; io voglio sintetizzare a grassi, e ho bisogno di NADPH quidni malato si preferisce decarbossilarlo a piruvato,generando nel citosol NADPH usato nella sintesi degli a grassi. Piruvato quindi usa trasportatore per entrare nella matrice: qui è decarbossilato a ossalacetato cosi ho riportato i C del ossalacetato nella matrice.È un shuttle che consuma ATP.Quindi gli aa grassi consumano energia nella beta ox,ma anche in qst trasporto.

È quindi impo che la via sia regolata,per non creare un ciclo futile:si regola acetilcoa carbossilasiproduce malonilcoa.Aetilcoa carbossilasi è regolato da glucagone,epinefrina; regolazione allosterica : a dx cè la forma di aetilcoa carbossilasi funzionante: polimerizza in lunghe catene di proteineqst è la sua forma funzionante(=cambia forma); i regolatori allosterici attivano o inibiscono qst polimerizzazione e sono:

abbiamo feedback neg(palimotilcoa che è appunto il prodotto finale), feedback pos(citrato).

Insulina attiva citrato liasi.Ricorda che citrato che inibisce PFK1 è qst: citrato esportato dal mit nel momento in cui vado a sintetizzare a grassi si rallenta quindi la glicolisi: xk se ho energia sufficiente per produrre acidi grassi,significa che non ho bisogno di energia(citrato lo produco nel mit dall’acetilcoAacetilcoA deriva dall’ox di aa e zuccheri;quindi ho sufficiente energia,non cè bisogno di krebs).Citrato liasi non ha bisogno di polimerizzare,ma è attivata da insulina(anche acetilcoa carbossilasi è regolata da insulina,ma non è scritto nell’immagine: rivedi regolazione ormonale della betaox mitocondriale,ox delgi aa grassi. ACC esiste in 2 forme: fosforilazione(inattiva) attivata da glucagone o adrenalina; defosforilazione(attiva) attivata da insulina. In qst lezione abbiamo visto anche la sua regolazione

allosterica con feedback del citrato e palmitato,che causano la sua polimerizzazione. Insulina lega citrato liasi sempre con fosforilaizone/defosforilazione).

REGOLAZIONE DELLA SINTESI DEGLI A GRASSISapere solo la fig 21-12 ,non tutti gli enzimi.Nel reticolo endoplasmatico liscio e nei mit avviene l’allungamento delgi a grassi.L’uomo sa solo fare: palmitat,lo possiamo desaturare a palmitoleato; inseriamo dei doppi legami non oltre la posizione 9. Palmitato lo posso allungare a sterato,che può esser desaturato a oleato.Gli a grassi a catena lunga con un insaturazione oltre la posizione 9 li sappiamo fare a patto di avere a disposizione linoleato e alfalinoleato introdotti con la dieta: sono quindi a grassi essenziale,che non sappiamo produrre (possiedono infatti un insaturazione oltre il c9).Arachidonato è il + impo: è il precursore di eicosanoiditrombossani,leucotrieni,gli endocannabinoidi.

SINTESI DI ACIDI GRASSI INSATURII sistemi di allungamento sono simili alla sintesi già vista.Cambia solo la ACP che è tipica dell’acido grasos sintasi; abbiamo altre proteine col tiolo quindi.

Enzimi desaturasi: acido grasso si riducegli elet sono forniti da NADPH.Le desaturasi si chiamano ossidasi a funzione mista.Le ossidasi sono :(Nelle reazioni redox è coinvolto O2.)Abbiamo 2 classi di enzimi che usano O2 molecolare,distinte in:

OSSIDASI usano O2 ,ma O2 non compare nel prodotto della reazione;funziona solo da accettoredi elet diventando H2O. Es la citocromo C ossidasi .

OSSIGENASIusano O2 ma O2 compare nel prodotto. Abbiamo: le Diossigenasi : entrami gli O2 sono nel prodotto e le monoossigenasi: solo 1 O è nel prodotto.

Ossidasi e ossigenasi sono le classiche.Poi abbiamo LE OSSIDASI A FUNZIONE MISTA=le desaturasi.gli elettroni non passano direttamente da NAPH a O2,ma:sono dati a cytb poi a cyt b5, poi passano sul prodotto: vedi come da O2 formo 2 H2O, e ho desaturato l’a grasso.

Triptofano 2,3 diossigenasi: è un esempio di diossigenasi.

MONOOSSIGENASI O IDROSSILASI O OSSIDASI A FUNZIONE MISTALe ossidasi a funzione mista usano cyt 450 (è la lunghezza d’onda che qst cyt assorbe.Cyt 450 è molto diffuso: lo troviamo in ossidrilazione degli steroidi,farmaci,xenobiotici,metabolismo etanolo,sintesi degli eicosanoidi e degi leucotrieni.Xk si chiama a funzione mista?X il diverso destino che hanno i 2 O del O2:

che è inserito nel substrato da ossidare,non compare come chetone ma come alcol xk qst sono chiamate anche idrossilasi(le ossidasi normali formano chetone)

L’altro O è ridotto a H2OElet devono passare su p-450 a p-450 che poi cede gli elet per effettuare la reazione nella ossidasi a funzione mista (ne abbiamo incontrata una nel..).

BIOCHIMICA

SINTESI DI ESTERI DEL GLICEROLO CON ACIDI GRASSITRIGLICERIDI=ESTERI DEL GLICEROLO2 vie possibili:conversione di idrossiacetonfosdato in glicerolo usando la diidrossicaetone fosfato chetone si rid a alcol,con ox del coenzima ridotto NADH.DiidrossiACETONE FOSFATO DERIVA da glicolisi.Altravia:fosforilazre diretamente il glicerolo da una chinasi.Per la 1° via ho bisogno di una glicolisi attiva;

nella 2ç via pox partire da un glicerolo.

Estericiazione dei 2 OH con acil transferasi.La formazione di acil coA è la stessa della beta ox,stesso enzima stessa reazione.Gli acil coa restano nel citosol e sono usati per esterificare il glicerolo 3p.Alla fine ho 2 gruppi acilici,un glicerolo,un p è acid fosfatidico/fosfatidato.A grasso in 2° posizione sul glicerolo è spesso insaturo.

Da acido fosfatidico usato nelle celule in 2 vie diverse:una sintetizza trigliceridil’altra sibtetizza i glicerofosfolipidi(quelli di membrana plasmatica).quindi fino ad acid fosfatidico è comune per entrambe le vie.Acido fosfatidico abbreviato in PA.

REGOLAZIONE ORMONALE DELLA SINTESI DI TAG=TRIGLICERIDILa regolazione della sintesi dei TAG è ormonale.Qnd li sintetizziamo?Qnd ho abbondanza di a grassi,ma anche quando ho intrododdo un eccesso sia di glucosio che aa(quindi se non li uso in glicolisi,per fare glicogeno,via dei pentosi fosfato)acetilcoa che si accumula viene trafromato in a grassi qst son poi usati per la sintesi dei triacilglicerolo.Il tutto è promosso da insulina: rilasciato dopo alta glicemia e alta conc di aa.Gli acetilcoa pox,nel diabete,formare motli corpi chetonici,anche se non siamo nel digiuno.Noi siamo in grado di fare trigliceridi anche durante il digiuno.È stato infatti scoperto un CICLO DEL TRIACILGLICEROLOChe avviene tra fegato e tessuto adiposo:xk fegato sintetizza a grassi(tutte le cellule cmq lo fanno,ma fegato di +) qst a grassi che lui fa non vanno molto in ox,ma vengono depositato nel adiposoquindi cè sto ciclo quando ho insulina.Ma anche quando ceè glucagone, e quindi mi aspetto una mobilizzazione dei trigliceridi in realtà il adiposo continua a sintetizzare trigliceridi; circa il 70% dei a grassi che sno mobilizzati da adiposo(diventano quindi glicerolo e a grassi),poi tornano da lui per essere depositati come trigliceridi.A grassi sono traportati da adiposo a tessuti periferici legati a albuminaquidni fanno beta ox.Gli a grassi che tornano al fegato,vengono trasformati in trigliceridi,inseriti sta volta(per andare da fegato a adiposo) nelle VLDL.La lipoproteina lipasi scinde sempre : a grasis entrano ,complessati come glicerolo 3p,e depositati cometriacilglicerolo; glicerolo resta invece fuori.Quindi il 75% che mobilizzo da adiposo,torna ad adiposo.Quando ho glucagone in stato di digiuno,la glicolisi non funziona; ma per fare trigliceridi serve glicerolo!Quindi non ho didirossiaceton fosfato,ma faccio funzionare al 2° via che parte da gliceroloma glicerolo non entra nel adiposo.Allora esiste nel adiposo e funziona in qst contesto,una via che si chiama gliceroneogenesi: gli adipociti non sano fare gluconeogenesi,ma possiedono gli enzimi di qst via: li usano per fare glicerolo(e non glucosio).Quidni non è nemmeno la 2° via di sintesi dei trigliceridi che è attiva ma è proprio la gliceroneogenesi che fornisce il glicerolo: via attiva durante il digiuno.Anche fegat durante il digiuno non riesce a fare glicolisi: ma lui possiede gluconegenesi,quindi il didrossiacetone fosfato che produce lo può deviare per fare glicolisi.In qst modo il tessuto adiposo resta cost anche se sono a digiuno(proprio perché il 75% rientra nel adiposo).Ma se mi serve solo un 15% di a grassi dal adiposo,ne degrado tanti,per poi ridepositarne il 70%?Si ritiene che avere gli a grassi legati a albumina,siano una sorgente + rapida di a grassi necessari per ildigiuno: cosi se ho bisogno di a grassi li ho subito disponibili.Ricorda perilipina per mobilizzare adiposo: qst processo richiede alcuni minuti; invece se li ho in circolo con albumi è + semplice averli in caso di bisogno.

Altri 2 ormoni che partecipano alla regolazione in qst caso a lungo temrine del ciclo dei triacigliceroli:sono glucocorticoidi

cortisolo lo facciamo noi l’altro è un farmaco: dexamethasone

una delle funzioni dei glucocorticoidi è la regolazione del metabolismo del glucosio(ecco xk si chiama cosi),sintetizzati da corteccia midollare dle surrene.

Glucocorticoidi sono ormoni stereoidei: hanno il recettore nel nucleo. Derivano da colesterolo: sono idrofobici e hanno quindi bisogno di una proteina carrier(che può dimerizzare e quindi interagisce con sequenze del dna che rispondono a ormoni stereoide per mediare la trascrizione del dna).I glucocorticoisi sanno formulare al sintesi del enzima PEPCK: fosfoenolpiruvatocarbossichinasiè uno delgi enzimi dela gluconeogensi; nel adiposo lo stesso fa gliceroneogenesi.I glucocorticioidi hanno effetti:

nel adipocita promuovono la sintesi di PEPCK: stimola gliceroneogensi e quindi la deposzione deitrigliceridi nel adiposo

nel fegato inibiscono la trascrizione di PEPCK,quindi bloccano la sintesi dei trigliceridipromuove quindi la mobilizzazione degli a grassi dal adiposo: vanno qundi in circolo per essere ox e avere energia.

I glucocorticoodi quindi producono PEPCK che ha effetti opposti in fegato e adiposolo scopo è promuovere la disponibilità di a grassi in circolo.Com’è possibile che lo stesso ormone glucocorticoide,in una cellula promuove la trascrizione e in unaltra inibizione dello stesso gene?Le sequenza a monte e a valle del gene,sono sequenze tessutospecifiche: quindi NON sono uguali nel dna in tutte le cellule;sono sequenze NON codificantipermettono solo una diversa regolazione.Le 2 PEPCK(una di adiposo e l’altra del fegato) si chiamano isoenzimi:la sequenza di dna che codifica qst 2 isoenzimi non è proprio uguale perché variano qst sequenze tessutospecifiche.I 2 farmaci tiazolidinedioni: aiutano al deposizone delgi a grassi nel adiposo: in quelle patologie in cui ci sono tanti a grassi nel sangue xk non si riesce a depositarne; i 2 farmaci agisocno aumentando la sintesi di glicerolo3p aumentando la trascrizione di PEPCK: cosi favoriscono al deposizione di a grassi sottoforma di trigliceridi. Impo: sono specifici per il gene del adiposo,quindi non agisce sul fegato.

RUOLI DELLA GLICERONEOGENESILa gliceroneogenesi la trovo in qst tessuti: (ed avviene durante il digiuno,e serve a depositare i trigliceridi).-2 tipi di adiposo:

biancoè il è diffuso nell’adulto. È quello di cui ho parlato prima. Brunoil destino dei trigliceridi loro,tenfono ad essere ox affinchè i loro mit producono

calore (la gliceroneogenesi quindi serve per produrre calore). Grazie alla proteine termogenina abbatte il gradiente protonico per produrre energia.

-fegatofa gliceroneogenesi durante il digiuno: sintetizza triacilgliceroli da trasportaare attraverso le VLDL al adiposo.

BIOSINTESI DEI LIPIDI DI MEMBRANA2 grandi categorie:

glicerofosfolipidi sfingolipidi

ripassa i lipidi.Glicerofosflipide: formato da glicerolo+ 2 a grasso(in cui la catena in c 2 è insatura)+ testa polare+p quindi per sintetizzarlo ho bisogno di qst componenti.Sfingolipidi: sfingosina: fornisce anche la prima coda,caratterizzata dal doppo legame. + a grasso + testa polare.

I GLICEROFOSFOLIPIDILa slide rappresenta solo le componenti finali del glicerofosfolipide(e NON la sintesi,rappresenta solo i legami che devono essere formati).Arriva diacilglicerolo: gli devo inserire 2 legami fosfoestere ad alta energia.Inizio a sintetizzare acido fosfatidico,poi cerano le 2 vie.

Ci sono 2 vie a seconda del glcierofosfolipide che si vuole sintetizzare,e a seconda del organismo che viene studiato.Se devo creare 2 legami fosfoestere: devo attivare i composti,non posso prende p inorganico e attaccarlo direttamende,idem la testa polare.Li attivo legandoli a un nucleotide: l’acitidina: parto da CTP,lego CMP (ricorda anche glucosio era da attivare mediante il legame con UDP).Ho 2 vie xk:

attivo traicilgliceroloche reagisce con la testa polare,libera CMP,e si forma il glicerofosfolipidi. attivo al testa polareattivo la testa polare,che poi reagisce con triacilglicerolo, e si forma il

glicerofosfolipidi.Strategia 1: studiata in escherichia coli

Anche l’uomo la usa,ma fa lipidi diversi da escherichia coli.Attivo diacilgicerolo,poi reagisce con la testa polare.Parto da acido fosfatidico: lo attivo con il CTP (OH deve essere attivato xk non ha energia).Reagisce con glicerolo3p, o con serina per sintetizzare fosfatidilserina.CTP è quindi sostituito con la testa polare.

Fosfatidilglicerolo 3p vine defosforilatocosi ho il lipidi di membrana.Cosi fa cosi: Fosfatidilserina: decarbossila serina e fa fosfatidiletanolammina.

Cardiolipina:aggiungo un 2° fosfatidilglicerolo,su già un fosfaidlgliceroloesce glicerolo.

La strategia 1 è seguita anche nell’uomo per sintetizzare cardiolipina e fosfatidilinositolo(prima era e coli).Coli condensa 2 fosfatidlgliceorlo;l’uomo invece usa CMP .

Sintesi di fosfatidilcolinaÈ stata descritta nei lieviti;una sua parte funziona anche negli eucarioti.Liievito sa fare fosfatidilserina come fa coli.La decarbossila e diventa fosfatidiletanolammina: viene poi trimetilata sul gruppo amminico,x diventarefosfatidlcolina. La metilaizone richiede sadenosilmetionina(detta adoMet) come donatore di gruppi metilici.Nel uomo avvine solo la reazione della adomet,quella prima no(fosfatidilserinadecarbossilasi).

Quindi luomo come fa fosfatidilserina? Oltre a cardiolipina e .che seguono la 1° strategia Tutti gli altri lipidi di memrana seguono la 2° strategia quidni fosfatidlserina.

Si sost la testa polare epr fare fosfatidlserina.Quindi devo avere fosfatidlcolina o fosfatidiletanolamminale 2 vie sono simili.Vediamo solo come si fosfatidilcolina,usatra poi per fare fosfatidilserina.Se ho fosfcolina,fosfoetanolammina,fosfserina--<scambio le loro teste polari cosi ho i rapporti necessari.

Si aprte da colina: assunta in gran parte con alimentazione(anche etanolammina).Fosfatidilcolina è fosforilata e ottengo fosfocolina.Attivo a CPcolina : enzima lega CTP—CTP è idrolizzato a pirofosfato. Quindi i 2 p presenti nel cdp colina: uno viene da atp,l’altro viene da CTP.Il fosfato del CDPcolina che esce è quello che deriva da CTP.Il fosfato che mi resta alla fine deriva d atp.

Fig 21-29:confronto tra sintesi di lipidi tra batteri e lieviti.

Nella slide dopo vie di sintesi degli altri.Kennedy: sintesi di fosfocolina,fosfoetanolammina,fosfoserinache si scambaino.

Fosfatidilinositolo e cardiolipinaseguono la via di ecoli. Tutti gli altri,seguono la strategia 2.

BIOSINTESI DEI PLASMALOGENII legami visti fin’ora erano legami fosfoestere.Ora vedremo legami di tipo etere: è la caratteristica di qst lipidi.La sfingosina è uno di qst lipidi.La sua sintesi : parte sempre da uno scheletro con 3 c(prima era glicerolo) che è il diidrossiacetonpviene acilato su c1,da un coa,formando 1acildidirossiaceton2p l’acile introdotto vienepoi eliminato : qst acile è servito ad attivare ,che poi viene sost da un alcol saturo.Il legame estere nel 1acildiidrossiacetone3pdiventa un etere in rosa.Alco saturo è sintetizzato per riduzione di un altro acilcoa: è una riduzione che usa 2 NADPH(costosa); esce anche coA(quindi uso anche energia di idrolisi del legame tioestere).Alcol saturo è inserito sul c1.-altra riduzione: il carbonile,che diventa alcolserve a preprara ingresso dell’acile,inserito sul c2.Dev ridurre chetone,xk chetone non reagisce con un a grasso.

Ora inserisco testa polare : es etanolammina.La reazione dopo inserisce il doppio legame nella catena alchilica: ho quindi una riduzione,operata da una ossidasi a funzione mista: usa NADH,O2. O2 non compare nel prodotto finaleentrambi gli o2 finiscono in h2o.

Cosi ho formato plasmalogeno.Pox anche inserire teste polari diverse.

SINTESI DI SFINGOLIPIDISi parte da palmitoilcoA:inserisco una serina.Prevede anche decarbossilazione.Ottengo quindi betachetosfinganina.Si rimpe quindi il cocoa a sx, ed entra serina.Il chetone è rid ad alcol,e ho sfinganina.Inserisco sul c2 una catena acilica: però sul c2 ha amminico,quindi formo un ammide e il composto si chiama nacilsfinganina.-ossidazio mista inserisce il doppio legame caratteristico della coda della sfingosina.Produco ceramide: è il punto di partenza di sintesi delgi altri sfingolipidi: ora inserisco quindi le teste polari.Sul c3 inserisco OH: essendo uno zucchero la testa polare,si attiva usando UDP.(per attaccare glucosio,inerisco udpglucosio).Se voglio mettere colina,è ceduta falla fosfatidilcolina: cede serina+gruppo o. L’ultima reazione avviene nel golgi mentre tutti gli altri lipidi sono sintetizzati dal REL (non nel citosol xk i lipidi non sono solubili).

BIOCHIMICAIl 19 si fa solo la lezione del pomeriggio Finisce giovedi 10 dicembre

BIOSINTESI DEL COLESTEROLOL’unità fondamentale dle colesterolo è l’isoprene:dentro il colesterolo trovo tanti isopreni legati testa+testa,o testa +coda ,o coda +coda.tutti i composti che hanno isoprene come unità sono detti isoprenoidi.

L’unità usata per le reazioni non è l’isoprenema si parte dall’acetato.Hanno determinato ogni atomo di c che costituisce la struttura del colesterolo: nella slide è riportata la numerazione è impo quando vedremo la sintesi di altre molecole che usano colesterolo come punto di partenza.La numerazione della slide è una convenzione,non segue una logica.

Le molecole di acetato(entra come acetilcoa=la forma attivata)condensate in maniera sequenziale per fomrare colesterolo.

Gli anelli A B C D formano il nucleo stereoideo del colesterolo(è il nucleo di base) e di tutte le molecole che da esso derivano.Il lehninger lo chiama solo nucleo steroideo;una volta si chiamava ciclopentanoperidrofrenantene .È una molecola idrofobica:abbiamo visto come viene distributo il coelsterolo con le lipoproteine.Nella slide è la molecola di origine esogena(la introduco con la dieta)Ma tutte le cellule dell’organismo sono in grado di sintetizzare colesterolo;poi ci sn tessuti che ne sanno sintetizzare di +ma la via metabolica di sintesi è uguale in tutti i tessuti e si pox individuare 4 fasi:

1) Condensazione di 3 molecole di acetilcoA a costituitre mevalonato.2) Sintesi degli isopreni attivati: se ne formano 23) Condensazione di + unità isoprenichea formare squalene: qui sono già presenti tutti i C che

daranno origine al colesterolo, si chiama squalene xk l 1° volta l’hanno trovato negli squali4) Fase di ciclizzazione: squalene ciclizza e si forma l’insaturazione tipica del colesterolo: è una

sola,e la trovo tra C5 e C6.Si parte da 3 molecole di acetilcoa.Avviene nel citosol delle cellule.

Anche i corpi chetonici erano sintetizzati partendo da acetilcoA:la condensazione degli acetilcoA è la stessa:quindi ho la condensazione di 2 acetilcoasi forma acetoacetilcoaa qst si agg un 3° acetilcoaper formare betaidrossibetametilglutarilcoa.Fino a qui le reaizoni sono le stesse.

Ma corpi chetonicisintetizzati nel mit

Sintesi del colesterolonel citosolQuindi quelli del citosol e mit sono isoenzimi ,con regolazione differente.

Ora riduco il betaidrossi ecce ottengo mevalonato.Il c che subisce la rid: da tioestere rilascia coa e diventa alcol: catalizzata da HMGreduttasi èa la tappa chiave della sintesi del colesterolo!Quindi so che qst è l’enzima che subisce la regolazione: regolando la sua attività regolo la sintesi del colesterolo.Mevalonatosono i primi 6 c che formano il colesterolo.

Ora comincia la 2° fase:da mevalonato formo gli isopreni attivati.Avvien grazie ala fosforilazione:consumo 3 atp in qst 2° fase di attivazione.Quindi mevalonato + 2 atp -->a carico del c5 del mevalonato(quello che era stato rid ad alcol,ora viene fosforilato) formo il 5pirofosfomevalonato.La 3° fosofrilazione avviene sul c3 del mevalonato: è una fosforilaizone transitoria che serve solo ad attivare la moelcole di modo che essa possa subire decarbossilazione,uso sempre ATP,ad opera della pirofosfomevalonatodecarbossilasi.3 fosfo5piro.. è un intermendivedi che è tra parentesi,quindi è nel sito attivo dell’enzima.Avviene quindi decarbossilazione e anche idrolisi del P che esce come p inorganico.Grazie alla decarbossilazione ottengo isoprene attivato: (delta3)isopentenilpirofosfotat.Con la decarbossilazione cambia anche la numerazione.Isoprene può essere isomerizzato da una isomereasi:

una quota resta delta3 ecc un’altr quota diventa dimetilallilpirofofato

xk mi servono entrambi per la sintesi.

3° faseCondensazione degli isopreni attivati:avvengono a vari livelli.1° predeve condensaizone del dometi con delta3ioavviene testa +coda: esce pirofosfato(fornisce l’energia per la condensazionepirofosfato viene poi idrolizzato formo geranilpiro(nel geranio l’hanno torvato la1 volta).Feranil condensato con un altro delta3isoprenilenzima è lo stesso e unisce sempre tesa+coda (la coda è dove cè p).Ora ho farnesile(la prima pianta in quale l’hanno trovato): ha 15 c, e costituisce la metà dei c che servono per sintetizzare 1 colesterolo.Ora condensazione di 2 farnesile: tesa+testa,enzima squalene sintasi; avvine anche una riduzione usando NADPHformo squalene: è simmetrico(è compsoto da 2 farnesili uguali).(ricorda che le molecole non sono piatte: si piegano soprattutto dove hanno i doppi legami).

4° faseCiclizzazione dello squalenePer formare coelsterolo devo:

1) ciclizzazione2) inserimento del gruppo OH(che nello squalene non c’è: è alifatico,non ha neanche un O)

prima avvienE isnerimento di OH usando una monoossigenasi(ricorda che usano O2. Uno finsice nel prodotto,e l’altro ridotto a h20: il coenzima è NADPH).Il 1° intermedio squalene2,3 epossidoè un etere ciclico: è instabile,xk ha angoli di legam strett,quindi facilmente si rompe,dando origine al colesterolo.Agisce una ciclasi negli animali.Vedi come anche nelle piante partono dallo squaleneSi ritiene che avvenga in unìunica reazione la reazione della ciclasi: ciclizzano i punti che si trovano vicini.

Ora manca l’insaturazione:il prodotto della ciclasi è lanosterolo.Ora ci vogliono 20 reazioni circa per rimuovere insaturazione a dx,e inserire quella tipica del coelsterolo.Ora ho formato il colesterolo.

Quindi prima ho creato la molecole linearePoi ciclizzaPoi inserisco OH e insaturazione

Saper scrivere il colesterolo,sapere le reazioni fino a isopreni attivati(scrivendo le formule)(fino a hmgcoa saperle anche per corpi chetonici)Sapere mevalonato

Fare tutto fino a Fig 21.36: di qst sapere i nomi,come si formano,ma non la struttura.Sapere la logica.

DESTINO DEL COLESTEROLO Se colesterolo non diventa substrato di molecole, è intergato di membrana viene conservato: dev’essere racchiuso in gocce lipidiche(insieme a trigliceridi),e perciò devo

coprire il suo OH che è polare come sempre,lo faccio acilando il colesterolo: acilcoa coelsterolo transferasi=ACAT:

inserisce un gruppo acilico su OHformando un estere del colesterolo.--Cè un ACAT speciale detta LCAT,presente sorpatutto nelle LDL:l=lecitina=fosfatidilcolina.Quindi qnd la coda idrofobica della lecitina è prevlevata formo estere del colesetolo + isolecitina.È un rpocesso che avviene soprattutto durante nelal rimoazione dle colesterolo dai tessuti,operati dalle HDL,che contengono LCAT.

+ impor muovere il coelsterolo inen ccesso per evitare che si acucmuli nei tessuti,soprattutto nei macrofagi che diventano cellule squamose(formano poi le placche aterosclerotiche che occludono i vasi: se le placche si rompono,si forma un coaugulo che tapa il vaso).Il coelsterolo da eliminare torna al fegato,che lo elimina:un po’ lo mette negli acidi biliariè + che altro un riciclo,xk poi per la maggiro parte rientrano nel fegato.Il resto è inserito smepre nella bile ed escreto nel lume intestinale: il colesterolo che entra nell’intestino è eliminato attraverso la via intestinale e non riciclato.Non esiste una via di degradazione dle colesterolo nell’uomo:ci vuole molto per sintetizzarloma quello in + non sappiamo degradarlo per scopi energeticilo espelliamo con l’intestino.

Quindi 2 vie: sintesi endogena: le cellule sintezizano colesterolo colesterolo che arriva attraverso le LDL=quello che mangio=esogeno.

È IMPO REGOLARE LA QUANITITÀ DI COLESTEROLO che trovo in una cellula,per evitare accumuli e quindi patologie come aterosclerosi.Esisotno 2 regolazioni:

allosterica genomica

entrambe regolano l’enzima chiave che è HMGcoa reduttasi(quella che sintetizza mevalonato)

Regolazione di insulina e glucagone:fosforilazione o defosforilazione di hmgcoa reduttasi secondo vie già viste.

regolazone + impo(quella di insulina e glucagone è marginale): è la fosforilizone ad opera di ampchinasi=AMPK.È una chinasi attivata da AMP(non lo fosforila).Ottengo tanto AMP quando l’organismo fa molte biosintesi,sta consumando tanto atp che qundi diventa amp qst amp attiva AMP chinasi,che fosforila substrati come ampk reduttasi.Se ho energia sintetizzo colesterolo(ricorda se ne usano 3 di atp)Se no la sua sintesi è rallentata(non ho gli atp).

Il colesterolo è in grado di andare ad inibire la sua stessa sintesiE l’ingresso di colesterolo dall’esterno:se una cellula ha tanto coelsterolo smette di importarlo e sintetizzatrloma non è una regolazinea a feedback neg!Xk il coelsterolo non è un modulatore allosterico:colesterolo agisce su HMGCOAredduttasi e su endocitasi mediata da recettore,è xk il coelsterolo intracellularegenera ossisteroli(colesterolo +ossignei),il quale regolano(promuovendo) la degradazione sia dell’enzima HMGCOA reduttasi,sia del recettore per le HDL.

Vedimao come ossisterolo e gli steroli(che ottenot dal coelsterolo) Vengono legate da proteine transmembrana presente nel reticolo endoplasmatico.3 proteine impo:

SREBPè il precursoe di un fattore di trascrizione:con un talgio proteolitico genera un fattoredi trascrizone che regola la sintesi hmgcoa reduttasi,e di enzimi che regolano il metbaolismo lipido,tra cui recettore delle LDL.

SREBP è associato a SCAPSCAP lega gli steroli. A loro volta interagiscono con INSIGè senisbile a insulina; è un sensore per ossisterolo. Tutte e 3 qst proteine si associano con SEC: proteina che accompagna la secrezione.

Se ci sn steroli,qst complesso è amntenuto nelal memrana del reticolo e quindi non fanno nulla:gli steroli amntengono il complesso associato in membrana,e stimolano degradazione degli enzimi che sintetizzano colesterolo.Quando la quantit si steroli e ossisteroli diminuisce(ho usato colesterolo e en ho bloccato la sintesi: ora ho bisogno si sintetizzare altro coelsterolo):il complesos si scinde,soprattutto insig è eliminato->insig viene ubiquinato per essere idnirzzato alal degradazione enl proteasoma.Resta associato SREBPSCAPE SECEro nel reror ail compelsso,con delel vescicoe,si sposta al golgi:nel golgi,il complesos di dissocia e la SREBP viene tagliata proteoliticamete in 2 punti,andando a liberare unframmento che è u fattore di trascrizone qst qua si associa alle sequenze genomiche promuovendo la trascrizoone e quindi l’espressione delle proteine che controllo: tra qst ci sono hmgcoa reduttasi,recettore per le LDL.In qst modo il colesterolo può essere di nuovo sintetizzato.

