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V° Lezione

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B
biochimicacorsoa
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Gradienti e trasporto di membrana
DIFFUSIONE FACILITATA
TRASPORTO ATTIVO
TRASPORTO PASSIVO
Trasporto attivo e facilitato
….e l’acqua?????
Le aquaporine (AQP) sono una famiglia di proteine canale che facilitano il flusso molto veloce delle molecole d'acqua all'interno o all'esterno delle cellule di specifici tessuti che richiedono questa capacità (tubuli prossimali, eritrociti, membrane dei vacuoli delle cellule vegetali). Il trasporto dell'acqua, è un trasporto passivo, cioè senza dispendio energetico, infatti, il passaggio dell'acqua da una parte all'altra della membrana, avviene secondo gradiente di concentrazione favorevole.
Acquaporina
Il citoscheletro e le strutture ad esso correlate Lo scheletro delle cellule è costituito da microtubuli, microfilamenti e filamenti intermedi Il citoscheletro è costituito da una rete di fibre proteiche di sostegno. Subunità di actina Microfilamento 7 nm Subunità fibrosa 10 nm Filamento intermedio Microtubulo 25 nm Subunità di tubulina I microfilamenti di actina permettono alle cellule di cambiare forma e di muoversi. I filamenti intermedi rinforzano la cellula e tengono bloccati alcuni organuli. I microtubuli conferiscono rigidità alla cellula e svolgono funzione di ancoraggio per gli organuli e di guida per i loro movimenti.
Actina, tubulina e DNA in fibroblasti di topo
Membrane biologiche Struttura base della membrana Tutte le membrane contengono proteine e lipidi, ma in proporzioni variabili. Ad es. la mielina, che isola le fibre nervose, è formata dal 18% di proteine e dal 76% di lipidi; La membrana mitocondriale interna è formata per il 76% da proteine e solo per il 24% da lipidi. Le membrane plasmatiche di globuli rossi umani e murini contengono uguali percen- tuali di lipidi e proteine (43,52% e 44,49%) rispettivamente.
Lipidi e sclerosi multipla
V° Lezione
14 I trigliceridi (detti anche grassi) Ac. oleico Acido butirrico Grassi di origine vegetale liquidi a temperatura ambiente (es. olio di oliva, olio di semi) Grassi di origine animale solidi a temperatura ambiente (es. burro, lardo, grasso animale) Sono costituiti da una molecola di glicerolo + 3 catene di acidi grassi Sono rappresentati dai comuni grassi ed olii. Rappresentano una fonte energetica superiore rispetto ai carboidrati Si accumulano nel tessuto adiposo (grasso sottocutaneo). Svolgono anche la funzione di isolante termico.
In tutti i casi, questi polimeri naturali sono costituiti da unità monomeriche costituite da composti organici I quattro gruppi base di molecole biologiche sono: Le proteine sono, tra i quattro, di gran lunga i più diffusi Le unità monomeriche delle proteine sono gli amminoacidi Ci sono 20 diversi -amminoacidi che sono generalmente incorporati nelle proteine
Le proteine e gli acidi nucleici sono polimeri Le macromolecole sono costruite collegando insieme unità strutturali definite MONOMERI Proteine 20 amminoacidi 4 basi nucleotidiche Acidi nucleici
Ciò che differenzia i vari tipi di nucleotidi è - il tipo di zucchero RIBOSIO O DESOSSIRIBOSIO -la base azotata PURINICA O PIRIMIDINICA I nucleotidi che formano l’RNA contengono come zucchero il ribosio I nucleotidi che formano il DNA contengono come zucchero il desossiribosio OH H ribosio 2-deossiribosio DNA ed RNA
18 ACIDI NUCLEICI (DNA e RNA) Catene lineari (polimeri) costituiti da una sequenza di nucleotidi. I nucleotidi sono le unità fondamentali degli acidi nucleici e sono costituiti da: 1) zucchero a 5 atomi C (ribosio o desossiribosio) 2) gruppo fosfato 3) base azotata Le basi azotate sono 4: adenina (A) guanina (G) timina (T) uracile (U) citosina (C) purine pirimidine
Legami covalenti fosfodiesterici tra deossiribosi e gruppi fosfati determinano la formazione del singolo filamento Singolo filamento terminale 5’ terminale 3’ legame fosfodiesterico I terminali del filamento sono differenti ( 5’ e 3’)
