appunti biochimica

BIOCHIMICA - Introduzione e Fondamenti

• Studia struttura, funzione, reazioni e regolazione delle molecole biologiche.
• Elementi principali: H, C, N, O. Il carbonio è il 60% del peso secco cellulare.
• Legami chimici: interazione attrattiva tra atomi. Ionico (differenza elettronegatività >1.7), Covalente (condivisione elettroni, differenza elettronegatività <1.7). Legami deboli (idrogeno, van der Waals).
• Gruppi funzionali e loro caratteristiche.
• L'acqua: idrofile, idrofobe, micelle, ionizzazione, pH e sistemi tampone (ematico CO2/HCO3-, cellulare proteine/istidina).

BIOMOLECOLE e Proteine

• Carboidrati: funzioni strutturali, energetiche, informazionali.
• Lipidi: ruoli energetici, strutturali, informazionali.
• Proteine: ruoli strutturali, trasporto, catalitici, informazionali.
• Acidi nucleici: conservazione e trasmissione informazioni.
• Reazioni chimiche cellulari: ossido-riduzione (catabolismo/anabolismo), scissione/formazione legami, riarrangiamenti, trasferimento gruppi, condensazione/idrolisi.
• Proteine: 4 livelli strutturali (primaria, secondaria, terziaria, quaternaria). Metodi di studio (cristallografia raggi X, spettroscopia NMR).
• Protein folding: processo di ripiegamento, molten globule, chaperoni molecolari (heat shock proteins, chaperonine). Misfolding disease (fibrosi cistica, Alzheimer, Parkinson).
• Strutture secondarie: α-elica (destrogira, 3.6 residui/giro, 5.4Å passo), β-foglietto (zig-zag, legami H, parallelo, antiparallelo), β-turn (glicina, prolina).
• Collagene: triplice elica, idrossiprolina (vitamina C dipendente, scorbuto), legami crociati. Biosintesi del collagene.
• Proteine per ossigeno: Mioglobina (accumulo O2, alta affinità, P50=2 Torr). Emoglobina (trasporto O2, 4 subunità, gruppo eme, Fe2+, allosterismo, Effetto Bohr, 2,3-bisfosfoglicerato). Emoglobinopatie (anemia falciforme, talassemie).

Enzimi e Metabolismo Energetico

• Termodinamica: spontaneità dei processi (energia libera di Gibbs). Reazioni esoergoniche/endoergoniche.
• Enzimi: catalizzatori biologici, abbassano energia di attivazione. Cinetica enzimatica (Michaelis-Menten, Lineweaver-Burk, Km, Vmax, Kcat). Regolazione (temperatura, pH, inibitori competitivi/incompetitivi/non competitivi, allosterismo, modificazioni post-traduzionali, taglio proteolitico).
• Vitamine: precursori coenzimi (idrosolubili B, C) o funzioni fisiologiche (liposolubili A, D, E, K). Es. NAD+, FAD, CoA, TPP, PLP, FH4, biotina, lipoico, B12.
• Metabolismo: catabolismo (esoergonico) e anabolismo (endoergonico). Vie irreversibili.

Principali Vie Metaboliche

• Glicolisi: citosolica, 10 reazioni, 2 ATP netti, 2 NADH. Fasi preparatoria e recupero. Fermentazione lattica/alcolica. Effetti Warburg/Pasteur.
• Gluconeogenesi: sintesi glucosio ex novo (fegato, rene). Bypasses per reazioni irreversibili.
• Via dei pentoso fosfati: produzione NADPH e Ribosio 5P.
• Catabolismo acidi grassi (β-ossidazione): nel mitocondrio, shuttle carnitina. Produzione acetil CoA, FADH2, NADH. Corpi chetonici.
• Biosintesi acidi grassi: citosolica, malonil CoA, NADPH.
• Biosintesi colesterolo: mevalonato pathway, HMG-CoA reduttasi.
• Catabolismo amminoacidi: transaminazione, deaminazione, ciclo dell'urea. Glucogenici/Chetogenici.
• Biosintesi nucleotidi: vie de novo e di salvataggio. Purine/pirimidine.

Segnalazione Cellulare e Metabolismo d'Organo

• Segnalazione ormonale: tipi di comunicazione (endocrina, paracrina, autocrina). Recettori (canali ionici, GPCR, RTK). Secondi messaggeri (cAMP, cGMP, Ca++/calmodulina, IP3/DAG). Kinasi/Fosfatasi.
• Regolazione glicemia: Insulina (ipoglicemizzante, sintesi glicogeno, glicolisi, lipogenesi). Glucagone (iperglicemizzante, glicogenolisi, gluconeogenesi, lipolisi). Adrenalina (stress). Diabete (tipi, complicanze).
• Metabolismo d'organo: Fegato (centro metabolico, detossificazione, glucosio, lipidi, amminoacidi). Muscolo (ATP, fosfocreatina, glicolisi, aerobico/anaerobico, fibre rosse/bianche, mioglobina, cuore). Sistema nervoso (glucosio dipendente, neurotrasmettitori, potenziale d'azione). Visione (fotorecettori, rodopsina, trasduzione segnale). Fotosintesi (luce, buio, cloroplasti, pigmenti, fotosistemi).