È impo: xk se la conc del colsterolo resta elevata per tanto tempo,interviene quindi qst via genomica:ricorda che richiede giorni,della via di fosforilaizone vista prima,che invece richiede qualche min.

esistono altri fattori di trascrizione che regolano l’espressione dei geni coinvolti nelal sintesi del colesterolo e nel metabolismo lipidico:

sono LXR il recettore per l’acido retinoico

qdt 2 foattori di trascrizione agiscono come dimeri:qnd sono presenti LXR e il recettore per a retinocii promuovo la sintesi del colesterolo;

esisotno farmaci per inibire la sintesi del colesterolo:appartengono alla categoria delle statineqst moelcole sn state sintetizzate in modo da essere simili al mevalonato: sono suoi ibitori competitivixk se negli enzimi che suano mevalonato,io inseriscono statiten,mevalonato non può formare gli isoprenoidi attivati(necessari per sintetizzare colesterolo).

Ma non si può bloccare completamente la sintesi del colesterolo!Xk il colesterolo endogeno non è cmq sufficiente a compensare tutte le necessitrò dei etessuti,che quindi hanno bisongo di sintetizzarsi il colesteroo.

Colesterolo serve alla sintesi di ormoni stereoidei.Mineralcorticoidi: regolano assorbimento Testosterone ecc.

Colesterolo serve per la sintesi delgi acidi biliari. Senza colesterolo non possiamo assorbire i lipidi.

Coelsterolo serve pe risntetizzare le vitamine liposolubili: vitamina D : precurose del colicalferolo che regola il metbaolismo di calcio e fosfati vitmaina a: precurose dle retinale, e dell’acido retinoico(che è un ormone) vitamina E: antiossidanti vitmaina K: per la gamma carbossilazione degli enzimi della coaugulazione dolcioli: sono lipidi che giocano un ruolo impo nelal sintesi dei glicolipidi(lipid glicosilati): suin

dolicoli sono costruite le catebe glucidiche: qnd comprelto l’aggiunta delgi zuccheri,la catena di zuccheri è trasferita sul lipide.

Ubichinone

Isopreni: non è lispoprene di base; in qst punto si parla di geranile e il farnesileqst 2 sono impo xk ci sono molte proteine,che posttraduzionalmente,subiscono modificazioni: es acilazione(congiugate con un a grasso) o prenilazione.Qst modificaizoni sono fondamentali per gli agganci alal m plasmatica,nella posizone corretta perché qst possano fuznionare.

Se la proteina non si trova nelal sua localizzaione corretta non riesce a funzionare.Tutte le proteine della superfamiglia di Ras: ras,rap,rab,ral,rho ecc sono fondamentali per le funzioni cellulari.Di ras ce ne sono qualcuna: servono per la proliferaizone e differenziamento.Rap: per lattivazione delle integrine(adesione ai substrati)Rab: traffico vesciolare:fan si che le vesciole vadano al punto giustoRho: regolano organizzaizone dle citoscheletro:pseudopodi ecc.Tutte qst proteine sono isoprenilate: qundi se bloccasis la sintesi a valle del mavolanato,no avrei ninete della fig 21.47.In fig 21.47 non cè tutto quello che deriva dal colesterolo.

La parte in alto posso compensarla con il coelsterolo che mangia.Ma la via che passa dal deltaispontenil: qundi se blocco hmgcoa reduttasi non ci arrivo, e non posso formare tutti i composti della slide.

Le biosintesi dei carboidrati non le vediamo.: abbiamo visto la sintesi di glucosio,glicogeno,dei proteoglicani(da cosa sn costiuiti); manca al sintesi delel glicoproteie e glicolipidi ->ma ancora oggi non è noto cosa governa cosa regola il tipo di zuccheror che viene attaccato.

BIOSINTESI COMPOSTI AZOTATII composti azotati sono tutti i composti che contengo N:

gli aa le basi azotate ammine bioattive

a cosa servono gli aa?Il 90% formano le proteine.Gli aa sono anche i precurosi di una serie di molecole che non centrano con le proteine: ci sono le basi azotate,alcuni ormoni,e la cosa + impo è il gruppo eme di Hb(viene sintetizza a partire da aa ma non è una proteina).

Gli aa sono impo xk il modo + impo nel quale N entra nell’organismo,è mediante la digestione delle proteine:painte e batteri sanno fissare N gassoso,quindi nn hanno bisogno di mangiare proteine; noi non sappiamo fissare N e dobbiamo amngiare proteie.Bertoni Nn fa ciclo di N.

Aa centrale che funge da donatore di N è la glutammina:ricorda che aveva un ruolo impo dei gruppi ammini nel fegato per essere degradati: da una parte gruppo amminico alfa e il amminico del gruppo R.abbiamo visto la degradazione della glutammina.Glutammina sintetasi già vista: slide 2I 2 N che glutammina trasporta:uno è amminico in alfa che era del glutammato,mediante reazioni di transamminazione.Il 2° deriva dall’ammonio libero che trovo nel citosol.

Essendo la via di slide 2 impo,xk serve per eliminzaione e sintesi di glutammina,che dona N;la regolaizne dell’attività di glutamina sintasi è complessa:

allosterica covalente

regolazione allosterica:è causata dai prodotti finali delle vie metabolcihe(sono 8) nelle quali glutammina dona N:da glutamina sintetizzo amp,ctp,istidina,glucoamina6p ecc.qst inibizioni sono sinergiche:cioè linibizione totale delal glutmaina sintasi si ha solo qnd tutit qst 8 rpodotti sono present! Se ne ho solo alcuni linibizione dell’enzima è solo parziale.Siamo nel citosol: il carbamilnp non è quello della sintesi di urea,ma appartiene alal sintesi delle basi azotate(slide 3): glutamina non partecipa alal sintesi di urea.

ADENILAZIONE DELLA GLN SINTETASIGlutamina sintasi subisce anche adenilazione= modificaizone covalente.adenilIazione avviene a livello della tirosina(ricorda che ha OH: quindi può essere fosforilato=lega amp; la fenilananina non ha OH quindi non potrebeb essere fosfrilato).Adenilaizone serve a rendere glutamina sintasi + sensibile alle regolaizoni allosteriche.

REGOLAZIONE COVALNTEOltre ad adenilaizone ce ne sono anche altre covalenti. Sldie 5Adenilaizone e deanilazione:se enzima è senza adenilaizone è attivase è adenilato è inattivoa qst adenilaizone si aggiungono le inibizioni allosteriche precedenti.Enzima che adenila è AT=adeniltrasferasiat è associato a P2(una proteina):

p2 può esistere in 2 forme diverse: una uridilata e l’altra no

(uridile=lega un UMP).L’uridilazione di p2 detemrina il modo in cui AT funziona:se ho AT+P2 non uridilataadenilo la glutamina sintetasise ho p2 uridilataAT catalizza la deanlaizone=attivazione enzima.

P2,ha qundi un enzima che lo uridila e deoridila detto UT(ridil trasferasi).Uridilazone di P2 sono regolati da:alfachetoglutarato,che è il precurose di glutammato,che diventa poi glutammina:se ho tanto alfachet,promuove uridilazione di p2 ecc.anche atp attiva: se ho tanta energia,sinetizzo glutammina, promuove uridilazione.

Cosa inattiva glutammina sintasi:2 modulatori allostericifosfato inroganico(quello rpodotto a dxe la glutammina: agisce con feedback neg qnd la sua quanittà è sufficiente.

GLUTAMMINA AMMIDOTRASNFERASILa glutammina è un suo substrato.Sono una serie di enzimi con la capacit di rimuovere N ammidico della glutammina e di donarlo ai substrati,che devono accettare N: N donato sotoforma di gruppo ammidico o imminico,asecoda dela natura dle substrato.Abbiamo 12 isoenzimi,dovuta alal specificità per il substrato da amminare.Qst enzimi sono caratterizzati dall’avere 2 domini:sito di legame per glutamminadominiio dell’accettore: entrano chetoni o alcoliqst 2 domini sono collegati dal canale dell’ammoniaca.Quindi N ammdiico liberato da glutammina è trasferito nel 2° sito di attivazione,dove avvien l’amminazione dle substrato.

BIOCHIMICABIOSINTESI DEI COMPOSTI AZOTATISlide 6Glitamima cede il gurppo amidico per la sintesi dei composti azotati.Glutamina ammido trasferasi: enizmi che trasferiscono il gruppo ammidico:hano 2 siti cataliticicollegati da un canale per ammoniaca.In un sito si lega glutammina: subusce scissione di nh2 ammidico(nelal catena R)ammoniaca passa nel 2° sito attivo,dove si legano anche i substrati che devono accettare il gruppo ammidico qst gruppo cambia natura a seconda della natura dell’accettore(alcol o chetoni)quindi diventa immina

Di glutamina ammido trasferasi ce ne sono 20 membriSpecifiche per il tipo di substrato utilizzatoproducono quindi anche diversi aa.

Aa del sito attivo è cisteina,che ha un tiolo libero.Entra quindi glutamina nel sito attivo (slide 7)avviene sostituzione acilica: ammina diventa un tioestere: si forma un tiolo,ammidico esce.

Glutammina è legata covalentemente al sito attivo.Ammoniaca liberata ora passa attarverso il canale per ammoniacanel 2° sito attivo,dove trova il susbtrato che lo deve legare: anche qui reazioni di sostituzione:esce OX di un alcolesce H2O di un chetone da cui formo immina

ultima tappa:rigenerazione del sito attivo:qui cè la glutammina diventata tioesterequindi entra h2oglutammina è liberata come glutammatoche può ricominciare il ciclo dalla glutammina sintasi eccin qst modo ho rigenerato la cisteina libera,che anche lei ricomincia il ciclo.

La glutammina la ritroveremo nella sintesi di quasi tutti i composti azotati.

BIOSINTESI DEGLI AMMINOACIDINon li fa tutti:anche xk alcuni sono essenziali qundi non sappiamo sintetizzarli(li fanno i batteri e le piante ad es).

slide aa essenziali.Quindi ne rimangono 11 che noi sappiamo sintetizzare.Quali compsoti usiamo per sintetizzare qst 11 aa?A dx: sn quelli evidenziati in blu,rosa,azzurro.ribosuo5p e eritrosio4p sono della via dei pentosi.

Slide 17SINTESI SERINADal 3fosfoglicerato:ci formo serina;dalal serina pox sintetizzare poi glicina e cisteina.

Nell’uomo sono vie semplici di sintesi(quelle essenziali sono complesse).Dal 3 fosofgliceratoViene ox da una deidrogenasi che usa NAD(è particolare xk le bisointesi usano NADPH di solito)E sintetizza 3fosfoidrossipiruvato: è il c2 che da alcol diventa chetone: sto costruendo il c in alfa della serina.Il chetone viene amminato=sostituzione—aminico è fornito dal glutamato in una reazione di transamminazione ad opera della amminotrasferasis specifica x serina ed ottengo fosfoserina.Defosorilo serina,e idrolisi del p come inorganico(qundi nn cè nesusn recupero energetico).Ed ottengo serina.Da serina formo glicina:ci sn vie per sintesi di glicina a partire da serina:una è slide 19 catalizzata da serina idrossimetiltrasferasi: usa PLP come coenzimatrasferisce ch2oh a tetraidofolato per sintetizzzare n5n10metileneh4folato.

L’altra via è prioritaria ed è: slide 20Guarda la freccia rossaGlicina degradata a co2 + nh2Esiste enzima che catalizza la reazione inversa: da co2+nh2 forma glicina via attiva soprattutto nel fegato.Glicina è formata da 3 c;co2 ne fornisce 1;il 2° è fornito da n5n10metileneh4folato.

SINTESI DELLA CISTEINA NELL’UOMOSi parte da metionina + serina.Xk omocisteina deriva da metionina: omocisteina ha partecipato a sadenosinmetionaina: metionina ha ceduto metili e ora è diventata omocisteina.Cistationina beta sintasiformo cistationina.Unisco le 2 R di omocisteina + serina formo un solfuro.Enzima cistationina gammaliasi idrolizza legame e lascia zolfo su serina. Usa PLP.Idrolisi per aggiunta di h2o: rottura dle legame solfuro.Citationina gamma liasi è in grado anche di eliminare il gruppo amminico,liberato come ione ammonio.Ottengo alfaketobutirato + cisteina.È une esempio di reazione che forma ammonio alibero all’interno del citosol di tutte le cellule,soprattutto fegato e dev’essere eliminato!come si fa? Si usa la glutamina sintasi enzima che detossifica ammonio libero dal citosol delle cellule

SINESI DI GLUTAMATO,GLUTAMINA,PROLINA,ARGININA slide 22Partono da alfachetoglutarato.Fa alfaket a glut: transaminazione.Da glutamato a glutamminaad opera della glutamia sintasi.Quindi ci resta prolina e arginina.

SINTESI DELLA PROLINACè una seconda via che non è presente nell’uomo e che quindi non cè nella slide.Prolina è IMMINOACIDO:il 1° enizma èglutammato chinasi: usa atp per fosofrilaso il carbossilico in posizione gamma,formando il gamagltaminfosfato.Il glutammilfosfato subisce lazione di una deidorgenasi: può usare sia NADH che NADPHsi riduce il carbossilico in gama,ad aldeide,con rilascio del Pi.Quindi la glutamato chinasi fa una reazionei di attivazione per permettere poi la rid del carbossilico ad aldeide.Ora ho gluatammato gamma semialdeide.La reazione successiva della ciclizzaizone è NON enzimatica,avviene spontaneamnte e rapidamente.Si forma PSCha chuso l’anello ma è rimasto doppio legame formatosi tra aldeide e amminico.Una reduttasi riduce il doppio legame a un legame singolo formando prolina.Anche pirrlina carbossilSI Può formare nadph o nadh.

SINTESI DI ARGININAÈ sintetizzata soprattutto nel fegato durante il ciclo dell’urea.Parto da ornitinae formo arginina.Quindi se organismo ha bsiogna di arignina,invece di scinderla in orniitna + urea usa direttamente arginina.Può essere che organismo non riesce a far funzionare vene la reazone della glutamato sintasi xk glutammato è richiesto da altre reazioni.A partinre da ornitina pox sintetizzare ,usando ornitina deltamminotrasferasi: usa glutammato: trasferisce il amminico in posizone delta da ornitina su alfachetoglornitina diventa glutamato galla semialdeide,reazione al’eq.Situaizni in cui ciclo urea funziona molto e scarseggia ornitina,le vie della slide 24 pox essete invertite: da prolina pox riformare ornitina per tornare nel ciclo dell’urea; ma può anche formare arginina se le altre vie non riescono a soddisfare le richieste dell’organismo.

Slide 25Ossalacetato forma una seria di aa.Piruvato altra serie.L’uomo sa fare solo Aspartato ,asparagina,alanina.Ossalacetato e aspartato sono una coppia aa e alfachetoacidoLa sintesi è sempre transamminazione,con glutamato e alfachetolgutarato(è come quella del trasportodel nadh ottenuto dalla glicolisi).Idem piruvato e alanina: sono coppia di alfachetoacido e aaquindi sempre transamminazione; slide 26Le reazioni delle amminostrasferais sono sempre reversibili: le esigenze cellulari det la direzione dell’eq.

SINTESI DI ASPARAGINADeriva da glutammato.Usa asparagina sintasi,funziona come glutamia sintasi,ma ha regolazione – complessa della glutamina sintasi: attivazione carbossilico gamma di aspartato,poi sostituzione con un ammonio libero.

Slide 27SINTESI DI TIROSINATirosina nn è essenziale,la sappiamo fare da fenilananina(che è essenziale).Ci sn condizioni metaboliche in cui l’uomo non riesce a compensare le sue esigenze di tirosina=non sempre sintetizzarne quanto serve quindi in qst caso,qnd ci manca, diventa per noi essenziale.

Slide 28Degradazione della fenilananinaSe all’organismo sevre tirosina,la sottrare alal via di degradazioen di fenilananina.Lunica differenza tra fenilananain e tiroain è OH.Ossidrilazione è catalizzata da fenilanain idrossilasi=monossigenais a funzione mista usa O2,e 1 O lo trovo nelal tirosina; l’altro lo trovo in h2o. O2 è quello che si rid come sempre: quindi gli elet sono forniti dal NADH: qst NADH non riesce a ceder direttamente gli elet ad O,quindi la fenilanania idrossilasi usa un coenzima che funge da

accettore e donatore di elet: è la 5,6,7,8, tetraidrobiopterina(è un chinoide,che esiste nella forma ox e nella forma rid).

Slie 29Ribosio 5 p è usato nei batteri per fare istidina,noi no.

COMPOSTI DERIVANTI DAGLI AMMINOACIDIPer sintetizzare gli 11 aa.??La maggior parte li facciamo per transamminazione.I composti deirvanti dalgi aa:

contengono aa usano aa per la sintesi delle loro strutture,

senza contenere neanche un legame ammidico(se no li chiameremmo proteine)(sintesi proteinea grazia a TRNA..).

Slide 31SINTESI DI CREATINADeriva da aa.Presente soprattutto nel muscoloha la capacità di essere fosforilata a fosfocreatina,usando una chinasiche usa ATP: attacca P su amminico p + ammino è un legame ad alta energia!NON esiste una forma per conservare grosse quanitità si ATP:ma il muscolo qnd deve contrarsi ha bisogno di energia disponibilie; se si contrae rapidamente genera molto ADPADP può essere fosforilato da creatinafosfatorigenera creatina(quellaa d x).Qundi muscolo usa la fosofirlaizone della creatina per conservare legami ad alta energia da usare neel situazioni di contraizone rapida.Muscolo forma quindi creatina che fosofrila quando il muscolo è riposo,cosi ha atp in + e la sintetizza.

Slide 31 creatina in 3 colori diversI:significa che sono ceduti da diversi compsoti.Azzurro è fornito da glicina(fornisce tutta se stessa);arginina fornisce la parte rosa(è quelal aprte che nel fegato diventa urea)la cede alla glicina,usanfo amidinotransferasi.Formo ornitina(che è il resto dell’arginina).E guanidinoacetatoviene metilato per azione della sadenosilmetionina che cede il suo ch3metilo il grppo amminico .Metionina diventa omocisteina,usata in reazioni tipo quelal vista prima.

Creatina ha una sua via di degradazione,come tutte le molecole: slide 34sia creatina che creatina fosfato pox essere entrambe trasfromate in creatinina rilasciata nel sangue,filtrata a livello renale per essere eliminata con le urine.È una molecole molto piccola,quindi filtrata senza problemi.Un parametro per misurare la funzionalità renale è misurare la quanittà e velocità con cui viene eliminata la creatinina,se vedo che è eliminata e non riassorbita.

SINTESI DI GLUTATIONESintetizzato partendo da cisteina,glicina,glutammato.La 1° reazione usa atp: lega glutammato + cisteina formo gamma glutamilcisteina: sinè legato il carbossilico della catena R del glutamato, e ammnico della cisteina.Po glutatione sintetasi: quindi usa atp; aggiunge glicina: si forma legame tra carbossilico in alfa e amminico in alfa della glicina= legame peptidico.A dx: legame peptidico.A sx: non è un legame peptidico.Essendo cosi NON è cosniderato un aa(dovrebbero essere tutti peptidici).Ho ottenuto glutatione=GSHsottolinea che la prte funzionale è il tiolo fornito da cys.ho la forma ridotta di GSH.2 GHS reagiscono tra di loro per formare glutatione ossidato=GSSG.Quindi se è ridotto è 1 GSH.Se è ox è formaton da 2 GSHa formare GSSG.GSH Quindi si ox e rid cedendo e accettabdo elet:è usata per eliminare i compsoti ossidati es acqua ossigenata,per rimuovere i radicali liberi che creano problemi(quindi non fa ox e rid di semplici ox)i gb contengono molto glutatione xk?

Gb contengono hb e la trasportano nellorganismo,cedendo O2hb deve manterene il suo Fe 2+se diventa 3+ nn lega + O2quindi devo eliminare tutte le molecole ossidanti che pox essete presenti nella cellula: quindi per fare ciò usa glutatione.

Carnitina è cost da 3 aa(carnitina non è una proteina).

BIOSINTESI AMMINE BIOATTIVESlide 38Le ammine bioattive sono tutti i prodotti nelal slide.Epinefreina(=adrenalina)

Anche gli intermedi delle vie di sintesi hann una loro funzione.

Ricorda tirosina si forma da fenilananina.Tirosina viene ossidrilatousando tirosina idrossilasi: monossigenais a funzione mista,che funziona comequelal che ha inserito OH su fenilananina (ancora ttraidrobiopterina).Ottengo dopa.Nell’organismo abbiamo aa L.Quindi è L-dopa(chiamata lepo-doba).Ora decrabossilazione di dopa usando decarbossilasi specifica per aa aromatici: usa PLP come coeenzima.Ho formato dopamina.Se decarbossilasi per aa aromatici si accumula dopa è tipica del morbo di parkinson.

In alcuni distretti ci si ferma a dopamina.Nel surrene continua pr formare noreprinefrina e epinefrina.Idrossilazione da dopamina betaidrossilasi=monossigenasi a funzione mista: usa O2;il donatore di elet èascorbato(che diventa deidrossiscorbato).Ascorbato è sinterizzato da vitamina C.Noreprinefrina la metilo sul gruppo ammidico: tutte el votle che ho metilaizone è sadenosinmetioina che cede il metile.Formo epinefrina.

SINTESI DEL GABA= ACIDO GAMMA AMMINO BUTIRRATO,ACIDO GAMA AMINO BUTIRRICOUsa glutamato: lo decarbossilo: si rimuove il COOH in posizone alfa del glutamamto(cambia al numeraizone quindi diventa gama ammino).È una reaizone tipica dle cervello: x qst glutamato è mantenuto nel sangue in condizioni limiatte per non interfeirre con qst via dle cervello(se ho troppo glutamato in circolo formerei troppo GABA).

ISTAMINASintetizzata e liberata durante le reazioni allergiche,è un vasodilatatore(causa rossore).Si parte da istidina che viene decarbossilataformo istamina.

SEROTONINAOrmone della serenità.Cioccolato è ricco di triptofano: che è l’aa da cui formo serotonina.Triptofano è essenziale: xk la costruzione delgi anelli aromatici è costosa e impegnativa(la fanno i batteri).Anche qui idrossilasi=monossigenasi a funzione mista; usa come coenzima la teraidrobipterina.OH su anello aromatico.Poi decarbossilazione dle triptofano.Ottengo serotonina.

Quindi per far le ammine bioattiva ho usato:monossigenazionedecarbossilzionee in qualche caso metilazione.

Slidie 45SINTESI DI SPERMINA E SPERMIDINAServono per l’impacchettamento del DNA nel nucleo.Sintetizza a partire da metionina+adenosina.Sadenosilmetiina viene decarbossilata,usando PLP,eliminando il c in alfa.Ottengo adenosilmetioninadecarbossilata.

Ora viene complessata con putrescinaDecrbossilataadomet + putrescina:decarbossilated adomet fornisce la parte in azzurro; il resto è fornito da putrescinaformo spermidina.Si è liberata la metiltioadenosina.Spermidina + un'altra adomet decarbossilata per formare la spermina.Esce ancora metiltioadenosina.Putrescina è sintetizzata per decarbossilazione di ornitina.

SINTESI DI NO(ossido nitrico) slide 46NO è un gas = è un radicale libero= ha un elet spaiato.È impo xk è un ormone.Enzima NO sintasi, ne esistono isoforme(una neuornale,una endoteliale e della piastrine,una inducibile: quindi espressa o no a seconda dele esigenze dell’organismo).NO è sintetizzato partendo da arginina: si prende solo il suo gruppo ammidico.Usa come coenzima NADPH,per rid NH2NH2 viene anche ossidrilato per opera di 1 h20.Idrossiarginina è lintermedio legato al sito attivo.Ora formo citrullina e NO: ho rid usando NADH e O2.

NO:quello prodotto vascolarmente è un vasodilatatore,inibitore dell’aggregazione piastrinica.Il suo bersaglio è :es visione,ho una guanilato ciclasi,che produce AMP; è di membrana quella di visione.Esiste anche una guanilato ciclasi solubile qst è attivata da NO: è il ligando del recettore. NO è idrofobico quindi entra nelal cellula. NO attiva GMPciclico dipendente (somiglia a AMP)Quindi PKA,PKG.

BIOCHIMICA

SINTESI BASI AZOTATELe possiamo trovare non fosforilatecosi vengono dette nucleosidi.Se lo zucchero viene fosforilato->si chiama nucletodie: di,tri.I nucletodici sono usati soprattutto epr fare acidi nucleici.

Non esiste una forma di deposito dei nucleotidiquindi la celula è costretta a sintetizzarli continuamente,soprattutto durante mitosi e meioisi,dove deve duplicare il dna; se non ci sn abbastanzanucleotidi,la sintesi del dna è rallentata.

BIOSINTESI DEI NUCLEOTIDILe basi sn sintetizzate con 2 vie:

sintesi de novo=si parte da 0si usano aa: ribosio 5p già fatto(che proveiene dalla via dei pentosi),CO2,NH3

vie di salvataggio=vie di ricicloin cui sia il dna degli alimenti,sia nucleotidi derivanti da degradazione del dna—non sn completamente degradatti ma vengono riciclati.

Xk sintetizzare nucleotidi è costoso e complesso.

PRECUROSI NELLA SINTESI DE NOVORibosio che si usa è una forma attivata di ribosio chiamata PRPPattiva il C1 del ribosio.I 2 aa che vengono usari pe rla sintesi sono glicina(per le purine) e asprtato(per le pirimidine).La glutammina partecipa in entrambe come donatore di N per le reazioni.

Enzima che sntetizza ribosio5p si chiama PRPP sintetasi:reazione fortemente regolatadipendente da Pi->fornito ds ATPinibitori sono ADP e 2B3BPG

i livelli di PRPP sono mantenuti bassi in cellule confluenti= si intende qnd le cellule hanno già occupato tutto lo spaizio che hannoa disposizione= a qst punto le cellule smettono di crescere; solo quelel tumorali continuano cmq a crescere formando montagnette.Quindi se la cellula nn si divide i livelli di PRPP sn mantenuti bassi; qnd la cellula si divide invece la concdi PRPP aumenta.

Nucletodidi inibitori competititi

Malataid i vongierke:causa aumento di PRPPquindi aumenta la sintesi delle purineè associata ad una aumentata uricemia= la conc ematica di acido urico.Causa anche acidosi lattica.

PRPP lo uso sia nella sintesi ex novo sia di piridine che primidienSia nella sintesi di salvataggio.

Nei gb rossi NON avviene la sintesi dei nucleotidi=xk non hanno nucleola loro funzione è trasporto di Hb,quindi hanno un macchinario che mantiene hb nel suo stato ridotto.Gb usano ciclo dei pentosi per fare NAPH: usato per manteree fe ridotto.

La sintesi di purine e pirimidine avviene nel citosol.

SINTESI DE NOVO DELLE PURINEBuchnanan è riucito a definire l’origine di ognuno delgi atomi che costituiscono il sistema di anelli delle purine.

Glicina è aa + impo x la sintesi di purine,xk fornisce il maggior num di C alla purina.N sono forniti da glutammina,aspartato(meno di glutammina).

Inizio:il 1° stepsstep di commitment=cioè una votla che inizia ,inizia la sintesi di purine, è anche il sito di regolazione.N si agg allo zucchero attivato.Si parte da ribosio,su cui agg le porzioni che formano purina.Si costruisce un anello per volta.I prodotti della sintesi de novo sono precursori delle basi.

Il primo N è fornito da glutammina:legame n glicosidico che tiene unito la base allo zucchero.PRPP è solo la forma attivata: idrolisi di 2 pp serve a dare l’energia necessaria.

Si usa una amidotrasferasi(quella col doppio sito,legame per NH3).

PRPP ammidotrasferasiPuò esistere in 2 forme:una attivaqnd l’enzima forma un dimero (con una copia uguale)uno noqnd è soloil cambio quindi dipende da dimerizzazione.Se ho mjoto PRPPpromuove la forma monomerica, e quindi sintesi di purine.Se invece abonda AMP,GMP,IMP(inosinato)sn i prodotti + a valle della sintesi di purine: favorisocno dimerizzaizone e quindi inibiscono sintesi di purine.

KM è mile volte maggiore del PRPP cellulare:se il substrato ha conc minore del km dell’enzimasignifica che la velocità è proporzionale alla conc dell’enzima,non cè mai attività max.ricorda andamento sigmoide.

È stata prima descritta in escherichia coli:slide 11via conservata nelel varie speci,qundi cè anche nell’uomo,poche differenze.Le agg di N,sn catalizzate da enzimi che si trovano associati in complessi:in escherichia coli è 1 catena polipeptdicia con + domini funzionali.Negli organismi + complessi invece sono + enzimi asociati in complessoserve sempre per icnalanamento di substrati.Trifunziona..

Ho agg N su ribosio.Ora costruisco il 1§ anel.lo:agg glicinai 3 c di glicina sono aggformo GAR,gar sintetasi.

Ora agg unità monocarboniosa fornita da formilh4 folato.

E formo FGAR: ha i 5 c del primo anello.Prima di chiudere l’anello,inserisco N che costiuirà l’inizio della costruzone del 2° anello(a 6 c)è sempreglutammina che fornisce N.Tute le reazioni richiedono consumo di ATP.ATP serve nn solo per idorlizzarlo per fonrire energia,ma anche per attivazione del composto.

Chiusura 1° anello:air sintetasiforma AIR.

Sldie 13Uomo usa la via con l freccia curva usando aricarbossilasi(quella dritta è dei batteri)inserisce CO2.È una carbossilzione che NON usa biotina(diversamente dalle altre carbossilazioni).Air carbossilai fa parte di un enzima bifunzionale.

Ora si agg un 2° N allanello a 6 c.N sta volta è fornito da aspartato: reazioni simile a ciclo dell’urea(dove aspartato forniva gruppo ammidico):entra ASPARTATOalcuni c escono come fumarato,lasciano amminico.Fumarato ha lo stesos destino che aveva in ureacioè rientra nei mit.Siamo nel citosol: quindi aspartato deve usare un sistema navetta.

Ora si agg un ‘altro fornile dato da formil h4 folatoOra ho tutti i 6 cQuindi ora manca ciclizzazione con formazione di inositato(IMP).

IMP non è la base usata:con IMP la via di sintesi si biforca:da una parte faccio AMPdall’altra GMP.Le purine con sintesi de novo sono sintetizzate come nucleotidi MONOFOSFATO.

AMP:inserisco all’anello a 6c un amminico,fornito da aspartato(come al solito lascia amminico ed esce come fumatato).Si chiama adenilosuccinatosomiglia a quella dell’urea: usa GTP (invece di ATP del ciclo dell’urea).