Accoppiamenti tra basi azotate Guanina Citosina Base guanina-citosina (tre legami idrogeno) deossiribosio deossiribosio Adenina Timina Base adenina-timina (due legami idrogeno) deossiribosio deossiribosio
Doppio filamento I due filamenti polinucleotidici sono complementari e antiparalleli Le basi sono situate perpendicolarmente all’asse del doppio filamento
2) Trascrizione e traduzione del DNA L’informazione genetica per la sintesi proteica è conservata nel DNA sotto forma di un codice (il codice genetico) in cui la sequenza delle basi determina la sequenza degli aminoacidi nella proteina codificata. DNA RNA proteina trascrizione traduzione
23 Nel processo di trascrizione, viene usato uno dei 2 filamenti di DNA come stampo per la sintesi di RNA messaggero (mRNA). Nel mRNA la timina è sostituita dall’uracile. Il processo di trascrizione avviene nel nucleo. Trascrizione mRNA viene trasferito nel citoplasma nel reticolo endoplasmatico rugoso in corrispondenza di strutture specializzate dette ribosomi. La sequenza di mRNA viene decodificata o “tradotta”. Ogni tripletta di nucleotidi (codone) è riconosciuta da un tRNA che possiede una tripletta complementare (anticodone) ed un aminoacido (AA). La concatenazione di AA dà origine ad una catena polipeptidica. Traduzione
V° Lezione
Il codice genetico
AMINOACIDI ESSENZIALI Sono NON ESSENZIALI Gli altri Leucina Isoleucina Valina Serina Triptofano Fenilalanina Lisina Metionina Arginina ESSENZIALI = devono essere introdotti con gli alimenti. L’organismo non li sintetizza
La natura degli aminoacidi
PRODUZIONE E ELIMINAZIONE DI H+
Legge della elettroneutralità nel plasma Alb- Cl2 Lactate SO4 --, OH-, others PO4 K+ Mg++,Ca++ H+ La legge della elettroneutalità afferma: In una soluzione acquosa la somma di tutte le cariche positive (cationi) deve equivalere alla somma di tutte le cariche negative (anioni). Nota che tutti i cationi nel plasma sono ioni forti tranne H+: solo questo può variare in risposta alle variazioni degli anioni. Invece molti degli anioni mostrati sono ioni deboli e qindi la loro carica puo cambiare.
I TAMPONI DEL SANGUE I tamponi sono sali di acidi deboli che in soluzione sono capaci di legare gli idrogenioni H+ I tamponi del sangue non rimuovono gli H+ ma annullano il loro effetto in maniera temporanea I principali tamponi del sangue sono le proteine, in particolare l’emoglobina, (presente negli RBC) e lo ione bicarbonato (presente nell’ECF). Mentre I tamponi semplici diventano rapidamente inefficaci (dopo che hanno legato l’ H+), il bicarbonato continua a svolgere la funzione tampone perche’ l’acido carbonico, viene rimosso dal processo della respirazione Una parte della CO2 prodotta dal metabolismo dei vari tessuti penetra all’interno dei globuli rossi dove, grazie alla catalisi promossa dall’enzima anidrasi carbonica, reagisce con l’acqua per produrre acido carbonico: CO2 + H2O H2CO3 L’acido carbonico si dissocia poi attraverso la seguente reazione: H2CO3 + H2O HCO3 - + H3O+
Meccanismi che limitano e/o correggono modificazioni della concentrazione idrogenionica nell’organismo Sistemi tampone  Sistema di prima difesa verso le alterazioni acido-basiche + trasporto acidi e basi verso gli apparati escretori (rene e polmone) Rene  eliminazione acidi fissi (e basi) Polmone  eliminazione acidi volatili (CO2) derivanti dal metabolismo dei nutrienti o dal tamponamento di acidi da parte del bicarbonato
Finalità dei sistemi che concorrono all’equilibrio acido-base: mantenimento omeostasi idrogenionica
Controllo del pH intracellulare La maggior parte delle funzioni cellulari è svolta o regolata da proteine; L’attività delle proteine è notevolmente influenzata dalla conformazione che esse assumono; che è strettamente dipendente dalla presenza di gruppi carichi; è estremamente importante che la concentrazione dei protoni sia finemente regolata entro limiti molto ristretti in ogni soluzione fisiologica,intra-ed extracellulare.

