L22_AA2013-14_Biochimica_Lezione3

Università degli Studi Kore di Enna
Facoltà di Scienze Motorie e del Benessere
CdL in “Scienze delle attività motorie e sportive”
Biochimica
Domenico Ciavardelli - Ph.D.
email: [email protected]
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Biomolecole.
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•Golgi 
distribuzione
delle proteine
sintetizzate dai
ribosomi
(trafficking)
•Il nucleo
contiene DNA
Riproduzione
•Nucleolo geni
codificanti RNA
ribosomiale 
sintesi proteica
•Reticolo
endoplasmatico
ruvido 
modifiche posttraduzionali
delle proteine
•Lipidi
•Carboidrati
•Reticolo
endoplasmatico
liscio 
lipogenesi
•Lisosomi 
digestione
intracellulare
mediante enzimi
idrolitici
•Mitocondri 
centrali
energetiche
•Acidi nucleici
•Proteine
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Acidi Grassi:
acidi carbossilici a catena di alchilica di varia
lunghezza con eventuali INSATURAZIONI (doppi legami).

ω

Palmitato
(carbossilato dell’acido palmitico,
C16:0)

:
Gli acidi grassi possono essere
classificati:
1) Dal punto di vista chimico in acidi
grassi a catena breve, media o
lunga.
2) Dal punto di vista nutrizionale in
acidi grassi ESSENZIALI (ω6 e
ω3) e NON ESSENZIALI (C16:0,
C18:0, C18:1).
O:
C
Gruppo carbossilico deprotonato
(carbossilato).
O:
stabilizzazione del prodotto di
dissociazione acida che risulta
favorita.
-
C
O:
:
Oleato
(carbossilato dell’acido oleico, RISONANZA degli elettroni
carica negativa delocalizzata 
C18:1 n-9)
I simboli n-9 o ω9 indicano che il
doppio legame si trova a 9 atomi di
carbonio dal carbonio ω
-
: :
O:
:
la molecola in tale regione è planare e
più rigida rispetto ad un acido garsso
insaturo).
:
Doppio legame
(insaturazione 
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Gli acidi grassi sono esterificatiLipidi.
Glicerolo: poli-alcol; unità costitutiva di
TRIGLICERIDI e FOSFOLIPIDI
GRUPPI
ESTEREI
•Il colesterolo è precursore
di ormoni steroidei e acidi
biliari
Colesteril estere
Trigliceride
GRUPPO
FOSFOESTEREO
Fosfolipide
(principali componenti
delle membrane cellulari)
(1-Stearoil, 2-linoleil, 3-palmitoil
glicerolo)
Gli acidi grassi possono condensare
con il glicerolo generando mono-, die triacilgliceroli caratterizzati dalla
presenza rispettivamente di 1, 2 e 3
legami esterei.
Saponificazione degli
esteri degli acidi
grassi: Idrolisi
Alcalina della frazione
saponificabile (esteri
degli acidi grassi) 
Es.: Trigliceridi
X=H, R
 Riserva energetica
•Lipidi
strutturali
O
Il colesterolo è
presente nelle cellule
come colesterolo
libero (funzione
alcolica non
esterificata) o come
colesteril estere
derivante dalla
condensazione con
acidi grassi.
O
+
H2 C
O
R
O
HC
OH
HC
OH
+
+ Na O
O
O
C
H2
O
O
R
NaOH
R'
O
H2 C
Na O
R''
C
H2
OH
R'
Saponi
(Sali degli
acidi grassi)
+
Na O
R''
•Nell’organismo l’idrolisi del legame estereo avviene grazie all’azione di
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ENZIMI. Questo processo è indispensabile all’utilizzo degli acidi grassi Biochimica-Lezione 1
come SUBSTRATI ENERGETICI.
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Per approfondimenti dell’ argomento trattato :
Cap. 13 (Par. 1-5) dal testo “Chimica, Biochimica e
Biologia Applicata”, M. Stefani e N. Taddei, Zanichelli.
Cap. 5 del testo “Biochimica per le Scienze Motorie”, A. Di
Giulio, A. Fiorilli, C. Stefanelli, Casa Editrice Ambrosiana.
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Carboidrati: costituiti da carbonio idrogeno e ossigeno.
HO
1
Gruppo
chetonico
O
2
HO
3 HC OH
HO
5
C
H
4C
H
O
OH
OH
D-fruttosio
(un chetoesoso)
O
C1
OH
HO 3C H
H 4C OH
OH
H 6C OH
H
D-glucosio
(un aldoesoso)
Emichetale
(derivato dalla reazione
INTRAMOLECOLARE
di un gruppo chetonico
con il gruppo alcolico in
posizione 5. Il gruppo
C=O si trasforma in
C-O-H).