GMPDevo nserire sul doppio legame.Quindi devo prima eliminare il doppio legame all’anell aromatico: nn è facile xk aromatico è stabile.Si usa deidrogenasi: usa NAD anche se è una sintesi.O è fornito da H2oquindi è deidrogenasi(e non ossidasi).Formo XMP.Ora converto chetone in un ammina:il donatore dell’amminico è glutammina; usa ATP con idrolisi di 2 legami ad alta energia.

REGOLAZIONE DELLA SINTESI DELLE PURINESlide 16Regolaziine a feedback negativo:inibizione sequenziale retroattiva,significa che:una cellula deve avere uan quantit adeguata di ogni tipo di nucleotide,a seconda dell’esigenza del momento(ricorda nns i conservano);se la cellula ha sufficiente GMPqst inibisce la sua ramificazione; e comincia a inibire(inizione parziale) anche il 1° enzima della sintesi generale.Se blocco la via di GM,si accumula GMP(anche ho rallentato dall’inizio)quindi è usato tutto per fare AMP.Se però anche AMP è sufficinete,qst blocca la sua ramificazione; agisce anche su PRPP.Se non formo + né GMP né MPsi accumula IMP: quindi anche lui agisce du PRPP.

Inibizione additiva: se a inibisce 10 volte,B inibisce 20 volte sommo quindi viene 30. Se le sommo e inibisco di 70(quindi + della somma)inibizione è sinergica.

Quindi qnd sono presenti tutti e 3 gli inibitori,ho un inibizione sinergica= che è maggiore della somma.

Qnd la conc di uno dei 3 inibisce enzima(ma gli altri 2 no),enzima è attivo e continua a sintetizzare quello che serve.

PRPP sintetasi già vista.

Agisce con feedback anche IMP.

SINTESI DE NOVO DELLE PIRIMIDINESono + semplici.4 c sono forniti da aspartato(qundi nn dona solo N,ma fonrisce anche la maggior parte dei c della pirimidina).Un altro N è fornito da glutammina.L’ultimo N è fornito da bicarbonato.

SINTESI DE NOVO DELLE PIRIMIDINECO2 entra sotto forma di carbamilp(già visto nela sintesi di urea).Si usa sempre carbamilp sisntetasi: ma è l’isoenzima citosolico,indicato col numero 2(l’altro isoenzima èquello dle ciclo urea,indicato col num 1; vedi tab; il vantaggio di avere 2 isoenzimi è di poterli regolare in modo differente: uno è controllato da ammoniaca,l’altro da UTP e UDP; UTP è uno dei prodotti della sintesi quindi agisce con feedback neg; ATP attiva e indica abbondanza di purinequindi dice di creare altrettante purine).--L’altra differenza con urea nella sintesi di carbamilp:è lorigine del gruppo amminico che serve:in urea è ammonio liberoqui è fonrito da glutammina.

Sldie 19SINTESI:si costurisce prima anello a 6 C(ricorda maggg parte sn di aspartato).si chiama orato.Ora si lega a ribosio,che entra sempre sotto forma di PRPP(forma attivata).

Cabramoilp + aspartato cabramoiaspartato: cosi ho già inserito i 6 c dell’anello.

Quindi l’anello si chiude.

Si ox a doppuo legamen.

Legame n glicosidico tra orato + PRPPorotidilato.

Slide 20Decrbossilazione di orotidilato,per formare uridilato(UMP).UMP fosforilato(2 atp) e formo UTP->è il 1° nucleotide pirimidinico.Ora trasformato in CTP.Il gruppo ammidico è ceduto da glutammina.

I nucleotidi prodotto in qst caso sono in forma trifosfatoquindi sono già pronti.

REGOLAZIONEFatta da ctp,che è lulrimo prodotto.CTP inibisce aspartato transcarbamilasi,qundi il primo enzima.Qui la differenza con le purine è che la via è unica,non si biforca.

REGOLAZINE DI ATCASI(aspartato transcabramilasi)Formato da 12 subunità che lavorano insieme.Curva sigmoidea= che ha modulazione allosterica fatta da CTP.Se no ctpatcasi funzionaSe cè ctp atcasi non funzionaKm aumenta con ctp.La presenza di atp è in grado di revertire inibizione da ctp,anche qnd è presente ctp.Qst fai si che qnd le purine aumentano,inibiizone viene rimossa,lasciando enzima sintetizzi cmq purine.

REGOLAZIONE DELLA SINTESI DELEL PIRIMIDINE slide 23UMp rallenta la sua sintesi.CTP blocca la sua sintesi bloccando UTP.Il blocco garantisce che i 2 nucletodi siano presenti in quantità adeguate.

Se non ho quantitià adeguate dei vari nucleotidi:

se amncano alcune basi,le polimerasi iniziano a inserire basi qualunque per formare DNA = inseriscno mutazioni; a volte corrette a volte no.Se è somatica nn è trasmessa,se germinale si.

SINTESI DEI NUCLEOTIDI TRIFOSFATIPer sintesi di dna si usano i nucleotidi trifosfato.I nucleotdiid visti finora pox solo essere usati per la sintesi di rna(era ribonucletodi).Ribnucleotidi cmq sn usati in forma trifosfato,quindi i purinici li devo fosofirlare(i primidicini erano già trifosfato).

Quindi ho delel chinasi.Leggi gli enzimi:riequiibrano le conc di nucleotidi trifosfato.

Adenilato chinasiTrasferisce fosfato ottenendo 2 ADP.ADP viene ora portato nel mit e fosforilato nela catena di fosofirlaizone da atp sintasi; nel citosol invece è substrato di glicolisi,che lo converte in atp.Afenilato chinasi,usa AMP proveniente da una qualsisia via metabolicaquindi poi va nel mit o citosol.

Guanilato ciclasi fa la stessa cosa:trasfroma GMP in GDP.Entrambe le chinasi usano ATP.

Le reazioni delel 2 sono reversibili.Ma nelel cellule ADP tende adessere usato in altre vie metaboliche,quindi le reaizioni sn spostare verso dx.Nel caso ADP sia in eccesso,pox funzionare verso sx.

Le 2 chinasi fanno parte del gruppo monofosfato chinasi base specifica non risentono del tipo di zucchero legato al nucleotidi: quindi poz usare sia ribosio e deossiribosio.Usano però nucleotide monofosfato.

Ora nucleoside difosfato chinasiUsa difosfato e li converte in trifosfato.GDP della monofosfato chiansiè usato per diventare GTP.

Specifiche per monofosfato o difosfato.Quindi per fosofrilare una monofosfato,devo usare entrambe una alla volta.

SINTESI DE NOVO DEI DEOSSIRBINONUCLEOTIDIEnzima è 1 solo: si chiama ribonucleoide reduttasi.Meccanismo catalitico.Gli elet li prende da NADPH: am esiste una minicatena trasporto di elet,xk gli elet nn si spostano direttamente da NADPH al nucleotide.Qst enzima può ridurre solo i nucleotidi difosfato: quindi sia le purine(devo fosforilarle) che pirimide(devo defosfrilarle).

TIOREDOSSINARuoli:

Cofatore proteico donatore di elettroni È usato anche nel folding delle proteine. Anche per il mantenimento del ponte solfuro di insulina. Sintesi di melanina

Sldie 27Ecco la minicatena di trasportoOltre a tioredossina(la + impo )usa FADHEsiste anche glutaredossina(ha un ruolo simili)usa glutationeMa e reaizoni sono simili.

Si passa da NDP, a dNDP,con rimozione del OH di riboso che esce come h2o.

Ribonucleotide reduttasi possiede 2 cisteine,che pox fare ponte di solfuro o no.

In entrambi i casi gli elet partono da NAPh.

Passano su fadh2: è il coenzima di tioredossina reduttasi.Anche tioredossina possiede 2 tioli che pox fare ponti di solfuro.Gli elet vengono poi dati a ribonucleotide reduttasi.

Una votla che ho ox ribonculetodie reduttasi,la devo ridurre di nuvo cosi ricomincia il ciclo.Per ridurla cè la tioredossina reduttasi: lega covalentemene fad/fadh2.

A sx. ugualeCon glutatione reduttasi.

Sldie 28Com’è fatta la nucleotide reduttasiEnzima attivo è formato da 4 subunità:2 catalitichequi ci sn i 2 tioli2 sono strutturaliservono a manetenere e formare il radicale che guida il meccanismo catalitico.

il sito attivo si forma cmq da entrambe le subunitò(spazio vuoto in mezzo).

Il radicale di forma su tirosina.2 fe stabilizzano il radicale.Il radicale non è lui che direttamente promuove la catalisi,ma esiste un residuo che sporge nel sito cataltitidoc,sui si crea il radicale che effettivamente agisce sui subtrati(che entrano nel sito attivo).I substrati sono uno di ADP,CDP,UDP,GDP.

Su r1 ho altri 2 siti:un sito regolatorio generale=allosterico,che modula l’atività dell’intero enzima.Qui si pox legare atp e dATP(uno è deossi uno e ribo; uno attiva l’altro inibisce enzima).Deossi sono i prodotti dell’enzima quindi sn gli inibitori.

L’altro sito è il sito che regola la specificitò:può convertire ADP,CDP,UDP,GPD in base a se ha legato ATP o dATP: produce l nucleotide a seconda delle esisgenze celulari,e e lo decide in base a se cè legato atp o datp.

Slide 38MECCANISMO DI REGOLAZIONE ALLOSTERICA ..Atp o datp è in grado di modulare attività catalitica del intero enzima.

A sx enzima funzionante: con qst associaizone si forma il sito attivo.

Qnd aumenta dNTP(i deossi)enzia cambia forma e diventa circolare: in qst caso nn esiete un sito ativo:i siti sono presenti,ma il sito catalitico non funziona(xk è formato

In coli si forma alfa 4 e beta 4 qundi 2 molecole si associano a formare la struttura circolare.Nell’uomo le subunità pox essere + o meno.

ESAMEBIOSINTESI NUCLEOTIDISapere Struttura dei nucleotidi che compongono il dna.Es Utp no.

Dell reaizoni sapere la logica,la regolazione.MA NON le strutture dei composti intermedi.

Impo le nucleosidi mono e difosfato.pag 396

BIOSINTESI DEL COLESTEROLOSaper scrivere il colesterolo,sapere le reazioni fino a isopreni attivati(scrivendo le formule)(fino a hmgcoa saperle anche per corpi chetonici)Sapere mevalonato

Fare tutto fino a Fig 21.36: di qst sapere i nomi,come si formano,ma non la struttura.Sapere la logica.

BIOCHIMICA

Slide 28Ribonucleotide reduttasiGli elet li prende da NDP tramite la catena di tioredossina.Il radicale libero è il residuo di tirosinastabilizzato dai fe3+.

Slide 31

Il residuo di tyr non è direttamente coivolto nekal catalisi xk è troppo lontano dal sito attivo: si ritiene dunque che vi sia un residuo chiamato X(non si sa ancora qual è) che è il radicale che partecipa alla catalisi.Substrati di qst enzima sono i robonucleotidi DIfosfato.

Gli step sono:ingresso di NDPx attacca c1 sottraendo Hformano il radicale in posizione c3.Poi si forma legame tra cisteina e OH in posizione c2.OH fa da base e strappa H: e si forma il solfuro S-. quindi Oh si è protonato ed esce come H2O,lasciando un carbocatione sul c2.Il carbocatione è protonato dal 2° cisteina: si forma quindi ponte di solfuro tra le 2 cisteine.Radicae attacca xh rigenera lo zucchero. Ora ho Dndplascia sito attivo.Slide 36Entra al posto di dndp la tioredossinadi modo che riduca di nuovo il tiolo.

Slide 37REGOLAZIONE DI RIBONUCLEOTIDE REDUTTASIViene regolata in 2 modi:

regolazione primaria=regolazione dell’attività in genere su R1si lega o ATP o dATP. Regolazione della specificità del substrato= si sceglie quale DNP entra nel sito attivo :

le purine sono ADP e GDPpirimidine sono CDP e UDP(creo uracile anche se è di rna e non dna).Lo scopo è creare un adeguato rapporto tra purine e pirimidine, e che la loro quantità sia proporzionata alla necessità della cellulaXk non esiste una forma di deposito dei nucleotidi nella cellulaSe ne vengono sintetizzati in eccesso,vengono degradati.

I prodotti sono indicati con d.Da UDPdUDP.Poi avvengono reazioni NON catalizzate da ribonucletide reduttasi diventa dTTP:agisce con feedback neg:qnd ho quantità di dTTP sufficienti per la sintesi di DNA,dTTP va ad inibire la riduzione di UDP.

Anche dGTP: feedback blocca la riduzione del GDP.

Se ho quantità adeguate di dGTP,affinchè la sintesi del dna avvenga in maniera correttaho bisogno anche di dADP(se no le basi nn si appaiano) quindi dGTP stimola la sintesi di dADP.

Succede anche che purine regolano pirimidine e vice.dTTP promuove la sintesi del dGTP.dGTP blocca la sintesi di dCDP e dUDP(inibisce entrambe le pirimidine quindi).

dCTP invece stimola sintesi di Dcdp E Dudp(le pirimidine).

Ribonucleotide usa i dNDP:ora ci vuole qualuno che le fosofrili sono quelle apsecifiche: le nucleoside difosftato chinasi.Li fosforila in trifosfatocosi li pox usare per la sintesi del DNA.

Slide 40SINTESI DI TIMIDILATO=TMPServe per la sintesi del DNA(timidina)

La via parte da ribnucleotide reduttasi che contiene sia dCDP che dUDPdiventano enrambi trifosfato: cosi dUTP può regolare la sintesi degli altri nucleotidi come visto prima;dUTP viene poi convertito in timidilato.Pox partire anche da dCDP: ma affinhcè qst possa essere usato per fare timidatlo,deve esere deamminato e qundi convertito in dUTP.Ora defosorilo dUTP: dUTPase rimuove 2 p e lo converto in dUMP.dUMP viene poi convertito in dTMP,usando una timidilato sintasi.

MECCANISMO DI AZIONE DI TIMIDILATO SINTASIdUMP: ha 2 chetoni caratteristici.dTMP presenta invece come gruppo caratteristico anche un metile.La timidilato sintasi quindi metila dUMPper trasfromato la base in timina.

Ricorda che il coenzima usato per agg metile è una delel forme del tetraidofolato,o si usa metionina;l’unità monocarboniosa è fornito da N5N110metilenetetraidofolato: cede metilene(come CH2OH) che però,nella timina,la trovo come metilico(non metilene).La timidilato sintasi quindi svogle anche lazione di cedere lunità monocarboniosa come metilene e di ridurlo prima di cederlo;è una reaizone caratteristica,xk fino ad ora abbiamo visto metili donati come tali;qui invece lenzima lo riduce.Diventa diidrofolatodeve quindi essere riconverito nella forma attiva n5n10metilenetetraidolfato—>di modo che timidilato sintais possa continuare a metilare uracile.Devo ridurre il diidrogolato a tetraidofolato,usando gli elet del NADPH.Poi la serina dona il suo CH2OH riformando n5n10metilenetetraidolfato.Serina diventa glicina.L’oganismo la glicina può ossidarla,ricilclarsa,o riusarla per rifare serina.Se mancano il folato ci sono probelmi di sintsi di dTMP: quindi il dna ha uracile al posto di timinagli appaiamenti non sono quindi più funzionali ecc; quindi i folati sono fondamentali.

dTMP viene fosforilato dalle chinasi viste prima e qundi usato per la sintesi del DNA.

Fino ad ora era sintesi de novo dei nucleotidi.Slide 42: LE VIE DI SALVATAGGIOLe basi degradate non sono solo quelle sintetizzate in eccesso dall’organismo,ma derivano dal catabolismo normale delgi acidi nucleici sia endogeni che esogeni(dalla dieta: sia alimenti animali che vegetali).Alcune basi le ricicliamo,altre le degradiamo.

CATABOLISMO DELLE BASI PURINICHELa sintesi di purine è + complesso di pirimidinequindi anche degradarle è + complesso.

Il prodotto del catabolismo di entrambe le purine è acido urico(uric acid).

Il punto di partenza sono i nucleotifi MONOFOSFATO.Come prima cosa si rimuove il fosfatoliberandolo come fosfato inorganico.

Adenosina ha un gruppo amminico che viene liberato da adenosina deamminasiliberato come ammoniaca o ione ammonio: viene immediatamente rimosso dalla cellula mediante la reazione della glutammina sintasi.Non esiste reazione alfachetogltatato + ammoniaca glutammato.L’unico enzima che usa ammonio libero è al glutammina sintasi: quindi ammonio è messo su glutamato a formare glutammina.Ammoniaca libera è quindi messa su glutammato.

Usando una nucleosifasi rimuovo ribosio.Ottengo base azotata + zucchero(non fosforilaro).Lo zucchero può essere ricicliato nella cellula.Se il ribosio che ho è sufficiente,quidni non lo riciclo,ma la cellul se ne libera:entra nella via dei pentosi: trasfromato in glucosio e quindi ossidarlo per degradarlo.

Pi lo riciclo nei mitocondri,usando atpsintasi.

Ammonio va quindi nel ciclo dell’urea,o nelle sintesi die composti che usano N.

Iposantina: è l’ex adenosina. Si trova in forma chetonica.

Guanina contiene ammidicio: eliminato da una deamminasilo libera come ione ammonio che segue il solito destino.

Ottengo quindi la santina.Anche ipoxantina è ox a santina.Xantina è l prodotto comuneconvertita ad acido urico sempre dalla xantina ossidasi.Xantina ossidasi usa O2(o molecolare): è una ossidasi,xk O2 non lo ritroviamo nel prodotto finale,ma diventa acqua ossigenata che viene eliminata dai sistemi redox(catalasi ecc).

Xantina ossidasi è un enzima dimerico.Usa FAD.Possiede centri fe-s.Contiene il metallo Mo=molibdeno.

Se uno degli enzimi per degradare le basi non funzionano,nell’organismo di generano malattie.Deficienza di adenosina deamminasi:AMP si accumula,aumenta dATP: xk viene inibita al ribonucleotide reduttasi.

Difettosa sintesi di dnasi manifesta in mancata proliferazione di linfociti T e B: mi causa immunodeficienza min 44.

ACIDO URICOEssendo acido,la cellula se ne deve subito liberare.Acido ha pk di 5,4.Nel sangue lo trovo nella forma enolica o chetonica.Il problema di acido urico,oltre ad essere acido e qundi alterare ph del sangue(acido urico può diventareanche base,quindi alterazione di ph in entrambe le direzioni).Se ne producono 0,6 g in 24 h.La solubilità di acido urico è di solo 7 mg per 100 ml.Se supero il valore di solubilitò,acido urico si deposita(precipita) nei tessuti molli,soprattutto nelle articolazioni,si formano dei cristalli nei articolazione: si attivano meccanismi per rimuovere i cristalliinfiammazione nelle articolazioni chiamata gotta.La gotta viene quindi xk si ha un eccessivo catabolismo di nucleotidi purinici(non le proteine come si pensava una volta).Quindi acido urico in eccesso:

influenza ph sangue si deposita

VIE DI RECUPERO PER LA SINTESI DI NUCLEOTIDI PURINICIPer evitare un eccessiva degradazione dei nucleotidi purinici che produce acido urico:sono impo quindi le vie di recupero(quindi non completo la degradazione e non produco acido urico):

10% dell purine sn degradate a acido urico Il 90% delle purine è riciclato con una via di recupero=vie di salvataggio.

Le vie di recupero prendono ribosio attivato(PRPP),lo fanno reagire con la base libera(purine)si ricrea quindi i legami n glicosidico rigenerando il nucleotidie.Ricorda che nelal degradazione otteneno ipoxantina, ,guanina,adeninaquidni invece di completare la via ad acido urico,ritornano nucleotidi.

Ci sn enzimi specifici che formano IMP,GMP,AMP. Slide 44Fosfoxantina guanina fosofirbosiltrasferasi ecc.Enzima che recupera gunaina e ipoxantinaè mutato nella sindrome gotta ereditaria: ne soffrono solo i maschi per è legata al x recessiva; è grave. Andando a recuperare le basi azotate,evito la produzione di acido urico,e quindi evito la gotta.Soggetti affetti da gotta,sono affetti xk non in grado di recupare le basi azotate guanina e ipoxantina(con via di slavataggio)producono quidni troppo acido urico,ch quini si deposita in tutti i tessuti molli,es cervello=problemi neurologici.Depositi nelle articolazioni è meno problematico; se si deposita nei reni blocco ciclo urea,aumenta ammonemia ecc.È la scoperta della gotta che ha fatto sapere che il 90 delle purine le ricilciamo(infatti la sintesi delle purine è costosa,ma tanto solo il 10% ne sintetizziamo,il 90% lo prendiamo da riciclo).Solo 1% delle basi azotate è già disponibile qnd una cellula si deve replicare; quindi nel momento della replicazione la cellula si deve da fare per recuperarli.

Slide 45DIFETTI NELL VIE DI RECUPERO DELLE BASI PURINICHEAdenosima deamminasiNucleoside fosfatasi delle purine

GOTTAPorblemi di accumulo di acido urico:leggi slide.

I pazienti sono trattati con allopurinolo: ha una struttura simile a ipoxantina(forma enolica)è semlice inversione 2 atomi.Quindi allopuronolo si lega al posto di ipoxantina= inibitore competititov.Quidni ho accumulo di ipoxantinache usa via di salvataggio e ritorna nucleotide.Nella gotta funzonao le vie che recuperano xantina,ipoxantina,adenina(quella che recupera guanina no).

CATABOLISMO DEI NUCLEOTIDI PIRIMIDINICISono di 3 tupi:citosinauraciletimina

come esempio è riportata la timina.I pirimidici sono degradatti a intermedi che finiscono nel krebs: sono qudini intermedi solubili,ossidabiliquindi la sintesi di pirimidine è + semplice; anche la degradazione è + senplice.

Anche el pirimidine hanno vie di recupero.

Timina degradata è anch’essa monofosfato,viene rimosso ribosioho timina.Quidni timina viene ridotta da diidrouracile deidrogenasi e formo diidrotimina: ho perso un dopppio legame.Poi l’anello viene aperto.Si agg h2o liberano bicarbonato e ione ammonio.Resta betamminoisbutirrato.Perde amminicoraccolto da alfachetogltarato che diventa glutammato.Formo metimalonilsemialdeide.Qst subisce altre reazioni e finisce nel krebs.

Slide 50È impo conoscere le vie di degradazione e di sintesi dei nucleotidi:xk molti chemioterapici impattano sul metabolismo delel basi azotate.

Le celluel tumorali hanno capacità di proliferazione superiore:quindi chemoterapcici riducono la divisione delel cellule.Chemioterapici agiscoo su tutti i tessuti.

Esempio sono:acivicinaazaserinasono analoghi della glutammina:vengono definiti inibitori suicidi: cioè una volta che si legano all’enzima il legame è irreversibile= enizma è qundi morto fino a che non venga risintitezzato.

Qst farmaci regolano glutammina ammidotrasferasi:che da amminico per la sintesi di aa,nucleotidi ecc.quindi bloccando qst enzima blococ lintero sistema dle metabolismo azotato! Quidni le celluel non potranno sintetizzare proteine ecc.quidni c’è probabilità che le celluel tumorlai muoiano prima delle altre cellule dell organismo.

Altor chemioterapico:fluorouracileBLOCCA LA SINTESI ti timidinala sintesi del dna viene quindi bloccata.Ricorda sono sempre le tumorali che fanno la maggiore replicazione del dna.

BIOCHIMICA

METABOLISMO DEL GRUPPO EMENon è esatto definirlo solo metabolismo di Hb:xk anche altre molecole contengono eme,come tutti i citocromi.

NEI MITOCONDRISINTESI DEL GRUPPO EME=PROTOPORFIRINA 9Avviene principalmente in 2 tessuti:

il midollo osseo : qui le cellule eritroidi (precursoi dei gr),sintetizzano eme per formare un gr. Il midollo osseo è la sintesi di gr negli adulti.

il fegato

anche le altre cellule cmq sintetizzano i gruppi eme.

Gruppo eme:anello ,con al centro un atomo di Fe 2+.L’anello dell’eme è la protoporfirina 9fa parte della categoria delle porfirine(ne abbiamo diversi tipi,cheformano diversi citocromi).

La protoporfirina 9 è la protoporfirina + abbondante,ed è quella dell’eme)La sintesi dell’eme

Avviene in parte nel mit In parte nel citosol

Eme è un derivato degli aa:xk la glicina serve per formare la protoporfirina 9.Si usa anche succinil-coA(intermedio del krebs)x qst è comodo far la sintesi nel mit,xk ho già succinilcoa pronto dal krebs(che avviene nel mit).ALA sintasi:

Vita media 70 min Dipendente da succinil-coA e piridossal fosfato(coenzima usato da ALA sintasi)

Una deficienza di acido pantotenico e piridossolocausa aneimia ipocromica.Se c’è carenza di acido pantotenico e piridossolo(che servono per fare piridossa fosfato) ho l’anemia ipocromica. (non vuole che sappiamo le malattie nel dettaglio).

Enzima ALA sintasi:pag 925 fig 22.25ottengo ALA(si scrive a lettere maiuscole,per non confonderlo con ala=che è alanina).ALA sintasi fa:condensazione del c alfa di glicina + carbonile del succincoAesce coA; formo alfaamminobetachetoadipato(sta nel sito attivo).Subisce decarbossilzione per formare deltamminolevulinato.

Pag 925 fig 22.26; slide 3ALA sintetizzato nel mitEsce nel citosol:qui c’è porfobilinogeno sintasi2 ALAsi condensano per formare porfobilinogenocosi formano il 1° anello pirrolico che caratterizza le protoporfirine.

PORFOBILINOGENO SINTASI: contiene zinco Sensibile al piombo:cioè se c’è piombo,enzima nn funziona +,xk piombio sost zinco.

Ricorda ogni volta che nn va l’enzima,si accumulano i substrati: quindi si accumula ALAlo ritrovo nelle urine; è un segno della disintossicazione da piombio.

CITOPLASMA E MITOCONDRILe reazioni successive avvengono un po’ nel citosol e un po’ nel mit. Pag 925 fig 22.26

Per fare un intera protoporfirinaDevo partire da 8 ALAper formare i 4 anelli; da ogni ala formo 1 porfobilinogeno=1 anello.I 4 anelli poi condensano.Quindi i 4 anelli si formano in modo indipendente uno dall’altro.Legge gli enizmi.Ottengo preuroporfirinogeno.Enzima 3 chiude l’anello,con eliminazione di 1 h2o.Ci sono i 4 anelli centrali per coordinare il fe.

Gli step successivi servono a creare la specifica portoporfirina con le sue catene laterali(l’anello di primaera generale).Abbiamo ac e pr.

Enzima 4,decarbossila i 4 acetili: generando al loro posto 3 metili.

Enzima 5 fa 2 azioni:decarbossilaossida: xk il proprionile diventa un vinile.

Enzima 6Ossida i gruppi metenilici inserendo 2 doppio legamicosi ho protoporfirina 9.

Ora la ferochelatasi inserisce il Fe in stato di ox 2+-cosi si è formato il gruppo eme.

Slide 5 SITI IN CUI AVVENGONO LE REAZIONI La parte grigia avviene nel mit La parte bianca nel citosol.

Formatosi l’eme,è trasportato dal mit nel citosol xk hb si forma nel citosol delle cellule eritroidi.

DESTINO DELL’EME: viene inglobato in hb (nel gr,il 90% dell’eme prodotto diventa hb). oppure subisce un’ossidazione: è il fe dell’eme che si ox, passando da 2+(nell’eme è 2+) a

+3formando EMINA

slide 6REGOLAZIONE A FEEDBACK NEGEme sintetizzato nel mit,inibisce il primo enzima=ALA sintasi; cosi se la quantità di eme sintetizzata è sufficiente nell’eritrocita, si blocca la prima via.Nota come la prima via(ALA SINTASI) e ultima via(FERROCHELATASI=che produce eme) sono nel mit,cosi è + facile per eme regolare ala sintasi.

PORFIRIEMalattie ereditarie o acquisite.Dovute a una eccessiva sintesi di porfirine,sia che esse siano normali(sane) o anormali(mutate).Succede che un enzima della vai di sintesi della porfirina è mutato;quindi si accumula il substrato dell’enzima mutato;che si accumula,in 2 siti:

nel sanguequindi nelle urine aumentano qst substratiche quindi vengono escreti nelle urine,conferendo loro un colore rosso vinoso.

Oppure nei tessutigenera fotosensibilità: quindi se queste persone sono sottoposte alla luce,possono subire lesioni cutanee.

Xk l’accumulo di porfirine genera i problemi visti su?La causa di tutto sono i doppi legami coniugati:

forniscono il colore nelle urine; sono anche trappole per gli elettroni: le onde elettromagnetiche(=gli elettroni) della luce

reagiscono coi doppi leami.

Il sangue lo vediamo rosso solo alla luce del sole,xk assorbe la luce,come tutti i colori,proprio a causa dei doppi legami; all’interno dei vasi il sangue è incolore.

slide 8sono state riscontrate alterazioni di tutti gli enzimi della sintesi dell’eme:tutti generano accumulo di intermedi.A seconda del intermedio accumulato ho una malattia diversa,con gravità diversa.2 sono i tessuti che sitetizzano porfifirne:

midollo osseo fegato

a seconda che la mutazione sia nel midollo o fegato ho malattie di tipo diverso:ci sono mutazioni solo epatiche,o solo midollari.

Slide 9Lo stesso enzima,a seconda che sia mutato nel midollo osseo o fegato mi causa malattie diverse.Alcuni enzimi sono mutati solo in un tessuto,o in entrambi.

Le porfirine sono molecole non solubili(contiene metili,doppi legami quindi + carboni,propionili).Eme è meno solubile rispetto agli intermedi della sua sintesi che gli stanno a monte(xk presenta + doppi legami).

Guarda gli intermedi nel citosol:se si accumulano,vanno incontro a reazioni spontanee che le trasformano in altre sostanze,+ solubili.Essendo spontanee possono accadere ogni volta che non ho l’enzima di quella via a disposizione;

ma se tutti gli enzimi funzionano ciò avviene pochissimo,xk la via avviene in modo veloce.Quindi in qst malattie il problema sono i metaboliti che si ottengono in maniera spontanea; e non tanto del uroporfirinogeno (basta sapere che esiste una porfira per ogni reazione della sintesi del gruppo eme;non le caratteristiche).

UTILIZZO DELL’EMESi sintetizzano 8 g di eme nell’adulto al giorno.Eme è utilizzato:

88% per fare hb 10% per fare mb 5% per fare i citocromi

CATABOLISMO DELL’EMEEme: si intende quello che deriva da Hb.Sono coinvolti questi tessuti:

Sistema fagocitario=detto sistema reticolo-endotelialedi tutti i tessuti Fegato Intestino Reni

Il gruppo eme deriva principalmente dal catabolismo di hb, in misura minore dal catabolismo di mb,e in misura ancora minore dal catabolismo dei citocromi e di enzimi eminici come la catalasi (rispecchia la quantità di eme utilizzata per sintetizzare queste molecole vedi su).