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  • 9. Il citoscheletro e le strutture ad esso correlate Lo scheletro delle cellule è costituito da microtubuli, microfilamenti e filamenti intermedi Il citoscheletro è costituito da una rete di fibre proteiche di sostegno. Subunità di actina Microfilamento 7 nm Subunità fibrosa 10 nm Filamento intermedio Microtubulo 25 nm Subunità di tubulina I microfilamenti di actina permettono alle cellule di cambiare forma e di muoversi. I filamenti intermedi rinforzano la cellula e tengono bloccati alcuni organuli. I microtubuli conferiscono rigidità alla cellula e svolgono funzione di ancoraggio per gli organuli e di guida per i loro movimenti.
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  • 14. 14 I trigliceridi (detti anche grassi) Ac. oleico Acido butirrico Grassi di origine vegetale liquidi a temperatura ambiente (es. olio di oliva, olio di semi) Grassi di origine animale solidi a temperatura ambiente (es. burro, lardo, grasso animale) Sono costituiti da una molecola di glicerolo + 3 catene di acidi grassi Sono rappresentati dai comuni grassi ed olii. Rappresentano una fonte energetica superiore rispetto ai carboidrati Si accumulano nel tessuto adiposo (grasso sottocutaneo). Svolgono anche la funzione di isolante termico.
  • 15. In tutti i casi, questi polimeri naturali sono costituiti da unità monomeriche costituite da composti organici I quattro gruppi base di molecole biologiche sono: Le proteine sono, tra i quattro, di gran lunga i più diffusi Le unità monomeriche delle proteine sono gli amminoacidi Ci sono 20 diversi -amminoacidi che sono generalmente incorporati nelle proteine
  • 16. Le proteine e gli acidi nucleici sono polimeri Le macromolecole sono costruite collegando insieme unità strutturali definite MONOMERI Proteine 20 amminoacidi 4 basi nucleotidiche Acidi nucleici
  • 17. Ciò che differenzia i vari tipi di nucleotidi è - il tipo di zucchero RIBOSIO O DESOSSIRIBOSIO -la base azotata PURINICA O PIRIMIDINICA I nucleotidi che formano l’RNA contengono come zucchero il ribosio I nucleotidi che formano il DNA contengono come zucchero il desossiribosio OH H ribosio 2-deossiribosio DNA ed RNA
  • 18. 18 ACIDI NUCLEICI (DNA e RNA) Catene lineari (polimeri) costituiti da una sequenza di nucleotidi. I nucleotidi sono le unità fondamentali degli acidi nucleici e sono costituiti da: 1) zucchero a 5 atomi C (ribosio o desossiribosio) 2) gruppo fosfato 3) base azotata Le basi azotate sono 4: adenina (A) guanina (G) timina (T) uracile (U) citosina (C) purine pirimidine
  • 19. Legami covalenti fosfodiesterici tra deossiribosi e gruppi fosfati determinano la formazione del singolo filamento Singolo filamento terminale 5’ terminale 3’ legame fosfodiesterico I terminali del filamento sono differenti ( 5’ e 3’)
  • 20. Accoppiamenti tra basi azotate Guanina Citosina Base guanina-citosina (tre legami idrogeno) deossiribosio deossiribosio Adenina Timina Base adenina-timina (due legami idrogeno) deossiribosio deossiribosio
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  • 22. 2) Trascrizione e traduzione del DNA L’informazione genetica per la sintesi proteica è conservata nel DNA sotto forma di un codice (il codice genetico) in cui la sequenza delle basi determina la sequenza degli aminoacidi nella proteina codificata. DNA RNA proteina trascrizione traduzione