•Ricordare che il CARBONILE è un sito
elettrofilo suscettibile di ATTACCO
NUCLEOFILO.
•L’OSSIDRILE ha proprietà nucleofile
grazie ai doppietti elettronici non condivisi
dell’ossigeno.
Emiacetale (derivato
6
H 2C OH
H 5C
OH
OH
Struttura Furanosica: ciclo a 5.
H 2C 6
H
2
CH
3
HO
CH 4
5 HC
Gruppo
aldeidico
H2
C
6
CH 2
H2
1C
CH 2OH
5C
20
H
21C
4
H
OH
OH C
22
3
H
2
O
H
H
C 1
C
OH
OH
dalla reazione
INTRAMOLECOLARE
di un gruppo aldeidico
con il gruppo alcolico in
posizione 5. Il legame
C=O si trasforma in
C-O-H ).
Struttura Piranosica: ciclo a 6.
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D-Glucosio
H
C1
Gruppo aldeidico di un aldoesoso (planare)
O
H 2C OH
HO
C H
3
H 4C OH
H 5C OH
H 6C OH
•Il gruppo ossidrilico in posizione 5
reagisce con il gruppo aldeidico per dare
un emiacetale ciclico (ATTACCO
NUCLEOFILO).
H
Mutarotazione.
•Il gruppo carbonilico e’ planare:
l’attacco nucleofilo puo’ avvenire da una
parte o dall’altra del piano e dar luogo a
due STEREOISOMERI ciclici
-D-glucosio
-D-glucosio
Anomeri: differiscono per la configurazione del C1
(atomo di carbonio
anomerico)
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emiacetale o emichetale con il gruppo funzionale ossidrilico
Reazione del gruppo funzionale
monosaccaridica 
di un’altra molecola
Formazione di ACETALE o CHETALE  LEGAME O-GLICOSIDICO 
OLIGOSACCARIDI e POLISACCARIDI.
OH
H 6
4
H
5
Emiacetale
O
4
HO
3
2
H
1
3
H
5
H2O
Addizione nucleofla -Eliminazione (Disidratazione)
O
1
3
H
H
Altri disaccaridi importanti:
•Saccarosio
•Lattosio
H
HO
HO
H
- D-Glucosio
H2O
Idrolisi.
4
OH
2 OH
H
- D-Glucosio
OH
O
1
OH
H 6
H
5
HO
H
OH
H
OH
O
H
HO
H 6
Alcool
H
H 6
2 OH
4
OH
H
5
O
H
2 OH
O
Acetale
OH
HO
3
H
Ricordare la configurazione del legame
glicosidico per tali disaccaridi.
1
H
Maltosio
D-glucopiranosil- (1, 4)--D-glucopiranosio
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Legame glicosidico nei principali polisaccaridi.
Legame  1-4
Glicogeno
Il legame glicosidico  richiede enzimi come le
CELLULASI che non sono espressi nei
vertebrati. Ad esempio i ruminanti dipendono
dalla flora microbica presente nel rumine capaci
di scindere il legame beta-glicosidico
producendo glucosio.
Legame  1-4
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Per approfondimenti dell’ argomento trattato :
Cap. 12 dal testo “Chimica, Biochimica e Biologia Applicata”,
M. Stefani e N. Taddei, Zanichelli.
Cap. 4 del testo “Biochimica per le Scienze Motorie”, A. Di
Giulio, A. Fiorilli, C. Stefanelli; Casa Editrice Ambrosiana.
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Proteine
DNA e proteine
sono associate e
legate tra loro
Cromosoma
Cromosomi omologhi
Cromatina
Istoni
DNA
NUCLEOSOMA
CROMATINA
Nucleosomi
CROMATINA
Cromatina: Complesso
SUPRAMOLECOLARE di DNA e
proteine (ISTONI).
CROMOSOMA
CELLULA
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CELLULE SOMATICHE  DIPLOIDI (2n): cellule che contengono
due cromosomi di ogni tipo.
CELLULE GERMINALI APLOIDI (n): contengono un
cromosoma di ogni coppia di omologhi.
Nell’uomo il numero diploide è 46 e il numero aploide è 23
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Trisomia 21:
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Fasi del ciclo cellulare:
1) G1,
2) S (replicazione del DNA),
3) G2,
4) M.
a) MITOSI
Omologhi
Cromatidi
fratelli
Diploide
Diploide
Separazione dei
cromatidi fratelli
Omologhi
b) MEIOSI
Cromatidi
fratelli
Chiasma Separazione degli
omologhi
Diploide
Aploidi
Meiosi I
Meiosi II
Ciclo cellulare mitotico e meiotico (A) Nella mitosi, le cellule diploidi duplicano i cromosomi durante la fase
S. I cromatidi fratelli sono separati durante la fase M in modo da produrre cellule diploidi figlie. (B) Nella
meiosi, la replicazione del DNA è seguita da due fasi di separazione dei cromosomi definite meiosi I e meiosi
II. Durante la fase I, i cromosomi omologhi (mostrati in rosso e blu) sono segregati in poli opposti nella
cellula. I cromatidi fratelli vengono ulteriormente separati nella fase di meiosi II con la formazione di gameti
aploidi differenti.