Un gr vive 120 giorni.

I gr invecchiati vengono riconosciuti e fagocitati dai macrofagi(il sistema fagocitario è detto anche sistema reticolo endoteliale=SRE) di:

Milza Fegatoi loro macrofagi sono detti cellule di kupfer Midollo osseo (emocateresi)

I macrofagi liberano hb dal gr,e la scindono in: globina= la componente proteica e gruppo eme

Come fa il macrofago a riconoscere che il gb è arrivato a 120 gg? i gr hanno glicoproteine sulla loro superficie: es acido sialicoil gr invecchiati perdono acido sialico e diventano tesi ai lati la perdita dell’acido sialico è uno dei segni di invecchiamento riconosciuti dai macrofagi.

pag 927;slide 13Nel fegato, gr vengono fagocitati e quindi distrutti dalle cellule di kupfer.Tutti i macrofagi si comportano nello stesso modo: slide 14Si libera eme dal gb;si separa hb dall’eme(l’ho detto prima).

Le globine(sono proteine) che formano Hb sono degradate ad aa. Eme invece

la prima cosa è rimuovere il fe dall’eme ad opera dell’eme-ossigenasi: fe viene staccato e riciclato(non esiste un modo per l’uomo per eliminare il fe: xk l’uomo ne ha bisogno di tanta quantità e ne assorbe poco; ci sono problemi sia se ho carenza sia se ho eccesso di fe,quindi il metabolismo del fe deve essere regolato.Eme ossigenasi usa o2 e nadph: stacca fein qst modo apre anche l’anello ed ho la biliverdina:reagisce con i c azzurri: uno si rompe.È una reazione che produce monossido di carbonio CO=quindi Il catabolismo dell’eme produce del monossido di carbonio nel nostro organismo.Fisiologicamente esiste un 1% di hb legata a monossido di carbonio= in basse concentrazioni COè utile a hb.Se però respiro + CO di quello che produco,succede che hb lega CO al posto di O2,quindi resta inconfromazione R e non rilascia + o2(ripassa Hb).

CO ha effetti vasodilatatori.Ora agisce biliverdina reduttasi: usa NADPH e la converte in birilubina.

Biliverdina e biribulina sono + solubili dell’eme,ma sono cmq poco solubili;i macrofagi rilasciano biribulina nel plasma:Birilubina si lega all’albumina e va al fegato.

Birilubina può essere misurata in modo diretto o indiretto;dipende dalla tecnina di alboratorio usata:

birilubina indiretta:è quella prodotta dai macrofagi.essendo legata a albumina,devo denaturare albumina quindi birilubina esce e io la posso misurare= viene definitia birilubina indiretta,xk non posso misurarla direttamente nel sangue.

Birilubina diretta:è quella prodotta dal fegato: è la birilubina diglucuronata.Si chiama cosi,perché pox misurare direttamente la birilubina,senza altri trattamenti:riesce a circolare senza niente xk è resa solubie dalla glucurazione.

Il rapporto tra birilubina diretta e indiretta : è di 1:5 circa riflette l’attività della birilubina UDP-glucuronil transferasi è un valore diagnostico di funzionalità epatica

Succede anche che i gb lisino spontaneamente in circolo prima di essere catturati=si chiama emolisi.Hb derivante dall’emolisi del gr viene quindi rilasciato nel plasma:

emopessina lega eme libero; aptoglobina lega le globine libere.

Emopessina e aptoglobina vengono captate dai macrofagi(leggi dopo).

Birilubina giunge al fegato,legata a albumina:il fegato recupera tutto.Birilubina,è insolubile nel plasma(quindi è stata trasportata da albumina),ma anche nel citosol delle cellulequindi anche nel fegato è legata a una proteina di trasporto che è la ligandina.Birilubina subisce glucurazione 2 volte.Acido glucuronico deriva dal glucosio,quando è ossidato sul c6.Acido glucuronico deve essere attivato per essere usato: l’attivazione avviene mediante legame con UDP:quindi ho 2 udp-glucuronato.L’enzima udp-glucuronil transferasi:trasferisce 2 acidi glucuronici su l’estremità di birilubina=qst aumenta la solubilità della birilubina:la birilubina diglucuronata è solubile in h20,e quindi la si indirizza all’escrezione,mettendola nella bilela bile poi viene rilasciata nella digestione, e quindi viene eliminata attraverso la via digestiva. La birilubina glucuronata è direttamente misurabile(infatti non è legata a nessuna proteina trasportatrice!).

Nel nostro organismo la birilubina non esce mai come tale,ma subisce altre reazioni prima.Le 2 forme con cui birilubina esce sono: leggi dopo

stercobilinaeliminata con le feci,e conferisce il loro colore urobilinaeliminata con le urine,e conferisce il loro colore

BG=birilubina glucuronata.BG arriva nell’intestino.I batteri della flora intestinale rimuovo dalla BG,i 2 acidi glucuronici (che erano stati agg nel fegato)quindi torna come prima.Intestino converte la birilubina in urubirinogeno: pag 927 fig 22.27;slide 18urubirinonegno può

restare nell’intestino,continuare il percorso,e altri batteri lo trasformeranno in stercobilina,che entrerà a far parte delle feci e cosi eliminato.

Un’altra quota di urubilinogeno inveceviene assorbito e quindi torna nel sangue: viene quindi filtrato a livello renalequi viene convertita in urubirilina e quindi entra a far parte delle urine e cosi eliminata.

Quindi la maggior parte dei c dell’eme vengono eliminati con feci o urine.Se si accumula la birilubinacausa ITTERO:birilubina si deposita nella pelle e nella congiuntivaconferendo loro un colorito giallo.Il processo coinvolge vari tipi di tessuti:i macrofagi formano la birilubina,che poi deve andare al fegato per essere glucuronata ecc.

a seconda del punto della via di degradazione dell’eme che è alterata,ho diversi tipi di ittero: Es ittero emolitico:

in qst caso ho un sovraccarico di birilubina indirettaa causa di troppa emolisi(emolitico); quindi la quantità di eme da degradare è tanta e ottengo troppa biriliubina; i sistemi nn riescono a glucuronarla tutta,quindi si ne resta un po’ libera che deposita nei tessuti, che quindi conferisce loro il colore giallo.

Ittero da stasisi ha un sovraccarico di birilubina diretta;birilubina può accumularsi perché ci possono essere ostruzione dei dotti biliari.

Morbo di crigler-najjar:causato da carenza di birilubina UDP-glucuronil trasnferasi:fegato quindi nn è in grado di usare(glucuronale) la birilubina che arriva dai macrofagi,che quindisi accumula.

OMEOSTASI DEL FERROTab 14.1Dice,in un soggetto adulto,come è distribuita la quantità di ferro.Sono elecanti solo alcuni degli enizmi che usano fe come cofattore.

Ferritina,emosiderrina,transferrinasono legate al’omeostasi del ferro. Ferriitina si trova nel citosol delle cellule: serve a depositare il fe. Transferrina invece si trova nel plasma serve a trasportare il fe.

IL FERRO Il fe può assumere 2 stati di ossidazione stabili:fe2+(ferroso)fe3+(ferrico)In ambiente acquoso,il fe viene spontaneamente ossidato da O2 a Fe3+ nella forma non solubile Fe(OH)3.Inoltre il Fe2+,mediante reazone di Fenton con H2O2,porta alla formazione della specie altamente reattiva Ho° (è il radicale ossidrile).

Il fe presenta vantaggi e svantaggi:vantaggi SvantaggiÈ un componente di:

Hb Mb Citocromi Molti enzimi

Genera anioni superossidi e il radicale ossidrilicoi radicali liberi danneggiano proteine,lipidi,DNA.

Quindi il fe,se è libero(quindi non legato a una proteina) è pericoloso.

CONTENUTO DI FERRO Usiamo 2 g di ferro per sintetizzare hb dei gb ogni giorno.

Di qst 2 g,solo 1% lo assorbiamo dall’alimentazione; il resto lo ricaviamo dal riciclo dei gb senescenti(quindi il riciclo è impo per ottenere il fe necessario).

Una quota di Fe è usata per fare mb. Un’altra quota viene conservata negli epatociti e macrofagi(milza) in qst riserve c’è 1 g di fe.

BILANCIO QUOTIDIANO DEL FEIl nostro intestino è in grado di assorbire solo 1-2 mmg al giorno di Fe.Fe libero(proviene da es degradazione di eme,alimentazione..) viene raccolto nel sangue dalla transferrina:transferrina è una proteina dimerica in grado di legare 2 fetransferrina riesce a legare solo il fe in stato3+.Qst Fe viene trasportato nei luoghi in cui viene usato:

75% va nel midolllo osseo per effettuare eritropoiesi 10-20% è conservato nel citosol delle cellule legato alla ferritina la trovo soprattutto in fegato

e cuore; 1 ferritina riesce a contenere al max 2 atomi di fe. 5-15 % va in altri rpocessi

Il fe in condizioni normali lo perdiamo solo in caso di desquamazione degli epiteli,perdite ematiche del ciclo mestrualenon abbiamo,oltre a qst,altre vie per eliminare il fe in maniera fisiologica.Grosse perdite ematiche(a causa di una ferita ecc)=grosse perdite di fe ma qst non è un meccansimo fisiologico.Quando l’organismo si trova con un eccesso di fe,fe forma radicali liberi che danneggiano i tessuti; fe non è solubile,quindi precipita nei tessuti.Il fe degli spinaci non è assorbibile(anche se gli spinaci ne contengono tanto) xk è legato a proteine vegetali che noi non riusciamo a digerire e quindi non riusciamo ad assorbire il Fe. Assorbiamo meglio quello di carne e pesce,che è complessato con hb,che noi sappiamo digerire.

TRANSFERRINA o detta SIDEROFILINAsideremia =il ferro libero presente nel plasma sanguigno.

Transferrina è sintetizza principalmente dal fegato. E’ la principale proteina plasmatica legante il Fe. La transferrina può legare a sè due atomi di ferro Fe3+ a livello di due diversi siti molecolari;è un

legame reversibile.il legame con fe3+ può avvenire solo se transferrina,lega contemporaneamente anche un bicarbonato(HCO3-),necessario per bilanciare le cariche.Il complesso fe3+ + transferrina è un legame reversibile,e:

è stabile a ph fisiologico si dissocia a ph acido

La saturazione della trasferrina è del 30%.:cioè solo il 30% delle transferrine nel plasma legano 2 fe3+; quindi il 60% delle transferrine in circolo non legano fe.La forma prevalente di transferrina è quella legante solo 1 atomo di fe3+(quindi non satura entrambi i suoi siti).Quindi nel plasma abbiamo 2 forme di transferrina:

Apo-transferrina: transferrina che non lega nessun fe(cioè ha solo una porzione proteica infatti). Olo-trasferrina: lega fe

SATURAZIONE DELLA TRANSFERRINA: se transferrina è satura meno del 16%= ho una carenza di Fe (cioè c’è meno fe e quindi meno

transferrine lo legano) Se è satura + del 45%= ho un eccesso di ferro Se è satura + del 60%= trovo ferro libero nel sangue,xk le transferrine non sono + in grado di

legarloricorda il fe libero è dannono xk genera radicali liberi,che vanno a danneggiare i tessuti.

II range di normalità negli esami del sangue:Sono calcolati sulla popolazione sana del luogo(quindi variano da luogo a luogo);quindi ottengo dei valori limite.

ORIGINE DEL FERRO EMATICO slide 28Il fe in circolo non è mai libero,ma è legato alla transferrina (xk libero è pericoloso).Il ferro ematico che trovo legato nella transferrina,da dove viene?

Il 10% proviene dall’assorbimento intestinale Il 90% deriva dai macrofagiquindi è quella quota di fe che i macrofagi riciclano dalla rimozione

degli eritrociti senescenti.Se la quantità di fe è sufficiente per la sintesi di tutti i gb necessari,l’eccesso di fe è conservato nel fegato con la ferritina.Per poter sostenere una corretta emopoiesi è necessario un continuo riciclo di fe:quindi il fe legato alla transferrina viene rinnovato molte volte al giorno!Cioè il Fe legato alla transferrina viene usato,quindi poi la transferrina prende del fe nuovo: xk ogni giorni dei gb muoiono,eme va al fegato ecc.

Il fe che deriva dall’alimentazione lo perdo con desquamazione delgi epiteli ecc vedi prima.

BIOCHIMICASlide 29ASSORBIMENTO DEL FEPARTE APICALE DELL’ENTEROCITA: slide 29Il lume intestinale(=gli enterociti) assorbe il fe con i villi, sfruttando trasportatori specifici.Il fe nel lume intestinale può essere 2+,3+(questi 2 sono fe liberi),o legato ad hb e quindi è legato ad un eme.

Gli enterociti usano il trasportatore dimerico DMT1(divalent metal transporter): trasportatore di metalli divalenti(cioè in stato 2+)li fa passare secondo gradiente.Per far passare il fe 3+ deve quindi prima essere ridotto a fe 2+non esiste un trasportatore specifico per il fe3+.Quindi si utilizza:DCYTB: è una ferro reduttasiusa ascorbato come donatore di eletroni per effetturare la redox.

Il trasportatore dell’eme non è ancora stato identificato(haem transporter).Ricorda: Eme è substrato dell’eme ossigenasi che libera il fe(noi oggi vediamo il destino del fe dell’eme).

PARTE BASALE DELL’ENTEROCITA: slide 30fe è stato assorbito nella parte apicale dell’enterocita;ora dalla parte basale passa nel torrente circolatoriofe nel plasma deve sempre venir associato a transferrina.Dentro enterocita c’è solo fe 2+(xk ricorda: per poter entrare nell’enterocita usando DMT1,il fe è stato convertito in fe2+).Anche qui c’è un trasportatore dimerico detto ferroportinapermette il passaggio soltanto del fe 2+.Enterociti quindi rilasciano fe 2+;ma affinchè possa legarsi alla transferrina del plasma deve essere 3+:quindi all’interno dell’enterocita c’è una fe ossidasi detta festina (è la heph in viola): lo ossida a 3+(è indispensabile per il trasporto del fe nel sangue)è impo xk cosi fe non può rientrare nell’enterocita e la via del ferr segue una via unidirezionale(che possiede trasportatori solo per fe2+)Transferrina era apotrasnferrina ora che lega fe diventa olotransferrina.

Nel plasma è presente anche un'altra ossidasi: è la Cp; fa al stessa cosa di hephquindi se qualche Fe sfugge a heph,interviene cp per ossidare fe a 3+,di modo che si leghi a transferrina;perché fe libero nel plasma è pericoloso,ricorda che genera radicali liberi.

IL RICICLO DEL FERileggi prima come hb giunge nel macrofago(emolisi ecc).Globina e eme nel macrofago si separano:

eme subisce sempre la eme ossigenasi. Globina viene digerita dentro al macrofago ad aa

I macrofagi possono conservare piccole quantità di fe;il fe viene per la maggior parte liberato subito come fe 2+ nel plasma,attraverso la ferroportina(quindice l’hanno anche loro,come gli enterociti).I macrofagi però NON hanno festina: quindi non sono capaci di ossidare fe a 3+,per evitare che rientri.I macrofagi ,usando CD91recuperano eme libero che è stato legato da hpx=emopessina.Dentro al macrofago il destino del fe è sempre lo stesso:fe viene liberato da eme e rilasciato nel plasma.

Sia i macrofagi che enterociti,sono in grado di legare la tarsnferrina(hanno il recettore) e possono quindiassumere il fe che serve loro.

DISTRIBUZIONE DEL FE AI TESSUTI (compresi macrofagi e enterociti) slide 32Si usa sempre transferrina,con endocitosi mediata da recettore:esiste un recettore dimerico specifico per olotransferrinasi formano vescicole rivestitte di clatrina,si forma endosoma,che a sua volta si fonde con lisosoma.Una volta dentro il lisosoma,il suo ph acido provoca il distacco del fe dalla trasnferrina(ricorda che avevo detto che a ph acido il legame tra fe e transferrina si dissocia).Fe 3+ qundi si lbera nel lisosoma.Fe viene esportato nel citosol.Il complesso recettore + apotransferrina,che si trova nel lisosomaviene riportato in membrana(=viene riciclato).Tornato esposto sulla m plasmatica, avviene la dissociazione tra recettore e apotransferrina(ora che nonha + legato fe è diventata apo) cosi apotransferrina torna nel citosol per poter legare altro fe e ricomcinare il giro.

Fe esce nel citosol col trasposrtatore TRF1:anche questo recettore trasporta solo fe2+;quindi il fe viene ridotto a fe2+ grazie alla reduttasi STEAP3(è una metallo reduttasi).Liberato il fe nel citosol,le cellule lo possono usare per le loro esigenze(sintetizzano centri fe-zolfo,citocromi,eme ecc).

Per poter essere usato dalle cellule:deve essere portato dentor il mit,perché è lui che fa le sintesi:il trasportare del fe sul mitocondrio è la mitoferrina=canale specifico per il fe2+.

Tutto il fe che non viene utilizzato,non resta libero,ma viene conservato all’interno della ferritina.Ferritina conserva fe 3+.LA FERRITINA slide 33Ferritina è una proteina globulare.E’ composta da 24 subunità e può immagazzinare molti atomi di fe3+.Possiede 2 tipi di subunità:

la subunità L è quella che immagazzina il fe3+ la subunità H ha invece attività ossidante.

Nel citosol abbiamo fe2+,ma ferritina lo conserva come 3+quindi è la ferriitna stessa che lo ossida perconservarlo.

Ferriitina è conservata dentro il cellule;ma è stata trovata una piccola quantità di ferritina nel plasmaè utilizzata come indicatore clinico,xk riflette la quantità di fe nei depositi dell’organismo.

Se le cellule hanno un eccesso di fe rispetto a quello che la ferritina può conservareil fe si deposita come ferro amorfo chiamato emosiderina;anche nel mit può depositarsi;emosiderina si lega irreversibilmente a una forma modificata di ferritina,visibile al microscopio come granuli fortemente pigmentati.

Tutte le cellule possiedono ferritina per depositare il fe; il fegato è quello che ne possiede + di tutti.

DUE SISTEMI DI REGOLAZIONE Regolazione sistemica:

riguarda la quantità di fe circolante,quindi quello legato alla transferrina; qst regolazine coinvolge ferroportina e l’ormone hepcidin.questa regolazione regola qnt fe è presente in circolo legato alla tarsnferrina.

Regolazione cellulare:quindi regola il fe nella cellula.Dipende da IRE(iron responsive element)-IRP(iron responsive protein):che rispondono alle quantità di fe presenti nella cellula.IRP si legano alle IRE,promuovendone la degradazione o la stabilizzazione.Qui regola acquisizione di fe,trasporto del fe,uso del fe,conservazione del fe.

regolazione sistemica e cellulare sono 2 sistemi indipendenti.

REGOLAZIONE SISTEMICA DEL FE slide 35Hepcidin è un ormone peptidico di 25 aa,prodotto dal fegato.Nel plasma viaggia legato alla proteina alfa2macroglobulina.

Il gene che codifica per hepcidina si chiama HAMP.Qundi se manca hamp si ha un sovraccarico parenchimale di fe.

HEPDICINA REGOLA NEGATIVAMENTE IL TRASPORTO DI FERRO DAI DEPOSITI AL PLASMA slide 36Qnd la cellule esprime heptdicina,blocca il rilascio del fe nel plasma.Le cellule che rilasciano fe nel plasma sono gli enterociti,macrofagi della milza,gli epatociti e le cellule del kupfer quindi se qst tessuti esprimono hepcidina,diminuisocono la quantità di fe che rilasciano=regolazione ditipo negativo.

I fattori che possono indurre le cellule elencate su a rilasciare hepcidina sono: infiammazioni (i batteri hanno bisogno di fe); quindi l’organismo taglia i viveri ai batteri. concentrazioni di fe intracellulari ed extracellulari.

Il fattore che inibisce il rilascio di hepcidina è: le richieste eritropoietiche di ferro

Come fa hepcidina a bloccare il rilascio del fe? Slide 37E’ un meccansimo definito post-traduzionalesignifica che lavora dopo che la proteina è stata completamente sintetizzata.Es:ho un eccesso di fe,o una quantità di fe sufficiente:il fegato assume fe dalla transferrina(per diminuire la conc di fe nel sangue).

Fegato sente qnt fe c’è in circolo;se quello in circolo va bene, fegato sintetizza hepcidina:hepcidina lega ferroportinaferroportina viene quindi internalizzata all’interno della cellula,ubiquitinata, e quindi indirizzata al proteasoma. (ricorda ferroportina ce l’hanno le cellule che rilasciano il fe nel sangue,quelle che ho elencato su).min 32

REGOLAZIONE DI HEPCIDINA5 meccanismi agiscono sulla regolazione di hepcidina:

1) disponibilità di ferro sistemico Il fe dentro a una cellula è in grado di promuovere la sintesi e il rilascio di hepcidina.

2) siti di conservazione epatici(ferritina)1) attività eritropoietica2) hypossia3) infiammazione e infezioni

Sulla membrana del fegato esistono 2 isoforme del recettore per la transferrina: Uno è TRF1 L’atro è TFR2

Entrambi possono legare HFE. HFE si lega a TRF1 nello stesso sito in cui TRF1 lega la transferrina:

quindi trf1 lega HFE solo se non c’è transferrina; qnd arriva,la transferrina quindi spiazza HFEtransferrina allora si lega al TRF2: qst innesca una cascata di segnalazione intracellulare,che porta all’attivazione delle map chinasi;qst trasduzone del segnale promuve la trascrizione di hepcidinaè cosi che il fegato sente qnt fe c’è: sente tanta trsnsferrina,quindi trascrive hepcidina.

TRF2 invece lega HFE e transferrina in 2 siti diversi,quindi nn c’è competizione tra i 2.

Meccansimo di BMP: con le smad promuove la sintesi di hepcidina.

Infiammazione e infezioni agiscono su hepcidina:xk un infiammazione=causa la produzione di interleuchine; in particolare,l’interleuchina 6 si lega al promotore di hepcidina promuovendone la trascrizione e secrezione.

REGOLAZIONE DEL METABOLISMO CELLULARE DEL FERRO slide 42Per regolare il fe in circolo,quindi devo regolare i canali attraverso cui il fe esce nel plasma.Ho detto prima che Hepcidina degrada la ferroportina.

Per assumere il fe ci sono 2 proteine: recettore per la transferrina permette di importare il fe della transferrina;sopratutto le

cellule del midollo che fanno eritropoiesi DMT1: ricorda permette ingresso di fe negli enterociti

Mitoferrina:serve al’ingresso del fe nel mit.

Il fe,una volta dentro la cellula, può essere: usato conservato legato alla ferritina. Se lo devo esportare: uso ferroportina,con l’ossidasi associata

(è la ceruloplasmina nei macrofagi e la STEAP negli enterociit)

Le cellule regolano fe bloccando-sintetizzando le proteine legate al sistema di ingresso-esportazione delfe:

5 utr promuove degradazione rna 3’ promuove stabilizazione dle dna min 46

IRP1 e IRP2 slide 43Irp1 e irp2 sono proteine che si legano alle sequenze IREche si trovano sugli mRNA che sintetizzano proteine legate all’omeostasi del ferro.Le sequenze IRE si trovano nelle sequenze UTR.Generalmente:

le sequenze che si trovano nel 5’ UTR hanno la funzione di reprimere la tarscrizione del mRNA (in cui sono contenute)

le sequenze che si trovano nel 3’ UTR hanno la funzione di promuovere la traduzione del mRNA.

VEDIAMO IL CASO IN CUI IRP1 E IRP2 SONO ATTIVE NELL’OMEOSTASI DEL FE = si ha quando c’è poco feIn forma attiva,possono legarsi

Sia al 3’ Che al 5’

--Es SI LEGANO AL 3’ DEL MRNA che codifica per: TRF1 e DMT1.

Prima ho detto che le sequenze presenti al 3’ promuovono la trascrizione del mRNA;quindi le IRP promuovono la trascrizione di TRF1 e DMT1qst 2 proteine servono all’importazione del ferro all’interno della cellula;quindi le IRP attive promuovono l’importazione del ferro all’interno della cellula.

--es SI LEGANO AL 5’ DEL MRNA che codifica per: ferritina(sia per la sub L che per la sub H) ferroportina, ala sintasi, aconitasi mitocondriale, HIF2alda

Prima ho detto che le sequenze presenti al 5’ inibiscono la trascrizione del mRNA;quindi le IRP inibiscono la trascrizione delle proteine che ho elencato suqst proteine servono per:

Ferritinadeposito di fe Ferroportina esporto di fe dalla cellula -> nel sangue Ala sintasi sintetizza eme; blocco ala sintasi=meno eme=meno uso di fe HIF2alfa è un fattore di trascrizione attivato dall’ipossia(non c’è O2,quindi non mi serve eme

per legare O2,quindi non mi serve il fe che forma eme).Quindi le IRP attive inibiscono il deposito e l’esportazione del Fe.

possono legarsi sia 5’ che 3’.Se sono attive si legano al 3’ del rna che codifica per TRF1 e DMT1(che promuovono l’ingresso di fe nella cellula). Possono legarsi al 3’ del mrna dei geni ferriitna,ferroportina,ala sintasi.,aconitasi mitocondriale, HIF2alfa(è attivato dall’ipossia).Quindi qnd le irp sono attive,bloccando la produzione di qst proteine. (bloccando ala sintasi=).

COSA ATTIVA LE IRP?IRP1: esiste in 2 conformaizoni:

lega centro fe-s non lega centro fe-s

Se c’è fesi formano i centri fe-s,e irp1 lega quindi il suo centro fe-s.Qnd lega centro fe-s cambia funzione:

non diventa + un regolatore della stabilità degli mrna, ma diventa un aconitasi citosolica convertendo citrato in isocitrato.

IRP2:quando c’è fe,viene degradata dal proteasoma: perché si lega a FBXL5,e3 ligasi(è responsabile dell’ubiquitinazione) cosi IRP2 ubiquitinata va al proteoasoma.Se non cè fe,IRP2 non è degradatae quindi regola rna.

Irp1 e irp1 attive fanno la stessa cosa.

HIF1ALFAQuando abbiamo quantità sufficienti di 02,sia HIF1ALHA che HIF2 ALFA vengono degradati e quindi non viene sintetizzata eritropoietina (sono 2 fattori che percepiscono la quantità di o2: se ho o2 siamo a posto; se sentono ipossia,sintetizzano + hb e gr).

Hif1 non ha correlaizone con la quantit di fe presente nel organismo e nelle cellule. Hif2alfa possiede una sequenze ire(rivedi slide prima): quando c’è fe ,hif2 alfa viene represso

dalle IRP.

Fe non agsice direttamente su sintesi di eritrpoietina; ma in condizioni di ipossia agisce su hif2alfa, che a sua volta regola eritropoiesi.

IL TRASPORTO INTRACELLULARE DI FERROCome viene trasportato il fe all’interno di una cellule?Fe libero è pericoloso sia nel plasma che nel citosol.

Acido gentisico:è lui che lega il fe nel citosol,di modo che fe non rimanga libero(non è ancora stato confermato,ma si pensa cosi).Se la sintesi di acido gentisico non funziona,si ha una carenza di fe nel mitocondrio (fe serve per fare i centri fe-s necessari per i complessi della catena respiratoria).Fino ad oggi si pensa che: il fe venga endocitato e quindi inglobato in vescicole viaggiando legato ad acido gentisico; quindi giunge al mit ed entra tramite la mitoferrina.

CROSS-TALK TRA REGOLAZINE SISTEMICA E CELLULARESono in contatto:se manca il fe in circolo(regolazione sistemica),non entra nella cellula(regolazione cellulare).

Hepcidina degrada ferroportina impedendo l’esporto di fe Irp agiscono sull’omeostasi del fe,quando manca il fe

Possiedono 3 punti di cross-talk,in cui i 2 sistemi si parlano: ferroportina HIF2alfa TRF1

Abbiamo 2 tipi di cellule: a sx:le cellule che producono hepcidina che è l’epatocita a dx: rappresenta tutte le cellule che possono rispondere ad hepcidina che sono

principalmente: enterociti e macrofagi; anche se tutte le cellule possono esportare un po’ di fe verso il sangue.

CROSSTALK DELLA FERROPORTINATrasnferrina sente hepcidinaHepcidina regola l’esportazione del fe

alti livelli di fe nella cellula inattivano IRP1 e IRP2quindi senza l’azione inibitoria di IRP1 e IRP2 al 5’, le cellule aumentano la traduzione delle proteine deputate all’esportazione del fe nel sangue(ferroportina),al deposito del fe(ferritina) ecc. [è proprio ciè che serve qnd ho tanto fe).

CROSSTALK DI HIF2alfaHIF2alfa è prodotto in condizioni di ipossia=manca O2quindi non mi serve il fe,xk non mi serve eme che leghi fe,né mi serve fe per la catena respiratoria.Hif2alfa promuove l’esportazione del Fe quindi inibisce la produzione di hepcidina.

IRP attive(qnd c’è poco fe) bloccano la sintesi di HIF2alfa quindi hepcidina è attiva:infatti se ho poco fe,hecpdina impedisce che la cellula lo esporti.

CROSSTALK DI TRF1Tfr1 è presente su tutte le celluLe.Ne fegato serve a importare fe nel ferro, ma è sopratutto il sensore che promuove la sintesi di hepcidina.Nelle cellule bersaglio,fe regola la sintesi di trf1:

ricorda alti livelli fe nel citosolinibiscono le IRP e quindi sono attivi i geni che promuono il deposito e l’esportazione del fe.

BIOHCIMICA

ROS SPECIE REATTIVE DELL’O2 E SISTEMI SCAVENGERSCitocromo b450Le specie reattive di O2 sono dette ROS,e sono quelle di slide 4:xk o2 può facilmente accettare un elet e si trasfroma in O2- che si chiama anione superossidoche può accettare 1 elet e 2 protoni e si trasfroma in acqua ossigenata qst accetta 1 elet e 1 prootone e forma h2o e il radicale ossidrilico OH- qst può accettare 1 elet e 1 protone trasfromandosi in h2o.c’è la definizione di radicale libero:un radicale libero è una qualunque specie capace di un esistenza indipendente,contenete uno o + elettroni spaiati.--E0’=rappresenta il potenziale redox delle specieOssigeno è 0,16 ,h20 è 2,33Il pot redox serve a sapere verso quale direzione spontanea si muovono gl elet: si muovono verso la specie col potenziale redox maggiore.Quindi o2 da origine spontaneamente a tutte le specie fino ad h2o.