  • 23. 23 Nel processo di trascrizione, viene usato uno dei 2 filamenti di DNA come stampo per la sintesi di RNA messaggero (mRNA). Nel mRNA la timina è sostituita dall’uracile. Il processo di trascrizione avviene nel nucleo. Trascrizione mRNA viene trasferito nel citoplasma nel reticolo endoplasmatico rugoso in corrispondenza di strutture specializzate dette ribosomi. La sequenza di mRNA viene decodificata o “tradotta”. Ogni tripletta di nucleotidi (codone) è riconosciuta da un tRNA che possiede una tripletta complementare (anticodone) ed un aminoacido (AA). La concatenazione di AA dà origine ad una catena polipeptidica. Traduzione
  • 26. AMINOACIDI ESSENZIALI Sono NON ESSENZIALI Gli altri Leucina Isoleucina Valina Serina Triptofano Fenilalanina Lisina Metionina Arginina ESSENZIALI = devono essere introdotti con gli alimenti. L’organismo non li sintetizza
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  • 29. Legge della elettroneutralità nel plasma Alb- Cl2 Lactate SO4 --, OH-, others PO4 K+ Mg++,Ca++ H+ La legge della elettroneutalità afferma: In una soluzione acquosa la somma di tutte le cariche positive (cationi) deve equivalere alla somma di tutte le cariche negative (anioni). Nota che tutti i cationi nel plasma sono ioni forti tranne H+: solo questo può variare in risposta alle variazioni degli anioni. Invece molti degli anioni mostrati sono ioni deboli e qindi la loro carica puo cambiare.
  • 30. I TAMPONI DEL SANGUE I tamponi sono sali di acidi deboli che in soluzione sono capaci di legare gli idrogenioni H+ I tamponi del sangue non rimuovono gli H+ ma annullano il loro effetto in maniera temporanea I principali tamponi del sangue sono le proteine, in particolare l’emoglobina, (presente negli RBC) e lo ione bicarbonato (presente nell’ECF). Mentre I tamponi semplici diventano rapidamente inefficaci (dopo che hanno legato l’ H+), il bicarbonato continua a svolgere la funzione tampone perche’ l’acido carbonico, viene rimosso dal processo della respirazione Una parte della CO2 prodotta dal metabolismo dei vari tessuti penetra all’interno dei globuli rossi dove, grazie alla catalisi promossa dall’enzima anidrasi carbonica, reagisce con l’acqua per produrre acido carbonico: CO2 + H2O H2CO3 L’acido carbonico si dissocia poi attraverso la seguente reazione: H2CO3 + H2O HCO3 - + H3O+
  • 31. Meccanismi che limitano e/o correggono modificazioni della concentrazione idrogenionica nell’organismo Sistemi tampone  Sistema di prima difesa verso le alterazioni acido-basiche + trasporto acidi e basi verso gli apparati escretori (rene e polmone) Rene  eliminazione acidi fissi (e basi) Polmone  eliminazione acidi volatili (CO2) derivanti dal metabolismo dei nutrienti o dal tamponamento di acidi da parte del bicarbonato
  • 32. Finalità dei sistemi che concorrono all’equilibrio acido-base: mantenimento omeostasi idrogenionica
  • 33. Controllo del pH intracellulare La maggior parte delle funzioni cellulari è svolta o regolata da proteine; L’attività delle proteine è notevolmente influenzata dalla conformazione che esse assumono; che è strettamente dipendente dalla presenza di gruppi carichi; è estremamente importante che la concentrazione dei protoni sia finemente regolata entro limiti molto ristretti in ogni soluzione fisiologica,intra-ed extracellulare.