Marston, A. L. et al. Meiosis: cell-cycle controls shuffle and deal. Nature Reviews Molecular Cell Biology
2004; 5: 984.1
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Dogma centrale della biologia molecolare: due diverse rappresentazioni.
DNA
Reticolo
endoplasmatico
Mitocondrio
Replicazione
del
DNA
Ribosomi
Nucleolo
Nucleo
Membrana
cellulare
Citoplasma
Ribosomi
Cellula eucariotica
DNA
Nucleo
Trascrizione:
Sintesi di RNA
Cromosoma
Cromatina
NUCLEO
Trascrizione
Traduzione:
Sintesi proteica
Enzima
Doppia elica del DNA
PROTEINE
RNA messaggero
RNA messaggero
Membrana nucleare
Nucleo
Citoplasma
RNA messaggero
Ribosoma
Proteina
Traduzione
CITOPLASMA
Membrana
nucleare
Doppia elica del DNA
•
•
a)
b)
c)
•
Ribosoma
Coinvolge nucleo e citoplasma.
Proteina
Prevede:
la REPLICAZIONE del DNA,
la TRASCRIZIONE del DNA in RNA,
la TRADUZIONE del RNA in proteine.
Dopo la traduzione le proteine subiscono un processo di MATURAZIONE che
prevede MODIFICAZIONI POST-TRADUZIONALI necessarie affinché la
specifica proteina possa esplicare la propria funzione ed avviene nel RETICOLO
ENDOPLASMATICO RUGOSO e nell’APPARATO DEL GOLGI.
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Acidi Nucleici.
Legame N-glicosidico tra
base azotata e monosaccaride
Monomeri: NUCLEOTIDI
costituiti da una base azotata,
ribosio o deossiribosio e
gruppo fosfato.
NUCLEOSIDI: base azotata e
ribosio.
Legame
diestereo.
fosfo
Ribosio
H2N
N
N
H
Adenina
O
O
N
N
Deossiribosio
N
N
H
NH
NH
N
Guanina
NH2
NH2
N
H
Timina
O
N
N
H
O
Citosina
PURINE
PIRIMIDINE
OSS.: URACILE: base azotata pirimidinica contenuta nei nucleotidi
dell’acido nucleico (RNA) e precursore della timina.
Identificare i siti
di formazione di
legame
d’idrogeno.
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Due filamenti di DNA interagiscono formando una doppia elica.
Timina
Adenina
Citosina
Guanina
OSS.: al contrario del DNA caratterizzato da una struttura più
complessa dovuta all’interazione di due filamenti, le struttura delle
molecole di RNA è costituita da un unico filamento e presenta
elevata variabilità a seconda del tipo di RNA: RNA messaggero
(mRNA), RNA ribosomiale (rRNA) e RNA transfer (tRNA) che
aasolvono a differenti funzioni nel processo di traduzione.
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Per approfondimenti dell’ argomento trattato :
Cap. 16 (Par. 1-7) e 19 dal testo “Chimica, Biochimica e
Biologia Applicata”, M. Stefani e N. Taddei, Zanichelli.
Cap. 7 del testo”Biochimica per le Scienze Motorie”, A. Di
Giulio, A. Fiorilli, C. Stefanelli; Casa Editrice Ambrosiana.
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Proteine: sequenza di ammino acidi (20 AA standard) legati
mediante un legame ammidico (legame peptidico).
Esempio:
formazione del dimero della glicina
Stabilità e planarità del legame ammidico
O
*
glicina
glicina
O
R'
n
NH
R
O
*
*
R
R'
NH
+
n
*
O
RISONANZA
delocalizzazione
del
doppietto non condiviso dell’azoto
carattere di doppio legame. Per lo stesso
motivo le ammidi, pur contenendo azoto,
non sono basiche.
Diglicina
La glicina è l’amminoacido più semplice. La sua catena
Le catene laterali si dispongono in
laterale è infatti costituita da un atomo d’idrogeno.
direzione opposta rispetto al legame
Legame peptidico
ammidico: MINIMO INGOMBRO
STERICO
Amminoacidi legati attraverso legami
peptidici consecutivi costituiscono la
struttura primaria di una proteina.