Slide 3Un individuo sano adulto,ogni giorno necessita di 660 g di ossiegeno,che viene utilizzato:

al 90-95% per la respirazione il restante 5-10% dà luogo a forme reattive di ossigeno: i radicali

Slide 2I radicali liberi si formano incessantemente nel nostro organismo,durante la fosforilazione ossidativa.

I radiclai sono tossici per noi ma anche per i batteri;quindi non sempre la generazione dei radicali all’interno nell’organismo è negativa:i neutrofili,con il meccansimo burst respiratorio,formano radicali liberi che sono in grado di aggredire i virus e i batteri.vedi slide 10

Ci sono enzimi che operano con un meccanismo di tipo radicalico(es la nucleotide reduttasi che richiedenel sito attivo la generazione di un radicale).Se però la quantità di radicali generati nell’organismo nn è + controllata,allora qst radicali pox danneggiare le strutture cellulari (es se fe resta libero forma radcali ossidrilici che interagiscono con le proteie ecc).

Eventi che orignnano radiclai liberi non voluti dall’organismo(perché prima ho visto che l’organismo produce radicali liberi utili):fumo,farmaci,additivi alimentar,radiazioni,inquinamento.

I radicali liberi pox det un invecchiamento precoce: xk creano perossidi nei lipidi;qst perossisi reagiscono tra di loro formando lipifucsine:le lipofucsine si depositano nelle cellule alterandone la m plasmatica,variandone le conc citosoliche di ca2+ e quindi alterando le funzioni cellulari.Le lipofuscine sono el macchie tipiche dell’invecchiamento: xk nelgi anziani aumwnta la produzione di lipofucsine.

Gli antiossidanti agiscono cedendo idrogeno e bloccando i radicali liberi.

COME SI FORMANO LE SPECIE REATTIVE DI O2 NEI SISTEMI BIOLOGICI slide 5 A volte si formano attraverso reazioni spontanee. Ma spesso originano da reazioni enzimatiche,volute o no E da rpocessi fisioligici come la fagocitosi es di batteri .

NO è un ormone ed è un radicale libero: quindi se porodotto in eccesso in maniera non controllata,crea danni;se prodotto in maniera controllata,NO è un radicale positivo prodotto dal organismo.

Idroperossidi ROOH: si producono soprattutto dall’ossidazione dei lipidi i lipidi si ossidano a causa degli altri radicali liberi originati(quelli sopra nella tabella quindi O2-,No- ecc; ricoda che la formazone dei radicali è un processo a catena).

LA CATENA DI TRASPORTO DEGLI ELETTROI PRODUCE ROSRos si producono a livello della catena respiratoria,sopratutto qnd il mit si trova in una situazione di stress ossidativocioè qnd le cellule non producono atp:xk siamo in ipossia(=c’è meno O2 del necessario),o manca adp che serve per la sintesi di atp.quindi il gradiente protonio creato,che non viene utilizzato xk non si produce atp genera una grande forza motrice.Quindi si crea un elevato rapporto tra :

coenzima ridotto e ossidato (cioè i coenzimi ridotti sono molti + dei coenzimi ossidati) Nella matrice si ha un elevato rapporto tra nadh rispetto a nad+ (xk gli elet non fluiscono nella

catena repsiratoria,quindi i nadh restano nella forma ridotta).

Ricorda il complesso 4 rid o2 ad h2o.Qst o2 è saldamente legato al complesso 4; quindi le specie intermedie radicaliche della riduzione del O2 ad H2o(che ho visto prima)che si creano non escono dal complesso 4.

Ricorda che anche il coenzima Q genera radicali. Se la via procede bene, Q rilascia pochissimi radicali liberi. Se la via rallenta,si può formare il radicale ione superossido O2-, che va nella matrice

mitocondrialeqst ione deve essere subito rimosso,xk se si accumula danneggia lipidi,proteine,carboidrati che cost la struttura del mit(Q si trova nella membrana interna del mit).Se daneggio le membrane del mit,la cellula va incontro ad apoptosi.Vari meccansimi scatenano apoptosi; uno di qst è il rilascio del citocromo c dai mit nel citosol.Cit c è sintetizzato nello spazio intermembrana; se il mit si danneggia,il mit libera cit c nel citosol e quindi la cellula va in apoptosi.Quindi ,segnali che scatenano apoptosi sono:

1) Mit rilascia O2- che danneggia la membrana plasmatica del mit2) Quindi il mit rilascia cit c nel citosol causa apoptosi

SISTEMI CHE RIMUOVONO LO IONE SUPEROSSIDO O2-:superossido dismutasi=abbreviata con SOD:trasforma lo ione superossido in acqua ossigenata=ache qst è tossica,quindi va rimossa:glutatione perossidasi la trasfroma in 2 H2o;per fare ciò necessita di eq riducenti,che prende dal glutatione(2 GSH);si forma allora GSSG(forma ox del glutatione) con ponte di solfuro ricorda; gli eq riducenti servono a formare h2o.Il glutatione ossidato deve essere riportato in forma ridotta: viene ridotto dalla glutatione reduttasicome donatore di elet usa il NADPH(che viene trasfromato in NADP+).

Vedi in basso:In caso di stress ossidativo,le proteine ossidano i loro SHformando ponti di solfuro.Glutatione quindi è usato nella riduzione dei ponti di solfuro delle proteine per riformare i 2 SH.

In caso di stress ossidativo,ho bisogno di tioli liberi,quindi interviene la glutatione reduttasi(che ha bsogno di NADPH: l’unica fonte di NADPH per la cellula è il ciclo dei pentosi min 20. STOP

Slide 8Eme b :recupera gli elet dei radicali liberi per impedire la formazione di ROS.Fa parte del complesso 2.Eme b non è coinvolto nella catena di trasporto delgi elet.L’importanza dell’eme b è stata messa in evidenza dal paraganglioma ereditario: qst soggetti hannomutazioni nel sito che lega eme b,quindi non riescono ad avere una corretta rimozione dei ros e quindi hanno qst patologia.

Slide 9Ricorda: i lipidi,oltre che nel mit, possono essere ossidati anche nei perossisomi:ricorda che qui l’ox non è collegata alla catena di trapsorto e si forma acqua ossiegenata.Acqua ossigenata di per sè non è un radicale,ma è una specie molto instabile quindi se lasciata libera nei perossisomi,dà origine alle 2 reazioni:

di fenton di haber-weiss:

o2- reagisce con acqua ossiegnata si genera altra acqua ossigenata;ma il sistema possiede la catalasi(vedi reazione in basso solo della catalasi):lega 2 acque ossiegnate H2O2 generando h2o e o2; in qst modo rimuove acqua ossiegnata.

Sia in fenton che haber-weiss, acqua ossigenata forma 2 radicali ossidrilici sono loro che generano il danno da acqua ossigenata(prima infatti ho detto che non è H2O2 di per sé acreare il danno).

La catalasi,per effettuare la sua reazione H2O2 + H2O2: ossida 1 H2O2 riduce l’altro H2O2

gli elet derivano dal glutatione,trasferiti grazie alla glutatione perossidasi.Glutatione come al solito viene ridotto di nuovo dalla glutatione reduttasi.min 25 abbiamo diveris isoenzimi della glutatione reduttasi STOP

slide 10i 3 isoenzimi della glutatione reduttasi si differenziano per la diversa richiesta di ione metallico necessario per portare avanti la loro reazione.

Il burst respiratorio effettuato dai neutrofili genera radicali liberi:il macrofago usa una catena di trasporto,che usa cyt b che trasferisce gli elet dal NADHP ad O2formando O2- e infine OH° OH° uccide i batteri,che vengono successivamente fagocitati dai fagociti.I fagociti fanno scattare questa reazione solo in presenza di infiammazione.Se il sistema è efficiente non restano OH° liberi.Se invece ho infezioni croniche: i batteri fagocitati pox danneggiare i neutrofili,i quali per lisi rilasciano OH° nel plasma,che può andare a danneggiare i tessuti circostanti.OH° è rimosso mediante la reazione di slide 4; glutatione fornisce l’elet e il protone ??

Slide 25I SISTEMI ENZIMATICI DI DETOSSIFICAZIONE RICHIEDONO DISPONIBILITA’ CITOSOLICA DI NADPHEsistono soggetti che possiedono mutazioni del 1° enzima della via dei pentosi= la glucosio6p deidrogenasi;è una mutazione che inattiva parzialmente l’enzima,xk una completa inattivazione della glucosio6pdeidrogenasi non sarebbe compatibile con la vita.Enzima è inattivato parzialmente,e quindi si produce meno NADPH(ricorda la via dei pentosi è l’unica via per produrre NADPH)di conseguenza il sistema di scavenger dei radicali liberi non funziona bene(ricorda: la glutatione reduttasi necessita di NADPH per ridurre glutatione).X qst soggetti il problema si crea quando si formano + radiclai liberi delle condizioni fisiologiche,e quindi necessitano di + NADPH:es qnd qst soggetti asumono farmaci che originano radicali liberi.In qst caso NADPH non è + sufficiente ad eliminare tutti i radicali liberi.I gr: se si trovano in una situazione alterata di stato redox,vanno incontro a lisi e qundi si forma anemia di tipo emolitico quindi i gr sono sensibili ai radicali.

Qst succede qnd i soggetti mangiano fave: xk la digestione delle fave richiede molto NADPH,che l’organismo non è in grado di fornire quindi la patologia è detta favismo: la sua causa è quindi la mancanza dell’enzima glucosio 6p deidrogenasi.Il problema del favismo non è causato solo dalle fave,ma da tutte le reazioni che richiedono NADPH.Ricorda: anche enzima malico produce NADPH(è l’altra via,oltre alla via dei pentosi,per produrre NADPH)qst aiuta i soggetti affetti da favismo a sopravvivere; malico è un enzima del mit; i gr xò non hanno i mit quindi sono le principali cellule che soffrono della mutazione della glucosio 6p dedrogenasi,xk non hanno la compensazione dell’enzima malico.La carenza di glucosio 6p deidrogenasi è incompatibile con la vita xk non produco + ribosio(è prodotto dalla via dei pentosi; è necessario per la sintesi dei nucleotidi), e i gr soffrono troppo della mancanza di NADPH.

STATO IPOSSICO Slide 11Se nella cellula manca O2atp sintasi non riesce a funzionare e quindi NON si produce atp; cosa succede dunque al gradiente protonico generato?in qst casi estremi atp sintati può funzionare in maniera inversa ma qst è impedito da IF1= proteina inibitrice della atpsintasi:

è attivo solo in forma dimerica. Il dimero si forma in condizioni ipossiche; si forma a ph>6,5. Il dimero lega 2 subunità F1 impedendonde l’attività.

In condizioni di ipossia ho detto che non si forma atp; IF1 serve ad impedire che atp sintasi funzioni al contrario:cioè degrada atp e produce adp,facendo fluire il gradiente protornico in maniera inversa,alterando il ph della cellula.

Lo stato ipossico genera ros all’interno del mit.Una grossa quantità di ros prodotta è nociva per l’organismo;ma una modesta quantità di ros serve al mit per segnalare che si trova in una situazione di stress:xk ross (prodotto a causa dell’ipossia) promuove l’espressione di IF1IF1 va a priomuovere la trascrizione di geni e quindi traduzione di proteine,che servono alla cellula per combattere l’eccessiva produzione di ross(vedi slide 12).

Ipossia: è la condizione in cui c’è poco o2;ma non manca completamente O2. Quindi se atp sintasi è bloccata,qst poco o2(che non viene usato xk la catena respiratoria è

bloccata) genera i ros.

Slide 12L’aumento di HIF1 aumenta l’espressione delle proteine con la freccia verde all’insù:la conseguenza è che viene promossa l’ossidazione del glucosio a lattato (penso che: glucosio è converito a lattato=fermentazione di modo che si riproducano coenzimi ossidati,necessario per ripetere la glicolisi anaerobia=ossidazone del glucosio,senza respirazione cellulare; se non ho O2,infatti si vuole fare solo glicolisi anerobia).

Per favorire l’accadimento della glicolisi anaerobia,è necessaro bloccare l’ingresso del piruvato nel krebsqst è svolto dalla PDH chinasi(è una delle proteine,la cui espressione viene aumentata dall’aumento di HIF1)fosforila la priuvato deidrogenasi,che cosi è inibitaquindi HIF1 promuove la glicolisi anaerobia e blocca krebs.Inibendo krebs,quindi la quantità di coenzimi ridotti che entrano nel mit è inibita, e qundi la catena respiratoria funziona + elntamente.Bloccando krebsblocco l’ossidazione di tutte le macromolecole;la glicolisi anaerobia è l’unico modo per ricavare energia senza l’utilizzo di O2;quindi si spinge la cellula ad usare + glucosio rispetto ad altri subtrati energetici.

HIF1alfa modifca la struttura del complesso 4 (che cotniene cit c e che rid o2 ad h20).Una delle sub del complesso 4 è la COX41:HIF1 promuove l’espressione della proteasi che

degrada COX41 e promuove l’espressione di COX42,che va a sost la COX41 nel complesso 4.

Qst nuovo complesso 4 è + adatto a regolare la catena respiratoria in condizioni di ipossia.

In stato di ipossia,lo scopo di HIF1 è ridurre il flusso di elet nella catena respiratoriache come ho visto prima produce ross (coenzima Q ..). Slide 13Elenco delle vie in cui i radicali liberi servono per l’organismo

uccisione dei batteri da parte dei macrofagi(vista prima) Sintesi degli eicosanodii Sintesi degli ormoni tiroidei Citp450 serve per la sintesi degli ormoni stereoidei,e quindi le specie reattive di o2

servono(qundi non sono da eliminare completamente; tutto è buono nella quantità adeguata).

Sldie 14Elenca i danni che ros causa su proteine,acidi nucleici ecc = è si dice che è una condizione di stress ossidativo.

Slide 15ELENCO DI MALATTIE CHE SI POX VERIFICARE QND I ROS NON SONO CONTROLLATIPorfiria(ricorda è la fotosensibilità),danni da aumento di fe(li abbiamo visti),diabete,enfisema.Ros causa aterosclerosi(è causata dall’accadimento di + eventi contemporaneamente): non solo è causata dall’aumento di colesterolo;ma è causata anche dai radicali liberi in circolo,che alterano le LDL: ricorda che le LDL sono ricche di colesterolo e fosfolipidi ros ossidano i fosoflipidi contenuti nelle LDL ,rompendoli e formando prodotti a catena molto + corta; le cellule squamose li,li espongono sulla superficie,favorendo atersclerosi.

Ischemia da perfusione: succede quando si occlude un vaso e un tessuto rimane ipossico per un certo tempo; qnd si rimuove l’occlusione,arriva quindi improvvisamente troppo sangue e quindi troppo O2: o2 che le celluel nn sn in grado di usare tutto,e quindi può restare libero generando radicali liberi.

Altre malattie causate da ros sono:Invecchiamento,cancro,parkinson.

Slide 16I SISTEMI CHE CI PROTEGGONO DAI RADICALI SONO:

Sistemi non enzimatici che fungono da collettori dei radicali liberi: Vitamine antiossidanti: tocoferolo(vitamina e), retinolo(vit A), vitamina c(acido ascorbico). Glutatione Birilubina Proteine che usano metalli: transferrina, lattoferina,ceruloplasmica,albumina (penso che

proteggano dai radicali ,xk ricorda che sono coinvole nell’omeostasi del fe eivtando fe libero,che produe

radicali liberi). Acido urico

Sistemi enzimatici: Superossido dismutasi (citosol,plasma,mitocondri) Catalasi (nei perossisomi) Glutatione perossifasi (nel citosol,plasma) Paraxonasi (nel plasma)

Slide 17Strutture di acido urico,birilubina, le 3 vitamine antiossidanti : tocoferolo è vit E),retionolo è la vit A,Vit c=acdo ascorbico o ascorbato a seconda del suo stato di ox.Vit c ha un ruolo fisiologico oltre al’azione antiossidante:è impo per la sintesi del collagene.Slide 23MECCANSIMO DI OSSIDAZIONE DI LDL

Le cellule endoteliali e macrofagi presentano delle ossidasi,che ossiano i lipidi promuovendo la placca aterosclerotica,che sono:

Cellule endoteliali possiedono le lipossigenasi I macrofagi possiedono le mieloperossidasi STOP

Slide 24Molecole antiossidanti assunte con l’alimentaizone:vino rosso,frutti di bosco ecccontengono flavonoidi: sono sostanze che contengono doppi legami coniugati e quindi hanno un ruolo antiossidante.I problema è che i flavonoidi sono poco assorbiti dal nostro organismo.I flavonoidi pox anche essere modificati dalla flora intestinale: quindi non si sa bene che destino facciano.Slide 27Tutte le sostanze che mangiamo e che noi non sappiamo produrre si chiamano XENOBIOTICI.La maggior parte sono lipofili=poco solubili.Come gli usiamo?L’organismo li riconosce come cose eosogene e quindi le vuole buttare via:per eliminarli li rende + solubili(es vanno nel sangue quindi escreti attraverso il rene; o intestino quindi feci).LA TRASFORMAZIONE DEGLI XENOBIOTICI AVVIENE IN 2 FASI:FASE 1:è la fase dell’introduzione di un gruppo funzionale negli xenobiotici per renderli + solubili.FASE 2=detta CONIUGAZIONE:Il gruppo funzionale aggiunto nella fase 1, è poi usato nella 2° fase detta coniugazione :lo xenobiotico viene coniugato con una sostanza che aument ancor + la sua solubilitàà,e che indirizza lamolecola verso un certo destino.Non sempre le 2 fasi avvengono entrambe(es solo gruppo funionale,o solo coniugazione).Il 90% degli xenobiotici sono farmaci.L’intoduzione di un gruppo funzionale può anche modificare l’attività dello xenobiotiico verso vie diverse:es se è un farmaco ->può inattivarlo o attivarlo.Oggi si usano pro-farmaci: non hanno attività farmacologica,ma diventano farmaci solo dopo aver subito la fase 1 o la fase 2.Slide 28Nella fase 1 pox avvenrie

Ossidazioni Riduzioni Idrolisi della molecola

Ci sono i nomi delgi enzimi che introducno i gruppi funzionali: es citocromo p450 ha un ruolo molto impo.Circa il 60% dei farmaci che introduciamo sono usati da cit p450.Slide 29Fase 2:per coniugare si lega il composto con:

acetiltrasferasi udpglucoritrasferasi ecc

nota che sono meccanismi fisiologici usati per eliminare le sostanze; sono meccansimi usati anche per gli xenobiotici.

BIOCHIMICA

CITOCROMO P450 Agisce nella 1° fase di trasformazione degli xenobiotici:

inserisce un gruppo funzionale nello xenobiotico per renderlo poi modificabile nella 2° fase. È un emoproteina contiene una protoporfirina 9=quindi stesso gruppo eme di Hb.

Quindi se possiede fe2+ lega O2 ma anche CO(come eme di Hb). Si chiama p450 xk il suo eme,fa si che il picco max di assorbimento della luce sia di 450 nm.

Slide 32Citocromo450 è una proteina intergale di membrana:ha 1 elica transmembraba.

con n terminale nel lume. L’estremità c terminale è rivolta verso il citosol,e lega eme.

la membrana in cui è inserito 450 può appartenere al mitocondrio si trova nel mitocondrio,soprattutto nel surrene(qui 45° serve per la sintesi

delgi ormoni stereoidei)

al reticolo endoplasmatico si trova nell’ER,soprattutto nel fegato. p450 in qst caso si chiama frazione acrosomialeIl fegato,che è il princiaple sito che metabolizza xenobitoici,ha P450 che ha un grosso ruolo per

gli xenobitoici.

P450 si torva in quasi tutti i tessuti.Ma prevalnetemente in fegato(soprattutto nel suo er) e surrene (soprattutto nel suo mit).

Slide 33Substrati del citocromo p450: Non sono elencati tutti

Composti di origine fisiologicaIl metabolismo degli stereoidi,colesteroloSintesi di eicosanoidi(trombossani)Acidi grassiIdroperossidi dei lipidiretinoidiAcetone

Xenobiotici che sono mod da p450: (fegato)alcolantibioticifarmaci

COSA FA P450 :p450 è un omossigenasi detta anche idrossilasi o ossidasi a funzionemista: cioè usa O2 1 O va nel substrato,l’altro diventa h2o.eme è la parte funzionale di citocromo p450: il suo fe si ox,cosi rid O2 ad h2o e alcol.Da dove vengono gli elet del ciroromo p450? dal NADPH.

Dal NADPH gli elet non passano in modo diretto al p450. Un NADPH cede 2 elet. Ma citocromo p45o ne accetta solo 1 (stesso probelma della catena respiratoria).

Quindi esiste un intermedio in qst catena di tarsporto è NADPH-citP450 reduttasi: che ha la capacità di accettare 2 elet,e poi cederne un alla volta al citocromo p450riduce p45o della frazione acrosomiale(ER).(fe nella slide è sbagliato non centra)NADPH-citp450 reduttasi è una proteina intergale di membrana (dell’ER).Possiede al suo interno 1 FAD e 1 FMN (hanno la capacit di accettare 1 elet alal volta,passando attarverso la forma semichinonica(radicale),e alla fine assumono la forma con 2 elet completamente rid.

Slide 36 la aprte funzionale

Il flusso delgi elet funziona cosi: ricorda NADP e NAD sono legati in maniera reversibile all’enzimapox diffondere FAD e FMN sono legati covalentementesono ancorati

Il flusso degli elet passa dal NADPH,fad,fmn: fmn cede gli elet al citocromo p45o(che uqini usa per la sua reazione).

Inizialmente enzima possiede: FAD (quindi è completamente ox) E FMNH (qundi è già in forma semichinonica=quijndi ha già 1 elet).

Poi entra NADPH che cede ione idruroal FAD,che diventa FADH2(è il 1° coenzima che incontra).Enzima ora ha 3 elet da cedere(uno nel FMNH,2 nel FADH2).FADH2 cede 1 elet a FMN,che diventa FMNH2.FMNH cede 1 elet a p45o.p450 in forma rid fa la sua reazione.

Ora ho FADH e FMNH=sono in forma semmichinonina.

FADH cede il suo elet al FMNH che diventa FMNH2.FMNH2 cede 1 elet al p45o rid(p45o lo usa sempre per fare la sua reazione).

Alla fine riottengo FMNH(forma semichininca) e FAD(ox) cosi sono ritornata alla situazione iniziale.

Quindi NAPDH da gli elet a FAD che da gli elet a FMN [FAD e FMN sono contenute in NADPH-citp450 reduttasi)

CICLO DEL CITOCROMO P450è p450 nell’ERFa ossidrilazione.Citocromo p45o parte in forma ossidata: quindi il suo eme ha fe3+.

Ora entra substrato,che si lega al citocromo p450.Con fe3+ e legante substrato: citcoromo può accettare il 1° elet da NADPH(tramite la catena di NADPH-citp450 reduttasi slide 34)Il 1° elet serve al p450 per ridurre il fe che porta legatoa fe2+.Qst riduzione,è permessa proprio dal legame del substrato al p450,xk abbassa l’energia di attivazione di qst riduzione.Se non c’è substrato,non si riesce a rid il fe del citp450 a 2+.

Ora che ho fe2+ legato al citocromo p450,si può legare O2 al p450si lega come in Hb: xk eme è sempre protoporrfirina 9.

P450 trasferisce 1 elet da fe2+ a O2.Fe diventa fe3+, e O2 diventa O2-(ione superossido,legato a p45onon diffonde,quindi non è dannoso,è saldamente legato all’enzima).Cosi ho usato il 1° elet quindi.

Lo scopo è rompere O2 per inserirlo sul substrato.O2- riceve un 2° elet,che proviene sempre da NADPH(tramite catena NADPH-ctip450 reduttasi come prima).Con il 2° elet il legame O+O è molto indebolito,quindi enzima lo rompe.1 O entra nel susbtrato divebtando OH e il substrato è liberato dall’enzima.L’altro O è rid ad H2O.Entrambi i prodotti escono dall’enzima.Si rigenera p45o nella forma ossidata con fe3+.

In altri casi,il 2° elet può essere donato ,invece che dal citocromo p450 da un altro citocromo: detto b5è sempre nell’ER (come citocromo p450).Hanno visto che anche lui usa citocromo p450 reduttasi.Non si sa ancora i tessuti che lo usano.Qundi i 2 elet del ciclo del citocromo p450 possono provenire:

tutte e 2 da NADPH-citp450 reduttasi uno da NADPH-citp450 reduttasi e uno da citb5.

REAZIONE DEL P45O NEL MITCONDRIO (il ciclo visto prima è del p45o legato all’ER).È sempre monossigenasi.Gli elet vengono sempre da NADPH.

Cambia però l’agente che trasferisce gli elet dal NADPH al citp450 che è:Nel mit abbiamo adrenodossina associata all’enzima adrenoreddossina reduttasi. (ma non è al suo interno,sono indipendenti).Adrenoredossina ha centri fe-2.Adrenodossina reduttasi contiene FAD(che viene ridotto a FADH2).

Cosa succede nel mit: ho NADPH adrenodossina reduttasi 2 adrenodossina(con fe-s) P450

Nadph cede 2 elet e Citp450 ne accetta 1 alla volta come sempre.Fad ne accetta 1 alla volta,e ne cede 1 alla volta.L’intermedio che trasferisce l’elet è l’adrenoredossina,che avendo centro fe-s,accetta 1 elet a volta.

Nadph cede elet a fad(dell’adrenoredossina reduttasi) che diventa fadh2.Fadh2 ne cede uno alla volta alla 1° adrenodossinail cui fe diventa Fe2+.Elet passa alla 2° adrenodossina.Alla fine arriva a cit p450(il suo fe3+ prende elet da fe2+ dell’andrenoredossina).

Slide 42P45o è una famiglia di proteine.Ci sono 15o geni che codificano isoenzimi di p45osi parla infatti di superfamgilia.La supefamgilia può essere divisa in sottofamigliequeste sono divise in classiogni classe ha + componenti.Quindi si agg numeri e lettere al nome p450.

Il pimo num indica la famiglia.Dopo c’è una lettera,che indica la sottofamiglia.La sottfamiglia es A,contiene le classi 1 e 2.(mancano lettere xk nn sono tutti).Vedi come alcuni sono coinvolti nel metabolismo di stereoidi,altri di acidi grasi.

nelle vie del metabolismo delle sostanze endogene Tutti i citocromi coinvolti, sono specifici per il substrato: es specifici per uno stereoide.

Nel metabolismo degl xenobitoici invece: l’interazione p45o + xenonitoico non è specifica.Quindi per il emtaboslimo di 1 xebobitoico,sono coinvolti diversi tipi di p45o,che quindi idrossilano xenobitocio in posizioni diverse.

Citp45o A34 metabolizza il 60% dei farmaci.stopuna cellula non esprime tutti i tipi di cit450 .Alcuni sono indotti in particolari situazioni ecc.

I cit450 sono accumunasi dal fatto che : alcuni sono acrosomiali(ER) alcuni mitocondriali usano gli stessi complessi,fanno la stessa reazione

slide 42 tabellacit p450 coinvolti nel metabolismo di composti esogenies benzoapirene: è un prodotto di ossidazione che deriva da fumo,carne bruciata.Diazepam(valium): vedi come è metabolizzato sia da 2b6 che da

Testosterone può diventare una molecola esogena=xenobiotico.È prodotto dall’organismo,ma sono introdotti in modo esogeno,quindi è considerato esogeno.

Skide 44Metabolismo di molecole endogene.

Slide 44Non farlaIndica le reaqzioni fate da p450:

ossidrilazione(che abbiamo visto) Epossidazione: o2 èuò essere introdotto a fomrare epossido Dealchilazione Ossidazione Sulfossidazione dealogenazione

Slide 45È al slide di fisioSono i cit coinvolti nel metabolismo delgi ormoni stereoidei(non vanno saputi tutti,ci dirà quali fare).

Slide 46

Reazioni del p450 che catabolizza benzoapirene: è tossico,idrofobico(qundi non potremmo eliminarlo senza p450, e si depositerebbe nei tessuti)p450 qundi introduce un epossido: un epossido è molto instabile(O ha una struttura tetraedrica;quando lo costringo ad angoli di 60° come quello di un epossido,diventa instabilequindi può dare origine a 2 OH).I 2 OH inseriti rendono la molecola + solubile.

Alcuni composti comunque restano tossici.Alcuni farmaci seguono la via di sangue+urine.Altre seguono la via della bile.

Slide 47Seldane è un farmaco.È un antistaminico che si prende per le allergie:deve essere ossidrilato da p450-A34(il citp450 che metabolizza la magg parte dei farmaci).Terfenadina: non è un antistaminico di per sé; la molecola diventa attiva grazie alla metabolizzazione epatica operata da citp450-A34viene trasformata in fexofenadina:è qst l’antistaminico.Si chiama quindi profarmaco: cioè un farmaco diventa attivo solo dopo metabolizzazione(epatica).

Slide 49Acetaminofene(negli usa si chiama cosi),da noi si chiama paracetamolo(tachipirina).Sia paracetamolo che acetaminofene: sono abbreviazione nel nome iupac della molecola che è lungo.

acetaminofene è metabolizzato da citp450:puo' essere metabolizzata in maniera diverse:

1) glucuronazione independente da citp4502) una solfatazione

qst 2 vie protano alla produzione di molecole solubuli,innocue per l’organismo,che vengono poi eliminate.

3) Il fegato può metabolizzare acetominofede anche da citE1: si ottiene NAPQI=nacetilbenzochinoeimmina.

NAPQI può essere mod da glutatione: e viene eliminato. Non è tossico. NADPQI può anche essere coniugato a proteine: qnd succede qst,si genera un composto

tossico che porta alla morte cellulare.Avviene tutto nel fegato.Il danno quindi avviene sugli epatociti.Se prendiamo troppo paracetamolo,quidni le cellule muoiono.Alcuni individui hanno + cit-E1,e quidni formano + NAPQI.

I bambini seguono maggiromente la via tossica.

Non tutti i espirmono gli stessi cit nei tessuti.Oltre ad eisistere 150 geni che cod per citocromi, i geni che codificano citp450 pox anche avere polimorfismi: la proteina può avere sequenze diverse,quindi ho diversi tipi di proteine.

A seconda del polimorfismo di citp450-2D6 nelle persone,i soggetti sono metabolizzatori: lenti qst soggetti hanno un metabolismo talmente lento che non possono metabolizzare il

farmaco Intermedi Normali Ultrarapidihanno una metabolizzazione eccessiva.

Hanno scoperto qst capacità di metabolizzazione diverse,studiando un farmaco.Es do un farmaco,se qst persona è un metabolizzatore lento,qst persona non può usare profarmaco,xk ci metterebbe troppo a metabolizzarlo e quindi ad attivare il farmaco(qundi non glielo do).Oppure un farmaco deve essere inattivato dopo una certa emivita,se lo do a un soggetto che ha metabolismo veloce,il farmaco non agisce nel soggetti xk viene subito metabolizzato(non risponde al farmaco quindi).

Sldie 5oMETABOLISMO DI ETANOLOPuò seguire 3 vie indipendenti di metabolismo: ognuna avviene in un distretto diverso del fegato:

1) Via citosolica: è la via principale: etanolo viene metabolizzato da alcol deidrogenasi,che lo trasfroma in acetaldeide(è tossica,quindi in grandi quantit crea danno eptaico; se è tantapuò acnhe andare in circolo danneggiando altri tessuti;può anche superare la barriera ematoencefalica).Acetaldeide entra nel mit ed è ossidata ad acido acetico dalla aldeide deidrogenasiconiugato con coA entra nel mit acetilcoA va quindi nel krebs e quindi si produce ATP.Via perossisomiale: trasforma etanolo in acetaldeide,usando acqua ossigenata e catalasi.Quindi dal momento che qst via usa acqua ossigenata,può essere utile a rimuoere quella che si forma nei perossisomi dall’ox dei acidi grassi(che è pericolosa xk genera ROS).Acetaldeide va sempre nel mit e segue la solita via di prima:acetilcoA e krebs.

2) Via microsomiale(nell’ER): a carico di cit450(isoforma 2e1).P450 fa ossidrilazione. Etanolo è convertito in acetaldeideche netra nel mit,è trasformata ad acido acetico da aldeide deidrogenasi.

Lo step fondamentale per rimuovere acetaldeide sono i mit(acetladeide è + tossica di etanolo).

Slide 52Alcol deidrogenasi

È un enzima dimerico citosolico È presente non solo nel fegato,

ma può essere indotta la sua produzione anche dalla mucosa dello stomaco(es lo induco se introduco troppo alcol).

Gli orientali hanno una capacità minore di metabolizzare etanolo:la loro alcol deidorgenais funziona meglio degli occidentalima hanno l’aldeide deidrogenasi che funziona peggio.Negli orientali quidni si accumula acetaldeide,che è il composto + tossico: è un fattore di rischio per cancro indotto da alcol.Gli orientali diventono rossi,con gli occhi rossi: dovuta a una vasodilatazione dovuta ad intolleranza da alcol.

SLIDE 1

IL SISTEMA NEUROENDOCRINOSi controlla l’omeostasi dell’organismo,soprattutto del metabolismo.2 sistemi controllano l’omeostasi:

sistema neuronale: i neuroni del cervello rispondo agli stimoli che arrivano dall’esterno,producendo impulso nervoso,che si trasmettte in periferia(tutti gli organi sono innervati). I muscoli rispondo allo stress contraendosi,altri tessuti es pancreas rispondono secernendo sostanze.Le molecole rilasciate dai neuroni,che trasmettono le info al sn periferico sono i neurotrasmettitori: il + impo + acetilcolina.Ogni cellula ha recettori diversi per lo stesso neurotrasmettitore,quindi lo stesso neurotrasmettiroe ha effetti diversi.

Sistema endocrino:

ghiandole secernono ormoni nel sangue,e vanno ad agire sulle cellule bersaglio,per modificarneil comportamento(regolano la loro omeostasi).

ORMONICome influiscono gli ormoni:

Una volta erano suddivis in categorie a seconda dle meccabsimo d’azione ghianodla li rilascia,traposrtati nel sangue,anche a lunghe distanze dalal ghiandola, e agiscono sulal cellula bersaglio.

Meccanismo paracrino:ormone agisce su una cellula bersaglio vicina.Diffondo passivamente da una cellula a quelal vicina.

Meccansio autocrono:ormone agisce sulla stessa cellula che lha rilasciata.Deve essere secreta xk i recettori sono estenri alal cellula.

Interazione cellule cellula:non si secerno molecolema una ha il ligando in membranal’altra ha il recettore.

MECCANSIMO D’AZIONEOrmoni pox essere proteine,aa,lipidi(+ o meno solubili).In genere tutto ciò che è idrosolubile(peptidi e proteine) non entrano nelal cellula,quidni agsicoo con meccansimo mediato da recettore e trasfuzione segnale.Compoti liposulubili: hanno il recettore nel nucleo o citosolormoni stereoide e tiroidei. Modificano espressione genica.

Sldie 4Ripassa i diversi tipi di recettoriVie di trasfuzione usate dai diversi ormoni

Tab 20.11 non farla Ormoni classificati in base al loro 2° messaggero.

Sldie 7Li classifica invece in base alla loro naturaSlide 8LE GHIANDOLE ENDOCRINE

Ipotalamo Ipofisi Toridei Paratoriodi Tessuto adiposo(è quindi anche ghiandola,oltre che deposito di lipidi) Surreni Pancreas Reni Gonadi Stomaco(sercene enzimi digestibi,ma anche ormoni)

COSA REGOLA I LIVELI DEGLI ORMONI?Il centro di comando di tutte le ghiandole è ipotalamo:è una zona del cervello; riceve e integra informazioni che riceve sia dal snc che info afferenti da altri organi.Ipotalamo diviso in nuclei(non li vuole lei).Ipotalamo è in grado di secernere molecole che controllano l’azione di ipofisi(ghiandola pituitaria;divisa in neuroipofisi e adenoipofisi).

ASSE IPOTALAMO IPOFISARIO slide 11Tutti gli impulsi sensoriali sono raccolti dal cervello e sono trasmessi al ipotalamo.Ipotalamo qundi secerne fattori che agiscono su ipofisi.Snc può anche agire direttamente su surrene(adrenal medulla) ,senza passare per asse ipotalamo-ipofisario.

Si rilasciano molecole che promuovono o inibiscono il rilascio di molecole da parte di ipofisi.

COME IPOTALAMO È IN CONTATTO CON ADENO E NEUROIPOFISISldie 12Ipotalamo rilascia peptidi nel sistema ipotalamo-ipofisi sanguigno cosi raggiungono le cellule di adenoipofisi.Ogni celule risponde ai peptidi,secernendo tropine.

La neuroipofisi invece:le terminaizoni nervose di ipotalamo finiscono direttamente su neuroipofisi.È quindi un segnale neuronale,e non molecole solubuli col sangue.

Neuroipofisi rilascia soprartuto vasopressina e ossitocina.

Tutti gli ormoni vanno nella circolazione sistemica,cosi raggiungono le ghiandole che devono controllare.

Slide 13ASSE IPOTALAMO-IPOFISARIOElenco delle tropine prodotte da adenoipofisiognuna controlla le ghiandole periferiche(es tiroide,surene, ecc). a loro volta qst ghiandole periferiche rilasciano altri ormoni,che vanno a controllare altre cellule.

E molecole prodotte da neuroipofisi.

Slide 14NEUROENDOCRINE ORIGINS OF SIGNALIl sistema è controllato con feedback neg:

uno a breve raggio(short loop) uno a lungo raggio(long loop)

lungo raggio:Se ormone finale è troppo,agisce con feedback neg direttamente su ipotalamo(che ha inviato il 1° segnale).

Breve raggio:effettuato dalle tropine(quindi dell’adenoipofisi).se sono troppe,agiscono con feebackneg sempre su ipotalamo:blocco sempre la secrezione gli ormoni da parte dell’ipotalamo.

slide 15I FATTORI IPOTALAMICI RILASCIATIAgiscono su ipofisi,di modo che secerna le trofine.

GHRH: formato da 2 peptidi PRLRIH=DOPAMINA: chiamata anche dopamina CRH: regolano la duranza della gravidanza Somatostatine:inibiscono il rilascio di GH e TSH(fattore stimolante della tiroide) TRH: fa rilasciare la tireotropina.Tireotropina ha un emivita di 4 min. GNRH: piccolo peptide,ha un emivita di 4 min.

L’azione di gnrh(chiamato anche come LHRH,FSH-RH).GNRH funziona:

se è bassa la sua conc, stimola LH e FSH se è alto agisce con feedback neg su tutto il sistema

slde 17sono tutti peptidi piccoliquindi hanno recettori sulla membrana palsmatica delle cellule sono soprattutto recettori accoppiati a proteine G:i + diffusi inducono la sintesi di AMP(GS) o GQ(e quindi mobilizzare Ca2+,fosfolipasi C ecc).

ormoni che rilasciano camp: slide

ormoni che rilascinao ip3 e calcio(proteine GQ)

slide 18gli ormoni stimolano ipofisi anteriore,che a seconda dello stimolo ricevuto,rilasciano tropine.Le tropine pox classificarli in base a caratteristiche molecolari come

Somatotropine: il + impo è GH; PRL,PL Glicoproteine: TSH,LH,FSH,CG Ormoni che derivano da POMC: è una proteina motlo grande che si chiama

proopiomelanocortinapoi viene tagliata per formare gli ormoni ACTH,MSH(controlla il rilascio di melanine),lipotropine,endorfine(indicate con END)

BIOCHIMICA

GH= GROWTH HORMONE Slide 19 È secreto da ipofisi anteriore . è una somatotropina.e la sua secrezione è controllata da un fattore di rilascio di ipotalamoqst è un piccolo pepetide che si lega a un recettore a 7 eliche transembrana e attiva una cascata di segnalazione che promuove il rilascio di GH da parte dell’adenoipofisi.GH è un ormone proteico,pesa 22 kdIn circolo ce n’è una versione + piccola che pesa circa 20.Quando è secreto l’ormone circola nel sangue legato da parte del suo recettore.La secrezione di GH è maggiore durante le fasi di accrescimento ed è minore nell’adulto.

La secrezione nn è continua ma è pulsatile(cioè avviene in momenti precisi).Avviene di notte quando comincia il sonno profondo.

GH si lega a dei recettori che sono tirosine chinasi.Quindi il legame ne promuove la dimerizzazione,autoransfosforilaizone in tyr,poi si attivano statine,map chinasi, fosfotidilinositolo 3 chinasi.

GLI EFFETTI DI GHSlide 23Asse ipotalamo ipofisario: di solito ipofisi rilascia un ormone che stimola ghiandole periferiche che a loro volta rilasciano un altro ormone.GH è particolare:xk è già un ormone che va ad attivare tessuti: che sono fegato,muscolo,tessuto adiposo e ne altera il metabolismo energetico; di modo da avere quantità di atp necessarie.

GH stimola anche il rilascio di altri ormoni:Stimola fegato,muscolo, e altri tessuti periferici a rilasciare IGF1(sia di tipo 1 che 2=light growht factor).

-Quindi l’azione di GH può essere diretta su altri tessuti(fegato,muscolo,tessuto adiposo)-O mediante IGF1 rilasciato da altri tessuti :

nel fegato aumenta gluconeogensi nel muscolo aumenta il trasporto di glucosio sul tessuto adiposo promuove la lipolisi

GH prmuove la sintesi di osso e cartilagini.

GH nel muscolo:diminuisce uptake di glucosiopromuovendo un metabolismo proteico(sintesi proteine ecc).

ipotalamo rilascia somatostatina: è un inibitore del rilascio di GH da parte dell’ipofisi.(feedback controlo of GH)

controllo a feddback negÈ portato avanti soprattutto da IGF1: inibisce il rilascio di GH.

Slide 24Il controllo della sintesi di GH e quindi del controllo della crescita dell’organismoDipende da interazione di molti peptidi: ormoni stereoidei(progesterone), Ne,galanina,neuropeptide,vedi slide quali iibiscono o stimolano la sintesi di GHRH e quindi il rilascio di GH.

Se di H ce n’è troppo o troppo poco, ci sono probelmi nella crescita dell’organismo: sono dovuti ad aumento di GH in momenti diversi dello sviluppo dell’organismo.

Acromegalia: dovuta a un eccesso di GH durante la vita fetale(oggi esistono farmaci che eliminano ormone ineccesso)

Gigantisimo: eccesso di GH nell’infanzia.

Deficienza di GH causa: nanismo: deficienza di GH(e altri)sono basse ma mancano anche di proporzione bassa statura

PROLATTINAPrincipale funzione è di stimolare la produzione di latte nella ghiandola mammaria(lattazione).Peptide di 198 aaRilasciato e sintetizzato da ipofisi anteriorePromuove aumento del seno durante la lattazione

Come viene regolato il rilascio di prolattina e come funziona il feddback neg: slide 31Promuovono il rilascio di prolattina da parte dell’ipofisi:

gli estrogeni VIP la suzzione del capezzolo da parte del neonato stimola la produzone dle latte(cioè stimola

rilascio di prolattina) ipoglicemia infarto di miocardio

SINTESI DI LATTOSIOEsiste solo nella donna in lattazione.Se è prodotto anche da un maschio indica un probema ipofisario o ipotalamico da parte dle maschio.

Lattosio è un disacaride composto da beta galattosio e glucosio.La prolattina promuove la sintesi di enzima: udp galattosio glucosio galattosil trasferasi.Nella ghiandola mammaria,qst enzima si complessa con alfalattalbumina,che è espressa solo in risposta alla prolattina,nella ghiandola mammaria.Si forma quindi il dimero udp-galattosio:glucosio galattosiltransferasi qst dimero è in grado di sintetizzare lattosio.Il dimero(enzima + lattalbumina) si forma solo in presenza di prolattina;quindi solo in presenza di prolattina si forma lattosio.Normlamente qst enzima è presente nelle cellule ma svolge un attività diversa: xk se manca alfalattalbumina,l’enzima resta betagalattosiltrasnferasi: è coinvolto nella sintesi delle glicoproteine e glicolipidi(xk sa attaccare lattosio alle catene glucidice dei lipidi di membrana).Qst avviene solo nella ghiandola mammaria.

che segnalazione fa prolattina?È un recettore tirosin chinasico.Attiva le sue cascate: stat,map chinasi che promuovono la trascrizione dei geni che promuovono la lattazione: es lattalbumina.

ASSE IPOTALAMO-IPOFISI-TIROIDE slides nuove

Ipotalamo rilascia fattori di rilascio stimola ipofisi anteriorie:che rilascia tropine che stimola cellule della tiroide,di modo che toroide rilasci ormoni tiroidei.

Tiroide è formata da vedi slide 2.È associata a paratirodi(che però no sono coinvolte nela funzione della tiroide ma hanno un ruolo nel metabolismo del calcio).

La tiroide è composta da: Cellule follicolari e parafollicolari. Parafollicolari: sintetizza calcitonina (come paratioridi regolano ca) Follicolari: hanno lume ripieno di tireoglobulina.

1) Ipotalamo rilascia TRH(fattore di rilascio)2) Agisce su ipofisi che rilascia TSH(tireotropo)3) TSH agisce su tiroide che sintetizza T4 e T3.

REGOLAZIONI A FEEDDBACK NEG: slide 3ormoni tiroidei impediscono il rilascio di TRH da ipotalamo.Su ipofisi,bloccano il rilascio di TSH.

Anche altri romoni regolano il rilascio di TSH:Estrogenipromuobo rilascio di TSHGH inibisce rilascio di TSH

Ormoni tiroidei regolano il metabolismo basale.Il metabolismo regola la crescita di un individio: da qui connessione tra estorgeni e crescita.

Somatostaina inibisce rilascio di TSH di ipofisi.

TRH e TSHSono proteici,piccoli

TRHÈ formato da 3 aa: è un tripeptide modificato in entrambe le estremità

Glutammato è ciclizzato a piroglutammato Prolina è stata amminata

--ipotalamo sintetizza un precursore di 242 aada qst si taglia e si liberano + copie di TRH. Da ogni 242 aa si recuperano 6 TRH.

TSHAgiscono con proteine G: amp o fosfolipasi c.Le trasduzioni si attivano nell’ipofisi: che risponde rilasciando TSH.

TSH ,LH,FSH: sono glicoproteine.Le glicoproteine sono dimeri alfa beta

alfa: è la stessa per tutte le glicoproteine(TSH,LH,FHS) beta: invece varia tra i 3 diversi ormoni

TSH attivano adenilil ciclasi,aumentando i livelli di camp.TSH stimola uptkae di iodio,sintesi e rilascio di T3 E T4.TSH fa qst in una persona adulta.Durante l’accrescimento TSH promuove anche lo sviluppo della tiroide,collaborando con T3 E T4.Quindi se aumenta TSH,tiroide aumenta di dimensioni.

NOMENCLATURA ORMONI TIROIDEI La nomenclatura slide 9La struttura base è la tironina.Con i numeri in rosso: fino ad Oè una tirosina che manca di H di OHqst H è sost con un anello aromatico(quello con i numeri in blu).L’anello in blu usa numeri con ‘.

T3È una tirosina che presenta 3 iodi sull’anello aromatico che sono in posizione:

3 e 5quindi sull’anello rosso 3’quindi sull’anello blu

Molto impo le posizioni delgi iodi: ho molecole diverse con funzionalità diverse.

T44 iodi in posizione:

3 e 5anello rosso 3’ e 5’ anello blu

COME SI SINTETIZZANO GLI ORMONI TIROIDEI E COME SI USA IODIO Le cellule follicolari,in riposta a TSH,sintetizzano tireoglobulina.

È una glicoproteina di 6 mila aa.È rilasciata all’esterno della cellula verso il lume dei singoli follicoli della tiroide formano la colloide(nel lume).Tireoglobulina ha un num di tirosine maggiore di ogni altra proteina.

Ora avviene assorbimento e uso di iodio.Tireoglobulina viene iodata: avviene nella colloide.Iodio lo prendo dal sangue: iodio circola come I-(ione ioduro).Ioduro viene importato con un simporto con Na+,secondo gradiente(xk c’è + iodio nel sangue che nel citosol delle cellule follicolari).Le cellule follicolari,una volta ottenuto ioduro,lo trasferiscono nella colloide,usando il canale pendrina.

Ione ioduro entra come I- (ione ioduro) nella colloide. Nella colloide diventa I2(iodio).

I2 è usato da tiroperossidasi:enzima che usa H2O2 e NADH.Avviene organicazione di iodio sull’anello aromatico delle tirosine della tireoglobulina:

1) La prima avviene sul C3 di tireoglobulinaformano la monoiodotirosina(MIT).2) agg un 2° iodio sulla stessa tirosna,formano la diiodotirosina sul c5(ho DIT).

Non sempre sono iodinate 2 volte tutte le tirosine.Quindi in tireoglobuline o MIT e DIT.

Ora si accoppiano 2 tirosine con enzima accoppiante.Solo 2-5 T4 sono prodotti per 1 tireoglobulina.

COME FUNZIONE ENZIMA ACCOPPIANTEMeccanismo in PARTE enzimatico e in parte no. Slide 16

Reazione enzimatica:Tireoglobulina con le sue tirosine: 2 tirosine sono affacciate una controlo l’altra,enzima perossidasi crea 2 radicali:uno su OH di una tyre uno sul C legato al CGH2 della catena laterale (OH diventa chetone xk si riorganizzano gl elet).

Ora non enzimatica:i 2 radicali reagiscono per formare un intermedio eterochinolico.Il legame riarriangia i legami e cosi si spezza il legame su.E si forma la deidroalanina e ho il precursore degli ormoni tirooidei.è ancora legata a tireoglobulina.

Se ho DIT+DIT=T4 MIT+DIT=T3

MIT+MIT: non forma ormone funzionante avviene tutto nella colloide

ho quindi tiroeglobulina con tirosine modificate,ma fanno ancora parte di tireoglobulina.TSH promuove il rilascio degli ormoni tiroidei da parte di tireoglobulina.Tireoglobulina viene endocitata dentro le cellule follicolari: e si fonde un un lisosoma dentro il lisosoma ci sono le proteasi che degradano completamente la tireoglobulina liberando i singoli aa:

gli aa comuni vengono riciclati MIT E DIT: sono esportati da lisosoma e ricicliati nella cellule T3 E T4: sono amminoacidi,sono però idrofobici: quindi diffondono passivamente dentro il

lisosoma e fuori dalla m plasmatica delle cellule follicolari quindi li troviamo nel torrente circolatorio.

Sono molto piccoli e insolubili: quindi per circolare hanno bisogno di proteina di trasporot detta THBP: sintetizzata da fegato in risposta ad estrogeni.

Nel sangue eiste albumina: lega qualsiasi molecola idrofobica.Quindi anche albumina trasporta un po di t3 e t4.

Il 99% degli ormoni tiroidei viaggia legata a proteine. Una piccola quota viaggia non legata: qst quota costituisce l’ormone tiroideo attivo.

THBP è + affine per t4(che t3). Quidni nel sangue troviamo + libero t3 è la forma attiva degli ormoni tiroidei.T4 è una forma di riserva: sarebbe attivo,ma è + affine a THBP,quindi non è libero.In circolo abbiamo deiodinasi: pox rimuovere lo iodio su c5 da t4 convertendolo in t3: cosi è + attivo.

Torna indietro:COSA SUCCEDE A MIT E DIT DAL LISOSOMADei mit e dit riciclo gli iodi:iodio è staccato come ioduro,e rientra nella colloide,dove vien riutilizzato.

LA DEIODINAZIONEUtile per converitre t4 meno attivo in t3 + attivo.È anche un meccanismo usato per rimozione di ormoni tiroidei.Di deiodinasi ci sono isoenzimi: pox deiodinare anche gli altri c di t3 e t4.Come elimino gli ormoni tiroiedi:-Generazione di t3 reverse: partendo da t4,una deiodinasi rimuove non iodio di 5’(che generebbe quindi un t4),ma quello di 5è inattivo,e quindi viene eliminato.-Altre vie di elminazione di ormoni tiroidei dal sangue: sono la glucuronazione,ossidaizone,solfonazione quindi coniugazione con molecole che le rendono solubili(come gli xenobiotici;infatti molte di qst mod avvengono nel fegato).Quindi una votla recuperato iodio,ormone inattivo è reso solubile,ed eliminato.

MECCANSIMO DI AZIONE DI ORMONI TIROIDEISi legano a recettori nucleari.Modificano il metbolismo basale.Non modifiano l’attività dei singoli enzimi,ma promuovono o inibiscono la sintesi di specifici enzimi coinvolti nel metabolismo.Aumentano il cosnumo di O2,contrazione cardiaca,glicolisi,eliminazione di colesterolo con sintesi di acidi biliari.GLI ORMONI TIROIDEI STIMOLANO LA SINTESI DI:

Glicerolo 3p deidrogenasi(serve ad improtare nadh da citosol a mit) Citocromo c ossidasi Atpasi Carbamil fosfato sintasi 1(mticondriale,ciclo urea) Promuovono la sintesi di GH di ipofisi: GH agisce con feedback inibendo il rilascio di

TSH(quindi blocca la sua stessa sintesi).

IPERTIROIDISMO IPOTIROIDISMOIpertiroidismo: se non si cura, la situazione è eccessiva. Si rimuove la tiroide: ma senza ormoni tiriodei non si può vivere; la si toglie ma si prendono gli ormoni tiroidei con farmaci.Si rimuove tiroide xk è + rischioso avere ormoni tiroidei in circolo.

Quando manca inibizione di feeback neg su ipotalamao e ipofisi: aumenta la sintesi di ATP xk:

aumenta la sintesi di citocromo c ossidasi(coinvolto nella fosforilazione ossidativa). aumenta il consumo di O2

aumenta il consumo di ATP xk: aumenta la sintesi di atpasi degradano i depositi di ATP

mi ritrovo con cicli futili che aumentnao la produzione di calore.

Per aumentare il calore corporeo: riduce l’efficienza della sintesi di ATP :

xk aumenta la sintesi di glicerolo 3p deidrogenasi(ricorda che gli elet del diidrossiacetone-p finiscono su Q e quindi il pompaggio degli elet inizia dal 3° complesso=-sintesi di ATP; invece trasportare NADH con lo shuttle malato/aspartato, che andando NADH sulla NADH dedroegenasi aumenta l’efficienza della sintesi di ATP).

aumento la sintesi di atp

aumento il consumo di atp promuovo la sintesi di proteina diaccoppiante(termogenina)xk promuovo il consumo del

gradiente come calore.

IPOTIROIDISMODovuto a una malattia autoimmune che distrugge tiorideManca la produzione di t3 e t4 quindi.Succede nell’adulto,quindi non ha grossi problemi se se ne accorge.Se però ipotiroidismo si veriifca durante la crescita,sia hanno problemi mentali nel bambino: cioè si ha ilcretinismo.

SLIDE NUOVE

ASSE IPOTALAMO-IPOFISI-SURRENEALTRI ORMONI RILASCIATI DA ADENOIPOFISI: ORMONI CHE DERIVANO DA POMCIl + impo è ACTH

POMCÈ un pro-ormoneSlide 2 :ACTH e endorfine dervano da POMC.

Ipotalamo rilascia CRHagisce su adenoipofisi:viene stimolata a rilasciare POMC.--CRH è controbilanciata da somatostatina che inibisce la secrezione di POMC da parte dell’ adenoipofisi.

POMC viene quindi tagliato in maniera proteolitica,tra i suoi residui basicii frammenti che ne derivano sono gli ormoni di slide 8:

ACTH Ormone adrenocorticotropo Beta-Endorfine MSH = detto melanocortina (melanocytes stimulating hormone)

Da POMC si rilascia soprattutto ACTHagisce su surrene,promuovendo la stereidogenesi e sintesi ormoni stereodei.

Slide 4--Vasopressina,angiotensina prodotti di neuroipofisi. Angiotensina partecipa nella regolazine dell’eq idroelettrico con aldosterone.Vasopressina e angiotensina 2 stimolano la secrezione di CRH(da ipotalamo) affinchè a sua volta stimoli la secrezione di ACTH(da adenoipofisi,mediante POMC).

Ossitocina inibisce la secrezione di ACTH,mediata da CRH.

CRH è secreto anche dalla placenta umana.

ACTH agisce sulla corteccia surrenale stimolandola a fare: usa la segnalazione di cAMP steroidogenesi secrezione di glucorticoidi,mineralcorticoidi,androgeni

slide 5ACHT è secreto in risposta a stress e ritmi circadiani.La secrezione di ACTH è precedente al picco di cortisolo in circolo(secreto dalla corteccia surrenale), i picchi ormonali avvengono in tempi precisi,nel ciclo sonno-veglia(alterazione di qst ciclo altera gli ormoni che vengono secreti seguendo qst ciclo).Cortisolo agisce con feedback neg su:

la secrezione di ACTH da adenoipofisi la secrezione di CRH da ipotalamo

POMC slide 7Ho detto che POMC viene tagliato in maniera proteolitica tra residui basici per formare ormoni:vedi i frammenti,ACTH resta unito. In organismi non umani,ACTH è tagliato ulteriormente formando MSH e CLIP.Tutte le cellue di adenoipofisi sintetizzano POMC: però da pomc producono quantità diverse degli ormoni(che derivano da POMC) ,xk rispondono a stimoli diversi.

Gli ormoni derivanti da POMC si legano ai recettori MCR (melano-cortin receptors).ce ne sono 5 isotipi con varie specificità(ci sono nella slide,non farle).Recettore per ACTH è di tipo 2: MC2R.E il recettore di tipo 5 che si lega ad alfamelanocortina ??

I recettori MCRagiscono con le proteine Gs.si ha quindi aumento di Camp,attivazione di pKA: pka fosforila substrati tra cui fattori di trascrizione.MC1R: MSH si lega a MC1R: MC1R è infatti presente soprattutto su pelle,e regola la loro pigmentazione:MSH stimola i melanociti a produrre melanina, che regola il colore della pelle.

MC2R:sempre con pka:

Nell’epidermide: regola la lipolisi Nel surrene: sitmola sintesi di stereoidi

MC3R E MC4R:sono espressi nel sistema nervoso.sono coinvolti nella regolazione dell’omeostasi energetica: regolano appetito.

Il 5 è espresso in moti tessuti,ma lo stanno ancora studiando.

Il surrene è costituito da varie zone: slide 14CORTICALE

Sintetizza ormoni stereoidei che sono: mineralcorticoidi,glucocorticoidi,gonadocorticoidi.È a sua volta divisa in:

Zona glomerulosasintetizza mineralcorticoidi: ALDOSTERONE,DESOSSICORTICOSTERONE

Zona fascicolata GLUCOCORTICOIDI: CORTISOLO,CORTISONE,CORTICOSTERONE

Zona reticolare GONADO-CORTICOIDI(ormoni sessuali)MIDOLLARE

Sintetizza CATECOLAMINE(che NON sono ormoni stereoidei)

BIOCHIMICA

SINTESI ORMONI STEREOIDEISintetizzari a partire da colesterolo.L’anello di base del colesterolo è ciclopentanoperidroperantrenepoi con la catena laterale è detto colestanose al colestano aggiungo OH,diventa colesterolo.

Da 27 C si passa a 21 C: detto pregnano da qst derivano tutti ormoni stereoidei. Androstanoormoni sessuali maschili Estranisessuali femminili Colani da qst sintetizzo a bile (acido colico).

ORMONI STEREOIDEI FINALIPregnelonone(C21)Sintetizzo quelli nella slide.

SINTESI ORMONI STEREOIDEIOrmoni stereoidei sono:

Gucocorticoidi Minerl corticoidi Ormoni sessuali

sono sintetizzati da: surrene(corteccia); e le gonadi.

La prima fase di sintesi è comune a tutti i tessuti stereogenici.Ci vuole colesterolo:

Il colesterolo può anche derivare da depositi intracellulari(conservati come esteri del colesterolo)i depositi sono idrolizzati e il colesterolo è usato per la sintesi.

Colesterolo può anche esser importato da LDL: qst colesterolo può essere depositato o essere usato direttamente.

Colesterolo può anche essere sintetizzato dalle cellule stesse.A seconda della necessità dell’organismo,la cellula segue una delle 3 vie.

Slide 17Dice HDL? Xk la slide è vecchiaOggi si sa che in condizioni di estrema necessità per la sintesi di ormoni stereoidei,le HDL pox cedere colesterolo ai tessuti stereogenici (quindi non solo il fegato prende colesterolo dalle HDL).

Colesterolo anche se è liberato dalle gocce lipidiche,è quasi insolubile nel citosol (e sangue ovviamente):deve essere legato da una proteina di trasporto che lo trasporta nel citosolxk la sintesi di ormoni stereodei avviene prima nel mit e poi nell’ER lisico (sistema acrosomiale).

NEL MITOCONDRIOPoi abbiamo un’altra proteina di trasporto detta STAR (stereogenic acute responsive protein):STAR si trova tra le 2 membrane mitocondriale: permette ingresso di colesterolo dal citosol nel mit.Nel mit avviene la prima reazione di metabolizzazione: colesterolo convertito in pregnenolonesi usa citp450 mitocondriale(che usa adrenodossina e adrenodossina reduttasi; NADPH,O2).

La reazione di conversione colesterolo pregnenolone, ha 2 passaggi(vedi fig a dx):1) agisce citp450 (ricorda è una ossidasi a funzione mista;solo 1 O finisce nel substrato; si usano 2

O22 H2O ; 1 O a testa; usa adrenodossina,adrenodossina reduttasi,NADPH) idrossila con 2 OH la catena laterale del colesterolo

2) OH sono reattivi: desmolasi rompe il legame tra colesterolo e parte della catena laterale e genera 2 aldeidi che sono:

La catena laterale che viene persa I 4 anelli diventano pregnenolone.

NELL’ERDal mit si passa nell’ER liscio (vedi slide 17 a sx).Le tappe sono:

1) Da pregnolone2) Si passa a progesterone3) Poi a 11-deossicortisolo

MITOCONDRIO4) Cortisolo (quindi per l’ultima reazione bisogna tornare nel MIT)

Le stelline nella slide 17: vedi anche slide 18sono gli enzimi che rispondono all’azione dell’ACTH(rilasciato da ipofisi,che a sua votla risponde ad ipotalamo,che risponde a stress,ritmi circadiani..).quella della slide,è una via di trasduzione attivata da ACTH(per le cellule che hanno il recettore: MC2R): attiva gs,sale amp ciclico,attiva pka che mobilizza colesterolo dal mit.Cosi dal mitsi libera un flusso di colesterolo nel citosol, usato per sintetizzare ormoni stereoidei.Il prodotto finale può essere cortisolo(come nella slide),ormoni sessuali ecc.--Gli ormoni sono rilasciati poi dalla cellule nel sangue: slide 18passano per diffusione passiva attraverso la m plasmatica: viaggiano ,prima di tutto legati ad un trapsortatore specifico per ormoni stereoidei e poi legati all’albumina cosi’ l’ormone raggiunge i tessuti periferici e svolge la sua azione.

LE MODIFICAZIONI INTRODOTTE DAGLI ENZIMI slide 19 3betaHBD=è la delta5-4 isomerasi 3beta-olo deidrogenasi (quello scrito in rosso); in rosso

i pallini indicano i legami su cui ha agito qst enzima fa deidrogenazione CYP17=17-idrossilasi 17 liasi:ha agito sui legami coi pallini in blu fa idrossilazione(crea OH)

e isomerizzazione CYP21A2= enzima 21 idrossilasi: ha agito sui legami coi pallini in verde

Colesterolo subisce qst reazioni nel mitocondrio e nell’ER (rivedi prima la sequenza), avvengono in tutti i tipi di cellule(granulosa,fascicolata,ecc).

Qst 2 enzimi: la deidrogenasi e idrossilasi/isomerasi

pox agire con qualsiasi ordine:1) le celule pox scegliere di prima idrossilare il C172) ,e poi idrossilare il C3 a OH,e modificare la posizione dle doppio legame(isonerizzaizone).

Oppure viceversa.Quindi da pregnolone pox passare a 17OH pregnolone(quindi ho prima idrossilato) o a progestesterone(quindi ho prima deidrogenasi e isomerizzati).

La CYP17 produce deidropiandrosterone e androsterone(ormoni sessuali) qst avviene anche nel surrene; ma una volta che si produce androsterone e deidroepiandrosterone(detto anche DEA) la via è indirizzata verso ormoni sessuali.Progesterone e pregnolone invece producono sia mineralcorticoidi e glucocroticodii.

CYP21A2= enzima 21 idrossilasi:idrossila solo quelli che hanno c21,quindi il progesterone (androsterone non ha + c21 e quindi non viene idrossilato).In qst modo ho la ramaificazione tra ormoni sessuali e [deossicorticosterone e deossicortisolo(questultimo deve rientrare nel mit per continuare rivedi prima)]

CYP11B1= 11 IDROSSILASIDal corticosterone OH viene ossidrilato e poi deidrogenao sul c18 e ho adlosterone . 18 idrossilasi può agire solo su corticosterone(cioè che non ha ossidrile sul c17).

COME FA LA CELLULA A SECGLIERE QUALE VIA METABOLICA SEGUIRE?slide 22Le zone della corteccia non sintetizzano tutti gli ormoni stereoidei.Granulosamienralcortucoidi: xk qst cellule hanno un particolare corredo enzimatico che permette loro di sintetizzare mineralcorticiid e non glucorticiodii.La zona fasciolata il contrario.

Ossidrilazione via dei glucortocidi nel ordine in cui avvengono(non hanno 18 idrossilasi): 17,21,11 -OH

Idem per mineralcorticoidi(non hanno 17 idrossilasi): 21,11,18 -OH

I surreni non usano mineralcorticoidi e glucorticoidi da essi sintetizzati:li rilasciano nel sangue e distribuiti all’organismo: li usano le gonadi ma non solo(molti tessuti periferici possieodno recettori che permettono loro di rispondere ad ormoni stereoidei).

COME CIRCOLANO:è + presente il dea nel sangue; non circola legato a una proteina di trasporto ma è presente con una solfatazione che modifica la sua solubilità; agisce su molti tessuti.

COME AGISCONO GLI ORMONI STEREOIDIEILa via classica è di legarsi a recettori intracellulari: citosolici o nucleariormone,libErato da albumina,entra neLle cellule,si lega a recettori: il legame al recettore provoca una dimerizzazIone del recettore (recettore è mantenuto monomero da legame con hsp).Se è citosolico passa nel nucleo,se è già nel nucleo resta là recettore dimerizzato agsice da fattore di trascrizione (con le diverse forme a dita di zinco ecc): si legano quindi a hormone responsive element(HRE): quindi esprime proteinegli effetti pox essere sia pos che neg.Nel genoma ci sono motli geni regolati dagli ormoni,alcuni in modo pos altri in modo neg.(bertoni non fa cosa viene trascritto dagli ormoni;).

Slide 24Glucorticodii=iperglicemizzanti

Feedback neg:regolazione su ipofisi e ipotalamo.Loop lungo e cortoGlucorticodii: il cortisolo loop lungoLoop breve: ACTH(inibisce il rilascio di CRH,quindi influsice anche sulla sintesi di aldosterone).

EFFETTI CHE CORTISOLO HA SU ORGANISMOImpatta metabolismo proteico,glucidico,lipidico.

Altri effetti: abbatte la risp immunitaria(trapianti,autoimmunità),effetti sul cervello,

effetto sull’osso(cortisolo soprrime assorbimento del Ca da intestino; inibsice la formaizone dell’osso qst spiega xk se una terapia di cortisolo epr molto tempo ha problemi di osteoporosi).

Metabolismo:prmuove la gluconeoegenesi nel fegato:promuove espressione di tutti i geni coinvolti nella gluconeogenesi fegato rilascia glucosio che ha sintetizzato nel sangue.Quando fegato rilascia glucosio in circolo,qst è sufficiente a mantenere livello ok di glicemia;se però cortisolo spinge troppa sintesi di glucosio,pancreas rilascia insulina.

Cortisolo aumenta la glicemia anche cosi:cortisolo inibisce l’espressione del GLUT4: è il trasportatore di glucosio sensibile all’insulina che si ritrova soprattutto nel muscolo.Quindi glucosio rilasciato da fegato non entra nel muscolo(muscolo è il princpale consumatore di glucosio anche a riposo)quidni aumenta glicemia,creando iperglicemia,con tutti i problemi conseguenti.

Muscolo non riesce a depositare glucosio xk non prende glucosio da glut4.Muscolo che non riesce ad assumere glucosio ricava energia degradando aa: aa va in circolo,vanno nelfegato,che li trasfroma in glucosio.

Cortisolo promuove la mobilizzazione degli acidi grassi dal tessuto adiposo.Insulina si libera a causa di iperglicemia: insulina tende invece a far depositare gli acidi grasis nell’adiposo.Insulina è + forte di cortisolo,quindi acid grassi tendono a depositarsi nel adiposo.Si crea comunque un ciclo futile: cortisolo mobilizza,insulina deposita.

Slide 26Cortisolo è antiinfiammatorio e sopressore della risp immunitarialInfiammazione è un processo che sintetizza mediatori =prostaglandine,trombossani,leucotrieni promuove vasodilatazione,permabiltà capillare,fagocitosi..Sono sintetizzati a paritre da acdo arachidonico(ha 20 C,polinsaturo).2 vie per generare mediatori:

Acido arachidonico tramite COX (cicloossigenasi) forma prostaglandine e trombossani. Acido arachidonico tramite LO=LOX=Lipossogienasi sintetizza leucotrieni: presntano 3

instaturazioni; sintetizzati molto nei leucociti.Acido arachidonico dove deriva?Non è un lipide che si conserva nelle gocce lipidie.Ma lo si conserva nei fosoflipidi di membrana.In presenza di un danno tissutale, enzimi appartenenti alla classe delle fosfolipasi A2 (PLA2) liberano l'acido arachidonico dai fosfolipidi di membrana (ove è stato esterificato), ad esempio dalla fosfatidilcolina (PC), Cortisolo inibisce la sintesi di cox e LObloccando cosi la risposta antinfiammatoria.FANS=antiinfiammatori non stereoideiUsano meccanismo diverso rispetto agli antifiammatori stereoideiInibisocno l’attività degli enzimi (e non l’espressione degli enzimi come fa acido arachidonico).Aspirina è un fans: aspirina agisce su cox,ma ne inibisce l’attività irriversibilmente: acetila il suo sito attivo e enzima è inattivo per sempre(qundi la cellula li deve risetntizzare).

RISPOSTA IMMUNITARIACortisolo inibisce rilasico di IL-Ibeta da parte del macrofago.Bloccano la comunicazione (xk bloccano le proteine che permettono qst comunicazione) tra t cell e b cell per la produzione di anticorpi.

ALDOSTERONEMeccansimo di azione lei non lo fa (è fisio,non farlo).Si connette anche al sistema renina angiotensina.Sapere che aldosterone regola il bilacio idroelettrico.

GONADOTROPINECompleta la sintesi di ormoni stereioidei.Gonadotrpine sono regolate da GNRH(rilasciato da ipotalamo): è un piccolo pepetide di 10 aa,vita media di 2,4 min.

per ottenere qst piccolo peptide,la cellula sintetizza un frammento + grande,che viene poi tagliato,per ottene GNRH.Ha piroglutammato e glicinaammide alle estremità.

Glutammato è cicliazzato: quindi maschera N temrinaleGlutammina è amminata: quindi maschera COOH (n a sinistra).

GNRH agisce con recettori accopiati a proteine G: attiva amp ciclico o fosfatidilinositolo.È associato a gq: quindi calcio e pkc.Calcio promuove il meccanismo di secrezione che fanno si che vengano rilasciati gli ormoni da ipofisi nel sangue.Ipofisi rilascia ormoni: FSH,LSH agiscono su gonadi;sono glicoproteine(anche TSH è glicoproteina;ricorda alfa e beta).

Slide 30

Slide 31I BERSAGLI DI LH E FSHHanno bersagli diversi in donna e uomo.Ma agiscono in entrambi i sessi per promuovere il differenziamento.Uomo e donna hanno tipi cellulari che rispondono uno a fsh e l’altro a lh.

LHOrmone luteinizzante.Agisce su cellule su sertoli e leiding.Lh e fsh ahnno mecanismi simili: il loro recettore è una proteina gs:incremento di amp ciclico con attivazione di pka.Pka ha un doppio meccanismo : fosforila proteine, ma può anche attivare fattori di trascrizione che vanno nel nucleo e quindi può modifcare anche la risp genica.

Nelle celule di leiding causa secrezione di testosterone.Testosteroneagisce su sertoli: testosterone ha un suo recettore nucleare nelle sertoli.Testosterone e fsh stimolano differenziamento di gonadi maschili(agendo sulle sertoli).

Slide 32Ipofisi ha rilasciato LH e FSH.LH agisce su corpo luteoFsh stimola formazione follicolo e ovulaizoneAgisocno smepre con gs e pka.Inducono anche sintesi di progesterone e estradiolo.

REGOLAZIONI slide 33Sempre feedback neg,sempre un loop breve e un loop lungo.Uomo:sertoli producono inibina,che inibisce ipofisi.Leiding producono testosterone,che inibsice ipofisi e ipotalamo.Donna:corpo luteo produce progesterone,che inibisce ipofisi (loop breve) e iopotalamo(loop lungo).Estradiolo inibisce ipofisi e ipotalamo.Estrogeno che inibisce la sua sintesi,è lo stesso che va ad attivare la sintesi di altri ormoni ipofisari: quindi estrogeno può regolare omesostasi ipotalamo-ipofisario della maggior parte delgi ormoni del nostor organismo.

Se avviene ovulazione,abbiamo invece un feedback pos.

DOVE E COME AVVIENE LA SINTESI DELGI ORMONI SESSUALI NELLE GONADI In entrambi i sess richiede + tipi di cellule.La prima parte di sintesi di ormoni stereoidei avviene in leiding,la seconda parte in sertoli,con passaggio di intermedi.

Fino a deidroepiandosterone(dea) è uguale (orignano da sintesi endogena o presi dal sangue).Dea convertito in andorstereone o andosterenediolo.Andostenedione può formare testosterone nel lieding e estradiolo.

Andost e testosterone pox essere trasferiti in sertoli.Andostretone forma estrone e poi estradiolo.

Testosterole forma estradioloE anche diidrostetestoreqst è rilasciato nel fluido dei tubuli.Estradiolo quindi ha anche un grande ruolo nello sviluppo delle gonadi maschili.

Slide 37 è uomo Si parte da androstenedione,ridotto a testosterone(chetone rid ad alcol).5alfareduttasi elimina il doppio legame,per formare diidrotestosterone.Andro e testo pox ,con aromatasi: introduce doppio legame: forma estrone se ha chetone,estradiolo se ha OH.

Estradiolo ha 2 OH quindi si chiama anche E2(estrogeno con 2 OH).

Nella donna: cellule tecali celule dela granulosa: devono prendere precursori dalle cellule tecali.

Entrambi poi producono estradiolo.Quindi donna non ha 5alfareduttasi.Ma ha aromatasi.Le aromatasi sono oggi il bersaglio di molti farmaci per combattere i tumori del seno(una volta si usavano antagonisti di estrogeni; qst nuvi inibiscono la sintesi di estrogeni andogeni,agendo da antagonisti di aromatasi).Slide 41Come eilminiano gli ormoni stereoideiNon prevede la degrdazione completa a CO2 e ATP.Xk la rottura di tutti i legami C sarebbe eccessivo.Vengono un po trattati come xenobiotici.Sono insolubili,non sono tossici(quelli fisiologici).Si cerca di renderli + solubuli: nella molecola si mettono gruppi solubili.Es estrogeno viene ossidrilato.Alla fine il composto non è molto solubile cmq.Quindi si usa la fase 2 degli xenobiotici: subiscono glucuronazione.È il fegato che metabolizza tutto ciò.Tuttti gli ormoni esogeni che prendiamo sono eliminati con qst via epatica(non vuole i dettagli nel renderli solubili,vuole solo la logica di eliminazione: cioè che non sempre è conveniente degradare a co2 e h2o la molecola).COME SEGNALANO GLI ESTROGENI? Slide 41Essendo stereoidei usano la via genomica: recettore citosolico nucleare ,che regola espressione dei geni.Accanto alla segnalazione genomica,c’è anche una segnalazione nn genomica(+ veloce di quella genomica: regola es metabolismo ecc)estrogeni attivano vie di segnalazioni brevi usano cascate delle tirosin chinasi(come citochine) quindi pi3K,mapchinasi fosforilano substrati nella cellula: attivano fattori di trascrizione che regolano espressioen genica.

MER è un recettore che agisce nella via non genomica.Mer diventa er e agisce nel nucleo.Di ER c’è il tipo beta e il tipo alfa.

GPER:Recettore a 7 eliche transmembrana associato a una proteina g di tipo gs e attiva la sintesi di amp ciclico.GPER può essere nell’ER o nella m plasmatica.

Estrogeni agiscono sulle gonadi.Ma anche molti tessuti periferici eprimono GPER e quindi rispondono agli estrogeni min 1.13 es agiscono sulle piastrine e promuovono l’aggregazione delle piastrine=rischio di trombosi.

CAMP(GS) CRH SOMATOSTATINA GHRH DOPAMINA recettori MCR(=melanocortin receptor): usati da

ACTH,MSH

TSH LH,FSH

MSH calcio

IP3 E CALCIO(GQ) TRH GnRH calcio

RECETTORI TIROSIN CHINASICI (jak,raf)

GH PROLATTINA

SOMATOSTATINA= fattore di inibizione rilasciato da ipotalamo

Inibisce il rilascio di: GH, TSH,ACTH Insulina Glucagone Gastrina Secretina VIP(vasoactive intestinal peptide)

METABOLISMO DEL CALCIONel metabolismo del calcio,sono coinvolti 3 ormoni:

Calcitonina Paratormone(PTH) vitamina D.

Dice di rivedere fisio.

Funzioni del calcio: xk forma l’osso la segnalazione cellulare la contrazione muscolare la trasmissione sinaptica=nervosai segnali eletrrici richiedono calcio partecipa nella coaugulazione del sangue calcio è un cofattore enzimatico(come altri metalli).

Sia che se ne abbiamo poco o tanto abbiamo probelmi.I problemi + grossi sono dovuti a un eccessiva conc di calcio però(ipercalcemia)Xk è difficile scendere sotto i livelli fisiologici di calcio necessari(ipocalcemia): xk interviene osteoporosi=prendo il calcio degradando le ossa,e quindi compenso la carenza di calcio.

Il calcio lo troviamo sempre insieme al fosfato.Le ossa sono una sorgente sia di calcio che di fosfato.

Funzioni del fosfato: formazione di composti ad alta energia:quali ATP,fosfocreatinina forma secondi messaggeri come inositolo fosfato componente di DNA/RNA compone i fosfolipidi di membrana costituisce l’osso,insieme al calcio usato nella fosforilazione (attivazione/inibizione) di enzimi.

CALCIUM METABOLISMLa sorgente princple di calcio dovrebbe venire dalla dieta l’assorbimento del calcio avviene nell’intestino,ed è regolato da ormoni.

I 3 ormoni calcitonina,PTH,vitamina D:regolano il metabolismo del calcio,in 3 tessuti:

ossa intestino reni

La conc fisiologica di calcemia è 2,5 mM(millimolare). I livelli di calcio devono essere regolati:--Se la calcemia supera i 2,5 mM:le cellule parafollicolari della tiroide secernono calcitonina promuove l’eliminiazione di calcio dal sangue(per riportare la calcemia a livelli normali), in diversi modi:

escreto a livello renale inibisce gli osteoclasti viene depositato nelle ossa,

Se calcemia scendente sotto i 2,5 mM, le paratiroidi secernono paratormone:che agisce sempre su osso,intetino(indirettamente),reniaumentando la calcemia:

blocca l’escrezione di calcio a livello renale attiva gli osteoclasti che effettuano osteoporosi (ma se l’assorbimento del calcio dalle ossa è

eccessivo,si hanno problemi): che libera calcio e fosfato dalle ossa. promuove l’assorbimento del calcio nell’intestinopromuovendo la sintesi di vitamina D nel rene:

xk l’assorbimento del calcio nell’intestino,è mediato da vitamina D.

IL PARATORMONEParatiroide legge la conc di calcio: se è troppa, rilascia patormone.Nel intestino,rene,ossa: slide 6esiste il recettore sensore del calcio CaSR:è una proteina G che lega il calcio: calcio si lega nel dominio extracellulare della proteina gs e attiva la sua cascata di segnalazione.La proteine G sono :

della famiglia gQ(ci sono tanti membri di proteine gG; es gq di tipo 11): attivano fosoflipasi C,chegenera diacilgicerolo,ip3: libera calcio dagli store intracellulari; attivano pkc. Pkc fosforila una serie di subtrati.

famiglia delle G-I: Inibisocno adenilato cilcasi(i= inibire) famiglia delle G-S: stimolano adenilato ciclasi (s=stimolare)

Le subunità beta e gamma della proteina G,hanno anche loro hanno una segnalazione: è molto meno nota; abbiamo meno variabilità di beta gamma rispetto ad alfa.( Vedi slide 6 a dx)

le subunità beta gamma associate a g-alfa-I attivano la pi3 chinasi(vedi pag 444 libro vecchio). G-alfa-I attiva pCHREB(fosfochreb,fattore di trascrizione): va nel nucleoe regola l’espressione

di geni: uno di questi è il gene che codifica per paratormone(PTH). Mediante il legame con G-alfa-s :il calcio attiva PLC.

Slide 7

La regolazione della secrezione del PTH è con feedback neg: se c’è sufficiente calcio nel sangue:

calcio si lega al sensore del calcio attiva PLC che inibisce la secrezione di PTH dalle paratiroidi. se il calcio non è sufficiente nel sangue:

non si lega al sensore del calcio quindi non inibisce paratiroide, e le paratoroidi secernono PTH.

Ca regola: Sia la secrezione di paratormonecon feedback neg. Sia la sua stessa sintesi con chREB)

Slide 8

PTH è rilasciato come pre-PTH.Rileggi smistamento proteine sulle slide farmacia bio(porteine che traslocano nel lume del RE,o proteineritenute nella membrana del RE: 3° portalistini).PTH possiede 2 sequenze segnale:

peptide segnale sequenza di arresto del trasferimento

in modo resta nella membrana dell’ER,e diventa una vescicola di secrezione.Vedi nella slide come perde le 2 sequenze segnale.Solo nelle vescicole di secrezione il peptide(che forma PTH) è tagliato in:

frammento biologicamente attivo= PTH attivo frammento C (non attivo)

nel sangue trovo entrami: sia PTH attivo,che frammento C.Frammento c ha una emivita + lunga di PTH attivo, ed è usato in clinica per misurare quanto pth è statosecreto.

Pth è un ormone peptidico.Agisce su osso e rene:in qst tessuti le vie di segnalaziome sono simili inzialmenteagisce con proteine G-S: interagisce con adenilato ciclasi,che sintetizza ampc.Gli effetti che PTH causa su osso e rene sono perl diversi,leggili nella slide su.

CALCITONINASi sa poco. È un antagonista di PTH.È un piccolo peptide: 32 aa.Sintetizzata dalle cellule parafollicolari.

VITAMINA D3

È una proteina Gs,xk stimola adenilato ciclasi a fare cAMP

È un ormone.SINTESI DI VITAMINA D3:si parte da colesterolo,o una forma di colesterolo che è il 7-deidrocolesterolo.7-deidrocolesterolo lo produciamo nella pelle,o lo introduciamo con l’alimentazione.

Se non abbiamo 7-deidrocolesterolo da qst 2 fonti,l’organismo lo produce a partire da colesterolo,ossidando il colesterolo..Nel cerchio indica il punto di modifica: colesterolo viene ox: si inserisce un doppo legame nell’anello.

La reaizone successva non è enzimatica.Avviene nella pelle,grazie ai raggi ultravioletti della luce del sole: basta esporsi alla luce dl sole affinchè avvegna sta reazione.Le popolazioni nordiche hanno poche ore di luce del sole,quindi hanno + carenze di vitamina D.La reazione catalizzata da raggi ultravioletti della luce,è l’apertura dell’anello B: si forma un 3° doppio legamento: è il colecalfierolo=vitamina D3 (la forma attiva della vitamina D3 è però il calcitriolo vedi + avanti).

Poi:idrossilazione di vitD3 in posizione 25(OH in azzurro).Agisce una 25-idrossilasi: è una monossigenasi.E ottengo calcidiolo o 25(OH)D3.

Poi:idrossilazione sul c1 ad opera di 1-alfa-idrossilasi: ottengo calcitriolo o 1,25(OH)2D3 :è la forma attiva di vitamina D3 che agsice su vari tessuti,in particolare rene,ossa,pancreas.Solo il fegato ha 1-alfa-idrossilasi,quindi la forma attiva di vitD è prodotta a livello renale.Calcitriolo causa in:

intestino: riassorbimento di calcio e fosfato Osso: l’effetto è mediato da PTHche causa il rilascio di Ca e P dalle ossal Reni: escrezione di calcio e fosfato.

Le reazioni di sintesi di calcitriolo avvengono in sequenze in (leggi nelle immagini): pelle fegato reni

Gli intermedi sono liberati nel sangue.2 sorgenti di D3:

La pelle produce(a partire dal colesterolo) e rilascia D3 nel sangue:è trasportata da DBP (vitamina d binding protein).

D3 tramite il sangue,giunge al fegato:che idrossila la d3 in posizione 25.Fegato rilascia calcidiolo nel sangue: è recuperato dai reni, che possiedeono la 1-alfa idrossilasiquindi la forma attiva di vitmaina d(colecalcitriolo) è prodotto a livello renale.

Dall’alimentazione: intestino rilascia D3 nel sangue

Vit D è considerata un ormone:leggi gli effetti sulla slidesu cellule immunitarie:ruolo nello sviluppo del microambiente tumorale.Qst per dire che un ormone ha anche altri effetti oltre a quello principale.

REGOLAZIONE DELLA BIODISPONIBILITA’ DELLA VIT D31) Meccanismo a feedback neg di calcitriolo:

a sx: vit d3 prodotta,inibsice la 1-alfaidrossilasi del rene; inibisce anche la produzione di PTH nelle paratiroidi;

2) Sui reni agiscono anche calcio e fosfato: agiscono sul rene nella produzione di calcitriolo.3) Inattivazione del calcitriolo:

che viene idrossilato sul C24 serve come etichetta,che indirizza la molecola all’escrezione renale tramite urine.Si può idrossilare la molecole sul c24, e quindi indirizzarla all’escrezione:

sia il calcidiolo sia il calcitriolo

Idrossilasi 24 è regolata positivamente dallo stesso calcitriolo.Qst fa si che vit d sia presente nell’organismo in conc ottimali per la sua funzione.Pox introdurre vit d con alimebtazione: riassorbita da intestino,e diventa precursore di vitd3 attiva.

COME FUNZIONA VITAMINA D

Non sapere tutta la slide.Come fa vit d a regolare i suoi fenomeni?MECCANISMO GENOMICO: (lento)calcitriolo è idrosolubile: qundi nel meccanismo di azione somiglia a ormoni peptidici.

vitD non è un ormone stereoideo,xk ha l’anello b aperto,anche se deriva da colesterolo (gli ormoni stereoidei hanno tutti i 4 anelli per essere liposolubili).possiede recettore VDR,intracellulare: qnd lega calcitriolo eterodimerizza(cioè fa dimero con acido retinoico).Acido retinoico deriva da vitA(è anche lei un ormone).Quindi il dimero entra nel nucleo,e promuove trascrizione o inibizione di trascrizione di geni specifici: essi regola il gene di PTHqnd si forma il complesso a sx ,inibisce la trascrizione del gene per PTH.

Con il complesso a dx:si sintetizzano cicline,che promuovono il differenziamento cellulare.

Effetto initore e attivatore,dipende dalla sequenze si cui si lega, ma anche dal complesso proteico che siforma.Es HDAC: è una deacetilasi del DNA.

MECCANISMO NON GENOMICO:calcitriolo si lega al recettore GPCR: promuove cascate enzimatiche(definita via non genomica,xk pkc agisce fosofirlando subtrati,non sulla trascrizione)

VITAMIN D ACTION IN ENTEROCYTES

Nell’assorbimento del calcio interviene vit d.La maggior parte sono effetti genomici: vit d promuove trascrizione del recettore TRPV6.Il recettore è un canale per ca: quindi quando è espresso nel lume intestinale,promuove ingresso di ca nell’enterocita.

Nell’entrocita c’è calbindin-D che lega il calcio2+ lo trasporta attivamente nella porzione basale,doveesiste un altro trasportatore per calcio che perette la sua uscita nel sangue.Calcio nel sangue circola libero ma soprattutto legato ad albumina.

Quando abbiamo dieta povera di calcio,è impo il riassorbimento a livello intestinale del calcio dagli alimenti.Se ho dieta ricca di calcio,calcio entra nell’enterocita con trasporto passivo(quindi senza trasportatore): meccanismo paracellulare.Non si sa ancora il ruolo di vitd3 in qst processo.

Nuove slide

METABOLISMO TESSUTI-SPECIFICIInsulinaGlucagoneIl loro grande ruolo è di regolare il metabolismo delle cellule.

Ci sono metabolismi tessuto-specifici.Vediamo solo i tessuti fondamentali.Ma tutti hann metabolismi speciali specifici delle loro funzioni.

Ci interessano:FEGATO:Funzione di assorbire le sostanze nutrienti e trasformarle in precursori utilizzabili dagli altri tessuti per il loro metabolismo energetico.Sintetizza molte proteine: quelle palsmatiche,le citochine.Ruolo nella detossificazione dell’organismo: libera organismo da azoto(come urea),prodotti di degradazione di Hb, i farmaci.È uno dei tessuti che svolge molti ruoli: quindi ha tanti metabolismi=svolge tante vie metaboliche; queste non vengono attivate contemporaneamente, ma variano in base es alla dieta che introduco: se ho dieta ricca di grassi,fegato metabolizza + grassi.Ha un ruolo diverso se sono a digiuno o no.Il fegato risponde alle variaizoni della dieta: variando il suo corredo proteico.Fegato ha grande capacità di adattamento: sa modificare il suo metabolismo 5 volte + veloce delle altre cellule.Fegato può degradare le sue proteine ed esprimerne di nuove.

PANCREAS secerne insulina e glucagone.

CERVELLO: integra tutti i segnali che organismo riceve.

ADIPOSO:funzione principale è sintetizzare e conservare i trigliceridi.Termogenesi.Adiposo è anche una ghiandola,xk produce adipochine(ormoni di tessuto adiposo): regolano l’assunzione di cibo e metabolismo:tra cui leptina e adiponectina.

MUSCOLO:effettua un lavoro meccanico.Uno dei tessuti + presenti.Abbiamo muscolo liscio,cardiaco,scheletrico.

INTESTINO: riassorbe nutrienti

SANGUE: distribuisce nutrienti

VASI LINFATICI: portano i lipidi all’intestino: i chilomicroni,trasportati nei vasi linfatici inizialmente.

Slide 3: ripassoFEGATO:METABOLISMO GLUCIDICOSiccome fegato gestisce qualsiasi tipo di nutrienti,ha metabolismo glucidico,lipidico,peptidico.Le slide li ricordano.Destino del glucosio: parte dal glucosio6p; nel fegato il glucosio entra con GLUT2(è il trasportatore insulino-indipendente).Nel fegato glucosio cosi ha una conc pari a quella ematica.Esochinasi 4(detta glucochinasi) regola l’uso di glucosio: ha elevata km per glucosio.Quindi nel fegato glucosio è fosofrilato a glucosio6p solo se nel sangue ce n’è molto.Quindi regolazione sull’uso di glucosio.Esochinasi non è inibita da glucosio6p(mentre le altre esochinasi sono inibite): qundi continua a fosfotrilare glucosio.

Glucosio 6p segue vie diverse: defosforilazione e riuscita nel sangue.

Fa glicogeno Glicolisiproduce molto acetilcoA: un po’ è usato per energia, eun po li manda all’adiposo che li

conserva come triglcierici.(situazione in cui ho appena mangiato).fegato è l’unico che sa fare corpi chetonici da acetilcoA.

via dei pentosi

METABOLISMO AMMINOACIDICO(xk al fegato arrivano aa,non proteine) slide 4 Aa derivano da nutrizione(quindi da intestino) o da tessuti perifierici(es muscolo):es stanno rinnovando proteine. Al fegato arrivano alanina e

glutammina.

Aa che fegato riceve li usa per fare proteine plasmatiche.Fegato fa porfirine. Li fanno fegato o midollo spinale. Per fare porfirine serve la glicina.Fegato fa anche ormoni: (anche citochine sono ormoni).

Aa che non servono per sintesi:sono ox: eliminazione di N che fa ureagli scheletri carboniosi,a seconda che siano glucogenici o chetogenici una parte è usata per fare energia,una parte depostata nel adiposo(con LDL).Fegato è l’unico che gluconeogensi: usa gli scheletri carbonsioni per fare glucosio lo mette in circolo,e soprattutto il muscolo lo recupera nel ciclo alanina-piruvato.

METABOSLIMO LIPIDICOAl fegato giungono a grassi in forma libera (nel sangue sempre con albumina) se derivano da mobilizzazione da adiposo.Oppure le rimanenze di LDL.

Il fegato può conservare gocce lipidiche: se ne conserva troppe,si chiama fegato grasso.

I lipidi non depositati,sono usati per fare energia.

Acetilcoa può essere usato per fare acidi biliari,corpi chetonici.

TESSUTO ADIPOSO2 tipi:biancodeposita trigliceridi.brunoxk contiene motli mit, le gocce lipidiche sono + piccole. Fa termogenesi. Soprattutto i bambini lo hano.

Fase in cui depoita trigliceridi(LDL).Oppure,a secoda delle esigenze, i trigliceridi depositati sono mobilizzati.

Per fare qst cose che richiedono energia, adipocita prende atp da:ha metabolismo glucidico se c’è glucosio a disposizione.Ha glut4 che è attivato da insulina.Insulina è un segnale che promuove la sintesi di trigliceridi.Quindi tanto glucosio=tanto atp=sintesi di trigliceridi.

Se glucosio non riesce ad entrare(xk glicemia è bassa)adiposo fa beta ox e ottiene cosi energia.

Il metabolismo proteico è ridotto(ma non assente). Anche adipocita deve sintetizzare le sue proteine.

IL TESSUTO MUSCOLARE SCHELETRICO3 stati funzionali:

a riposo in intensa attività digiuno.

Il tessuto muscolare risponde ad andrenalina: ormone dello stress che prepara i tessuti a contrazione rapida.Equivale a uno stato di digiuno: anche digiuno richiede energia. Usa anche lui adrenalina e glucagone.

A riposo.Muscolo usa a grassi e glucosio e corpi chetonici(soprattutto nel digiuno ,xk nel digiuno sono + presenti).

Per produrre energia rapida:ossidazione del glucosio.Glicolisi può essere anaerobica per un breve periodo(non + di 1 min;xk lattato fa scendere il ph),che mi produce tanto atp,e fa lattato.Quindi ,il muscolo possiede anche fosfocreatina: molecola da cui ricava energia. Ricorda esiste fosforilata o no.Quando organismo ha atp,deposita molta creatina fosfato.Se ha bisogno di energia,defosforila creatina e ottiene atp.La creatina(slide 10): la quantità di atp nella cellula muscolare.atp ha 3 picchi perché ha 3 p. fosfato inorganico e fosfocreatina.Hanno misurato in 3 situazioni diverse lo stato di fosfotilazione delle proteine del muscolo:si vede come fosfocreatina è presente nella fase d riposo,diminuisce durante l’esercizio,poi nella fase di recupero viene rigenerata.

Il pi libero ha andamento opposto a fosofcreatina.Ci dice che in attività,fosfocreatina libera pi che finisce su adp e forma atp. Poi atp è usato e libera pi.

CICLO DI CORILattato altera il ph delle cellule.Quindi rilascia lattato nel sangue. Non spende atp per mettere lattato nel sangue.Fegato recupra lattato e lo usa per farw gluconoegensi: glucosio prodotto è messo nel sangue, e assorbito dai tessuti,soprattutto muscolo.

Ciclo di cori è stato descritto inizialmente tra fegato e muscolo.Ma avviene in tutti i tessuti che fanno glicolisi anerobica: es i gruna volta differenziati,non hanno mit,quindi non pox fare fosforilazione ossidativa; il loro O2 è tutto legato a Hb(che può generare radicaliliberi). Quindi producono molto lattato quindi lattato nel sangue va al fegato che fa ciclo di cori.

IL CUOREDeve sempre battere.Ha un metabolismo aerobio:fa molta fosforilazione ossidativa.Dipende qundi da glucosio,ma può usare anche corpi chetonici e acidi grassi(sempre aerobio).

CERVELLOPer coordinare i segnali che riceve, ha bisogno di far funzionare i potenziali d’azione:prodotti dalla pompa sodio-potassio che è atp dipendente.Per fare atp usa solo glucosio: quindi ne ha sempre bisogno. Se qst non c’è,usa i corpi chetonici.Il fegato mantiene i livelli di glicemia basali soprattutto a beneficio del cervello e delle altre cellule,come i gr,che dipendono strettamente da glucosio.

Slide 15IL SANGUEServe a veicolare gli ioni metallici,ormoni,prodotti(sia metaboliti che prodotti d scarto), le proteine plasmatiche.Le principali cellule del sangue sono gr,leucociti,piastrinei gr e piastrine non hanno nuclei, e quindi dipendono dal sangue.

Sldie 16Tutto ciò che gli organi riversano e recuperano dal sangue.

COORDINAZIONE DEL METABOLISMO ENERGETICOSlide 18Mantenimento della glicemia.Dice cosa succede se glicemia si abbassa:effetti neurologici,morte dell’individuo(xk non ha energia a sufficienza).Gli ormoni che regolano glicemia:

insulina glucagone adrenalina

qst 3 meccanismo rapido con fosforilazione.Cortisolo meccansimo genomico.

Glicemia promuove la secrezione degli ormoni. Slide 19 effetti degli ormoni

Slide 20Insulina e glucogone sono sintetizzati da pancreas.Adrenalina da midollare surrenale.Cortisolo da corticolare surrenale.

INSULINAInsulina su glicemia ha

Effetti diretti indiretti

Insulina può sia regolare metabolismo xk fa entrare glucosio nelle cellule(ipoglicemizzante xk glucosio entra nelle cellule): xk attiva i recettori glut(non è che li attiva, ma ne provoca la traslocazione in membrana,dalle vescicole presenti all’interno della cellule);

insulina attiva anche enzimi che fosforilano in modo rapido una serie di enzimi coinvolti nel metabolismo;

insulina ha anche effetti genomici,quindi modificare il corredo di enzimi. Insulina segnala a organismo la disponibitlià di substrati,e promuove la biosintesi: xk indica che

ho materiale di partenza e energia.

GLUCAGONE E ADRENALINAEffetti fisiologici simili:

inibiscono biosintesi stImolano produzione di energia usando specifici subtrati: glucagone segnala che glucosio è

scarso; le cellule devono produrre atp; e dice ai tessuti che pox ottenere energia da composti che non sn glucosio,di lasciare il glcusoio x i tessuti che pox usare solo glucosio.

Adrenalina indica che serve energia per uno stress a breve termine: quindi non è dipendente da glicemia.

Cortisolo: in caso di stress prolungato,si sintetizza cortisolo.INSULINAStesso meccanismo di sintesi di paratormone:sintetizzato come pre-propeptide,in vescicole.Rimosso il peptide C,che rimane nelle vescicole.Insulina è composta da 2 catene unite da ponti di sofuro.Sono le cellule beta del pancreas(le alfa fanno glucagone)che sintetizzano insulinapancreas endocrino.(pancreas esocrino sintetizza enzimi digestivi).

Slide 22Insulina secreta quando aumenta glicemia.Le cellule beta del pancreas hanno glut2: quindi se esprimono glut2,quando glucosio entra nella cellula,la conc nella cellula uguale e quella ematica.Hanno esochiansi 4: qundi glucosio è fosofrilato solo se glicemia è alta glucosio usato in glicolisi e si faatp: qst atp nel citosol agisce da inibitore per un canale di potassio(che serve a mentenere la polarità della membrana); se canale potassio è chiuso,la membrana di depolarizza che promuove l’apertura dei canali per Ca: ca quindi entra nella cellula,dal sangue.Il calcio serve per promuovere tutti i meccanismi di secrezione: es di insulina.Calcio viene ache liberato dai depositi intracellulari sempre per promuovere secrezione di insulina.

Qnd glucosio scende,esochinasi non fosforila +,non si produce + tanto atp,canale potasso non è + inibito,non si ha + ingresso di calcio,e quindi non si ha + secrezione di insulina.Slide 23Canali per K+Sono 4 sur1 e 4 ..Sono bersagli farmacologici per curare il diabete 2 (1 è insulino-dipendente xk pancreas non producono + insulina,xk le cellule beta son distrutte xk sono riconosciute come cellule non self,si manifesta nei bambini; 2 è insulino-INdipendente xk non risponde + a insulina quando il glucosio sale,le cellule beta non liberano abbastanza insulina): i farmaci forzano al secrezione di insulina agendo sui canali per K+.

Diabete= elevata glicemia pag 388 alpha test

DIABETE 1 DIABETE 2Insulino DIPENDENTE Insulino INDIPENDENTELe cellule beta del pancreas sono distruttue xk sono riconosciute come non self,e quindi si ha carenza di insulina

Insulina è prodotta,ma i tessuti sono insensibili ad essa.

Serve iniettare insulina Non serve iniettare insulina (‘indipendente’)Si manifesta nei bambini È il 90% delle forme di diabete nell’adulto

Tutte le cellule conservano un po’ di lipidi(ma soprattutto adiposo) e glicogeno(quindi fanno gliconeogenesi,ma soprattutto fegato).

Solo fegato fa gluconeogenesi.BIOCHIMICA 15 DICEMBRE Slide 24

STATO NUTRITOInsulina: metabolismo di un organismo nutrito,o da fase di assorbimento. Xk il rilascio di insulina si verfifica dopo un pasto.Anche gli aa,promuovono il rilascio di insulina da parte del pancreas( e non solo il glucosio come già visto).La magg parte dei nutrienti(aa,glucosio) giungono al fegato con il sistema portale.Il 60% del glucosio ematico viene raccolto dal fegato; il 40% resta in circolo ed è usato dagli altri tessuti.Insulina comunica a fegato che siamo in uno stato nutrito: il glucosio che entra nel fegato,attiva cascateenzimatiche(pkb) e glucosio diventa glicogeno.Glucosio che entra è in eq con quello ematico,quindi molto elevato.5 mM è il valore di glicemia basale.Dopo mangiato si può arrivare a 200 -300 mM di glicemia: dipende da cosa si è mangiato.Ogni cibo ha il suo indice glicemico:è il tempo necessario per far salire glicemia e rilasciare insulina (indice glicemico non è misura delle calorie: ma della velocità di assorbimento del glucosio contenuto negli alimenti).Glicemia elevata supera km della glucochinasi: parte del glucosio entra in glicolisimodo che il fegato usa per recuperare energia.Con alta glicemia,parte del glucosio nel fegato entra anche nel ciclo dei pentosi(nelal slide non c’è),ma non è una via metabolica regolata da insulina.Quando insulina stimola glicogeno sintesi,allo stesso tmepo avviene anche un inibizione della glicogenofosforilasi.(QUANDO SI PRENDE UNA VIA METABOLICA,ALLO STESSO TEMPO SI BLOCCA ANCHE LA VIA OPPOSTA).

Quando il glicogeno è sufficiente,smette la glicogenosintesi.Glucosio quindi va tutto in glicolisi: si produce tanto acetilcoAsi accumulano,xk krebs satura; questi acetilcoA sono usati dunque per la sintesi degli acidi grassi al contempo è quindi inibita la beta ox.Questi acidi grassi si accumulano nelle LDL che il fegato sintetizza,e invia le LDL al tessuto adiposo che accumula i trigliceridi.Le LDL pox anche essere recuperate dal muscolo a riposo: che può usare gli acidi grassi a scopo energetici con beta ox.

Se ho mangiato tante proteine:il fegato fa sintesi proteica: fegato sintetizza il 90% delle proteine plasmatiche,LDL(che contiene proteine),fattori di crescita(es eritropoietina).Una piccola quota di aa è ox per ottenere in energia.L’eccesso di aa è degradato nel ciclo dell’urea: sono gli aa che sono andati in circolo e che alle cellule non servono.

Ammoniaca è l’unica sorgente di N dell’organismo: quindi fegato usa NH3 anche per la sintesi dei composti azotati: quali ammine bioattive(surrene fa le ammine bioattive: adrenalina,noradrenalina).Fegato usa N anche per sintesi dei citocromo: ricorda c’è molto citp450 nel fegato che usa per le detossificazioni.

Glucosio va nel fegato,tessuto adiposo: adiposo ha GLUT4,qundi usa glucosio SOLO con alta glicemia,grazie ainsulina.

Anche muscolo ha GLUT4: un po’ di glucosio va in glicolisi,un po’ lo usa per fare glicogenoATP prodottoserve a rigenerare la creatina fosfato.Muscolo può recuperare anche gli aa:che usa per la sintesi delle proteine muscolari,deve rigenerarle; non avendo bisogno di usare gli aa come fonte energetica,li usa per le sintesi.

Oltre agli organi mostrati,anche le altre cellule dell’organismo effettuano glicolisi,beta ox;in genere gli acidi grassi sono risparmiati per essere conservati nel adiposo(l’uomo accumula le risorse per prepararsi a peridoi di diguno).

Sldie 25Insulina inibisce gluconeogenesi,e il fegato è l’unica che la fa.

IL DIIGUNOBreveprocesso fisiologico: periodi che intercorrono tra l’assunzione di cibo; il + lungo è il periodo notturno.Prolungatose dura + giorni;

nei 2 periodi si attivano processi fisiologici diversi.

Il probelma del diiguno:bisogna tenere la glicemia nei livelli basali: 5,5 mM per manetere le funzionalità dell’organismo.Se scende sotto questo valore,l’organismo muore.

Le cellule riducono il consumo di glucosio per manetere la glicemia;per produrre ATPsi usano gli a grassi, e i corpi chetonici.Anche se non mangiamo per 40 gg,ci sono meccansimi di compensazione per cui la glicemia rimane a livelli basali.Aumentano i corpi chetonici: acetoacetato,betaidrossibutirrato.

Gli acid grassi mobilizzati dal adiposo restano cost.

Slide 26 mostra i cambiamenti nel sangue nel diigiuno.

Nel digiuno pancreas rilascia glucagone: una diminuzone del glucosio stimola pancreas che rilascia glucocagone:se c’è glucosio,pancreas non rilascia glucagone; se manca glucosio,non c’è + l’inibizione, e quindi glucagone è rilasciato.

Come insulina,anche glucagone è conservato in vescicole.

Anche aa sono in grado di stimolare pancreas a rilasciare glucagone.Glucagone stimola l’organismo a consumare le sue riserve.

Glucagone mantiene normale la glicemia, e cambia i metabolismi dei tessuti:da metabolismo glucidico,gli organi assumono un metabolismo lipidico.uno dei primi effetti sul fegato,è sul metabolismo glucidico: fegato smette di usare glucosio per scopi energetici degli epatociti; ma tutto il glucosio che contiene e produce lo mette a disposizione ai tessuti dipendenti da glucosio(cervello,gr,il cuore).Il glucosio che il fegato contiene è: glucosio da glicogeno che degrada, e glucosio che sintetizza nuovo(i precursori per sintetizzarlo li recupera dai prodotti che possono diventare piruvato: gli aa,es alanina del muscolo,può essere convertita in piruvato; e gli aa glucogenici: pox essere proteine del fegato stesso,ma poco;la gran parte degli aa usati da fegato derivano dalla distruzione delle proteine muscolari.Quindi glucagone degrada le proteine muscolari: gli aa giungono al fegatoe li usa per fare glucosio.Nello stesso tempo sono inibite la sintesi di glicogeno.

I tessuti che possono usare altre sorgenti energetiche oltre al glucosio,sono stimolate a non usare glucosio,dal glucagone: proprio xk glucagone cambia il loro metabolismo.Es gli acidi grassi vengono molto mobilizzati dal adiposo(con le lipasi attivate da glucagone ecc ricorda giugnono al fegato legate ad albumina).

Fegato si procura ATP per la sintesi di glucosio,dall’ox di acidi grassi; in misura minore dall’ox degli aa.Le ox causano accumulo di acetilcoA,xk krebs è saturonel fegato diventano corpi chetoniciche costituiscono una forma alternativa di glucosio per cervello,muscolo,cuore ecc.

I prodotti di scarto tornano al fegato,che li converte in glucosio.

Le proteine plasmatiche il fegato continua a farle;gli aa che giungono al fegato,hanno N e quidni ciclo dell’urea c’è sempre.Anche ciclo dei pentosi c’è sempre,xk anche a digiuno le cellule continuano a dividersi.La slide 27 indica solo gli effetti del glucagone.

Mostra come fegato smette di usare glucosio.Fegato mette glucosio in circolo.Degradazione di glicogeno e sintesi di glucosio non avvengono contemporaneamente.Quindi queste 2 fonti di glucosio agiscono in tempi diversi.Dopo 4 ore dal pasto glucosio esogeno è tutto consumato.Fegato quindi comincia a rilasciare glucosio da glicogeno: nel periodo di una notte il glicogeno del fegato viene tutto consumato.Dopo 12 ore di digiuno,il glucosio dal glicogeno finisce.Quindi ora è + impo la gluconeogenesi: soprattutto per il cervello. Ma fegato può farlo entro dei limiti; dopo 16 giorni di diiguno la quantitò di glucosio sintetizzata diminuisce.

Vedi nella tabella le fasi.Anche il rene può fare gluconeogenesi:ma solo nella fase 4,cioè dopo molti giorni di digiuno.Glicogeno vedi come viene esaurito subito e non riusciamo + a ricrearlo.

Slide 29Slide 28

Slide 31IL DIGIUNO PROLUNGATOÈ quello che si ha dopo 2-3 giorni di digiuno.Se non si introduce + cibo,la sintesi di metaboliti per mantenere la glicemia:si demoliscono le proteine muscolari (gli anoressici hanno i muscoli degradati)fegato usa questi aa,xk ossidarli a fare ATP e il loro scheletro è usato per fare glucosio.Glicogeno ovviamente è già finito.Si fa sempre ciclo dell’urea x eliminare N degli aa degradati dal muscolo.

Si mobilizzano anche gli acidi grassi.Il fegato ox gli a grassi; e aceticoA diventa corpi chetonicisono impo,e la loro conc ematica sale: si parla di chetoacidosi,xk sono molecole acidesi altera il ph del sangue.

Differenze con digiuno a breve temrine: chetoacidosa è scarsa e non nodifica ph ematico. Si degradano poche proteine. Ed è il glucosio del glicogeno il principale rifornitore del glucosio.

Molti delgi effetti dell’epinfrina sono simili a quelli del glucagone:ma si attivano non in risposta a nutrizione e digiuno,ma sono rilasciati per preprare organismo ad un attività imminente.

Muscolo che prevede di contrarsi,degrada glicogeno: glucosio lo mette in glicolisi(e non in circolo come il fegato).

EFFETTO DEL DIABETE DI TIPO 1 SUL METABOLISMOInsulino-dipendente:a causa di una risposta autoimmunitaria,le cellule pancreatiche rilasciano poca insulina.Quindi dopo un pasto,glicemia elevata glucosio resta in circolo e non viene usato dalle cellule.E senza insulina,le cellule con GLUT4 non assumono glucosio.Glicemia elevata ha anche effetti sistemici: probelmi di vista,probelmi nella circolazione(gonfiore degli arti inferiori,cancrea) ecc.

Anche pancreas ha GLUT 4:quindi glucosio non entra nel pancreas, e non inibisce il rilascio di glucagone; quindi pancreas continua a rilascia glucagone,nonostante la glicemia elevataabbiamo quindi una situazione simile al digiuno prolungato.Fegato continua ad usare gli a grasis e a produrre motli corpi chetonici che mette in circolo(essendo molti,se non vengono usati,li troviamo anche nelle urine).L’organismo quindi consuma il tessuto adiposo che ha, e i corpi chetonici; e non usa il glucosio.

Acetoacetato e betaidrossibutiraato troviamo nel sangue.betaidrossibutirrato si decarbossila spotaneamente formando acetoatetato: è eliminato con la respirazione(conferendo alito acido come alcol) e urina.

Il diabete può essere causato da difetti mitocondriali delle cellule beta.Fosforilazione ossidativa difettosa blocca la secrezione di insulina.Ricorda secrezione insulina.Nei pazienti diabetici ci sono difetti di fosfotilazione ossidativa: se non funziona quidni,si produce meno ATP,e quindi i canali del K non vengono bloccati= non avviene la secrezione di insulina.

REGOLAZIONE DELLA MASSA CORPOREACi sono 2 teorie:teoria glucostatica: nota da molto. Ipotalamo regola il metabolismo glucidico e il comportamento sulla base delle fluttuazione della glicemia.Ipotalamo ha cellule che presentano recettore per insulina: quindi insulina segnala a ipotalamo,e ipotalamo rilascia fattori quali ormoni stereoidiei.Teoria lipostatica: + recente. Ipotalamo controlla le riserve e il metabolismo del grasso e l’appetito,ricevendo segnali dalle riserve di grasso (adiposity signal). leggi slide. Segnali del tessuto adiposo=sono gli ormoni rilasciati dal tessuto adiposo=detti adipochine:

La sua concentrazione in circolo è funzione della adiposità Agisce direttamente sui neuroni dei centri ipotalamici Variazione della concentrazione delle adipochine hanno un effetto diretto sul bilancio

energetico,intervenendo sul comportamento alimentare e sul consumo energetico.

leptina è l’ormone che è il segnale dal tessuto adiposo.

Il gene che codifica per leptina è OB. Il suo recettore si chiama DB.Ci sono 2 gruppi di topi:uno ha mutazioni per gene leptina,uno per recettore di leptinahanno effetti simili.I topi + grassi sono quelli che hanno gene o recettore di leptina mutato.Nell’uomo regola poco l’assunzione di cibo,ma ha + un ruolo di adattare le cellule periferiche in condizione di scarsità di cibo.Quindi nell’animale e uomo è diverso.

Slide 38Il tessuto adiposo nel 94 si è scoperto che è in grado di sintetizzare adipochine:

leptina adiponectina

LEPTINALa quantità di leptina nel sangue dipende dalla quantità di adiposo presente nell’organismo: + grasso abbiamo=+ leptina nel sangue.2 sono i tessuti su cui agisce leptina:sistema nervosoazione definita centrale: agisce su ipotalamo.Tutti i nutrienti che non sono usati dall’organismo,giungono al fegato e diventano trigliceridi(cosi l’uomoconserva nutrienti per gli stati di digiuno).Tessuti periferici: azione periferica. con 2 azioni diverse:Amenta ox a grassi : sia per produrre energia,sia per produrre calore(si fa per consumare gli a grassi in eccesso).

LEPTINA E INSULNA SONO SEGNALI DI ADIPOSITA’Anche la secrezione di insulina dipende dalla massa grassa,agendo sulla insulinemia basale .+ adiposita= + secrezione di letpina ma anche di leptina

Sia leptina che insulina agiscono su recettori in nuclei PV dell’ipotalamo.

Insulina agisce direttamente nel cervello,inibendo l’appetito:la distruzione selettiva di insulin signaling nel cervello,induce iperfagia e obesità.

DIFFERENZE INSULINA-LEPTINA Insulina ha emivita di 3 minha valori + fluttuanti xk dipende dalla glicemia(assunzione di

cibo,attività fisica,stress) ma l’ampiezza delle variazioni dipende dalla adiposità.Insulinemia: = la secrezione di insulina,dipende dalla adiposità viscerale (+ abbondante nel maschio;costituisce maggiro rischio di patologie associate alla obesità)

Leptina emivita di 45 min.Leptinemia: = la secrezione di leptina,dipende dalla adiposità subcutanea (+ abbondante nelle femmine)

SECREZIONE DI LEPTINA

+ è grande è l’adiposo=,+ leptina ho in circolo.Dipende anche se sono in stato nutrito o in stato di digiuno.Nel digiuno ho una secrezione minore di leptina; è + secreta in uno stato nutrito(in cui ho appunto + riserve di acidi grassi nel tessuto adiposo,che vengono invece consumate nel diiguno).

Norepinefrina inibisce sempre la secrezione leptina; ma il segnale + forte nello stato di digiuno.Insulina stimola secrezione leptina;il segnale è + forte nelo stato nutrito.

La secrezione di leptina rè regolata non solo dall’adiposità,ma anche dal flusso energetico dell’adipocita.Ovvero in caso di bilancio energetico negativo,letpina cala in modo + rapido della adiposità.

LA SEGNALAZIONESTATO NUTRITO:

insulna alta,ho in circolo aa e glucosio.Attraverso la classica via attivata da insulina,insulina attiva MTORC1:

ha effetti a breve termine sul comportamente delle cellule con s6k che è una chinasi; ma può anche promuovere effetti genomici: si promuove la trascrizione della leptina.

AMPK(amp chinasi) fosforila substrati ed è regolata da AMP (NON fosforila AMP; fosofrila altro).AMPK si attiva nella fase di digiuno: xk ho tanto AMP nella cellula (ho consutato ATP e non ho + nutrientida ossidare).

Insulina blocca AMPK (insulina è rilasciata in stato nutrito).AMPK blocca Mtorc1= blocca la via di sintesi di leptina. Quindi insulina promuove la sintesi di leptina.

Catecolamine (epinefrina e norepinefrina) iinibiscono mtorc1,e qundi bloccano la sintesi di leptina.

Tutto questo sistema è regolato anche da estrogeni e glucocorticoidi: effetti simili a quello dello stato nutrito promuovono sintesi di leptina.

Se ho nutrienti,ho ATP: e quidni non si attiva AMPK.

LEPTINA slide 43Il suo segnale centrale= al snc: regola l’assunzione di cibo: cioè regola la fame.Adiposo rilascia leptina nel sangue: arriva al cervello. Il nucleo arcuato del ipotalamo sente leptina: stimola ipotalamo a rilasciare segnali di tipo simpaticoche agiscono sul tessuto adiposo: questi segnali sono norepinefrinache agisce sul adiposo,bloccando lasintesi di leptina.Leptina informa il cervello dell’abbondanza di tessuto adiposo.

Slide 44

Letpina regola l’assunzione di cibo,il metabolismo,fisiologia endocrina.ESITO NETTO DI LEPTINATessuto adiposo rilascia leptina,ma regola anche i livelli di insulina presenti.Insulina e leptina agiscono su cervello.

Cervello ha vie cataboliche(glicolisi ecc) e anaboliche(biosintesi ecc). Se attivo le sue vie cataboliche: la risposta che cervello manda alla periferia è

di bloccare l’assunzione di cibo. E di aumentare l’ox dei nutrienti

Se invece nel cervello si attivano le sue vie anaboliche, in periferia stimola: l’assunzione di cibo, e di bloccare la spesa energetica.

+ alimenti=+ adiposo=+ leptina=nel cervello dice di bloccare l’assunzione di cibo= e di consumare le riserve dell’organismo.

Sldie 46COME FA LEPTINA A REGOLARE I METABOLISMINel cervello esistono vie:

oressigeniche: inducono la fame anoressigeniche: inibiscono la fame

gli oressigenicii producono neuropeptide Y. gli anoressigenici producono MSH.

Leptina ha recettore su entrambe le cellule.Se letpina si lega agli anoressigenici, la stimola a produrre MSH,che agisce sui neuroni, e il segnale è mangia meno e consuma di +.Il segnale è trasferito in periferia.

Adiposo quindi diminuisce e diminuisce anche leptina in circolo.Quindi leptina non inibisce + oressigenici(che normalmente inibisce vedi la fig): oressigenici quindi producono neuropeptide Yche agisce sullo stesso neurone, e danno il segnale di mangiare di + e consumare di meno.

COME FUNZIONA INSULINA A REGOLARE I METABOLISMI

Porta lo stesso messaggio di leptina.Insulina stimola anoressigenico e inibisce oressigenico.Quando è assente,non inibisce oressigenico,e quindi il cervello mi dice che ho fame..

Insulina e leptina si potenziano uno con l’altro.Slide 55Collaborano xk leptina e insulina attivano le stesse vie di trasduzione del segnale.Anche leptina ha recettore tirosinchinasico:è un monomero; il legameno con leptina promuove la dimerizzazione del recettotre (insulina recettore invece è semrpe un dimero).Entrambe attivano IRS2: quindi se ho sia insulina che leptina il segnale è + forte.

Slide 46Ci sono anche altri ormoni che regolano l’appetito e quindi l’assunzione di cibo.Agiscono sempre sulle vie oressigeniche e anoressigeniche.Sono gli ormoni grelina(secreto da stomaco) e peptide YY (secreto da intestino).Agiscono solo sulla via oressigenica:

grelina stimola la via oressigenica = ho fame PYY inibisce via oressigenica= non ho fame

Grelina ha un ritmo di secrezione;è secreta quando lo stomaco vuoto,ed è il segnale che il cervello capisce come’ho fame’.Se sono abituata a mangiare sempre alla solita ora,sento lo stomaco vuoto 20 min prima circa che giunga l’ora del pasto.

Slide 49LA GRELINAGrelina ha 2 modi di funzionamento:

rilasciata nel sangue e quindi poi agisce sulle cellule dell’ipotalamo. agisce tramite vie nervose.

La segnalazione di riempimento dello stomaco,rilascia segnal nervosi che sono percepiti da NTS(nucleo del tratto solitario): che segnala ai nuclei ipotalamici.

Ci sono 2 recettori per la grelina: uno noto,e che non centra con regolazione dell’appetito,ma promuove sintesi di ormone della

cresccta. Dell’altro recettore invece non si sa molto,ma è coinvolto con l’appetito. È un GPCR,accoppiato a

Gs.

Grelina agisce tramite proteina Gq.

Slide 56LEPTINA REGOLA IL TESSUTO ADIPOSO xk:

Promuove l’ossidazione delle sostanze (presenti nel’organismo: quindi lipidi,glicogeno ecc) Ma agisce anche aumentando la sintesi di termogenina nel tessuto adiposo bruno: in questo

modo stimola l’ox degli acidi grassi(quindi il loro consumo) producendo calore.

leptina agisce tramite AMPK.

Le vie attivate da leptine nel cervello,sono opposte a quelle che leptina attiva in periferia: es se nel cervello promuove la vie cataboliche in periferia promuove anabolismo, e vice.