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Amminoacido 1
Amminoacido 2
Amminoacido 3
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I 20 AMINOACIDI ORDINARI (STANDARD)
*AA
Alanina
Ala
A
Leucina*
Leu
L
Arginina
Arg
R
Lisina*
Lys
K
Asparagina
Asn
N
Metionina*
M
Ac. aspartico
Asp
D
Fenilalanina*
Me
t
Phe
Cisteina
Cys
C
Prolina
Pro
P
Glutamina
Gln
Q
Serina
Ser
S
Ac. Glutamico
Glu
E
Treonina*
Thr
T
Glicina
Gly
G
Triptofano*
Trp
W
Istidina
His
H
Tirosina
Tyr
Y
Isoleucina*
Ile
I
Valina*
Val
V
F
non sintetizzabili dall’
dall’organismo, definiti essenziali
In generale gli amminoacidi possono essere classificati:
1) Dal punto di vista nutrizionale in ESSENZIALI e NON ESSENZIALI.
2) Dal punto di vista metabolico in GLUCONEOGENICI e CHETOGENICI.
3) Sulla base delle proprietà
proprietà chimiche della catena laterale.
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Gruppo carbossilico: a
seconda del pH può
dissociare generando un
carbossilato carico
negativamente.
Gruppo amminico primario: a
seconda del pH può dissociare
generando un’ammina
protonata carica
positivamente.
Gruppo alcolico e tiolico
possono generare i loro
derivati (esteri, tioesteri,
disolfuri) 
MODIFICAZIONI POSTTRADUZIONALI
La natura delle catene laterali degli AA costituenti un peptide o
una proteina determinano le loro proprietà chimico fisiche:
a) polarità (idrofilia o lipofilia).
b) carica della proteina a specifici valori di pH
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Gruppo acido
Tutti gli AA, a prescindere dalle caratteristiche della
catena laterale, contengono un gruppo carbossilico ed un
gruppo amminico in posizIone alfa rispetto al carbossile.
Tali gruppi in acqua possono dare rispettivamente
dissociazione acida e basica. Essendo, però, gli acidi
carbossilici e le ammine acidi e basi deboli, la loro
dissociazione dipende e varia con il pH della soluzione.
1) pH molto acidi  l’ammina è protonata (dissociazione
basica con formazione di ione AMMONIO), l’acido
carbossilico è indissociato (dissociazione inibita
dall’elevata concentrazione di ioni H+)  carica netta
positiva..
2) pH leggermente acido, neutro o leggermente basico:
l’ammina è protonata (dissociazione basica) e l’acido
carbossilico è deprotonato (CARBOSSILATO)  carica
netta nulla.
3) pH molto alcalini: ammina deprotonata (dissociazione
basica inibita dall’elevata concentrazione di ioni OH-) e
acido carbossilico dissociato  carica netta negativa.
O
R

OH
NH 2
Gruppo basico
Forma zwitterionica
(carica netta = 0)
O
O
H
O
H
OH
+
NH3
pH acido
O
H
O
+
NH3
NH2
pH basico
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Funzioni delle proteine
- catalizzatori (enzimi)
- trasportatori (es. emoglobina: trasportatore di ossigeno, albumina: trasportatore di
molecole lipofile, proteine di membrana che regolano l’influsso-efflusso di metaboliti e
ioni)
- ormoni (regolatori del metabolismo, es. insulina e glucagone, ormoni rispettivamente
ipo- ed iper-glicemizzanti)
- anticorpi (immunoglobuline deputate alla difesa dell’organismo contro virus e batteri)
- elementi contrattili (es. actina e miosina)
- elementi strutturali (es. collagene, elastina, cheratine)
- trasmettitori di segnali chimici (recettori di membrana)
- materiali di riserva (caseina, ovalbumina)
- modulatori dell’espressione dei geni (attivazione o repressione dell’espressione genica)
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Struttura delle Proteine
Carbossi terminale
a) Struttura Primaria:
legame polipeptidicosequenza amminoacidica
Legami
d’idrogeno
N terminale
Gruppo carbonilico
dell’ammide
Gruppo NH
dell’ammide
b) Struttura Secondaria
Legami
d’idrogeno
-elica:
la catena
amminoacidica si avvolge in
modo elicoidale
Avvolgimento casuale:
Piccole porzioni della
catena ricche di prolina
e glicina che non hanno
una struttura definita e
connettono le porzioni
la catena amminoacidica si ripiega disposte in modo
ordinato
Foglietto 
e porzioni di sequenza
si dispongono parallelamente
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Interazione
idrofobica
Foglietto 
c) Struttura Terziaria
organizzazione spaziale di struttura
primaria e secondaria nella
singola molecola proteica
 Stato NATIVO
Avvolgimento
casuale
Ponte
disolfuro
Scheletro
polipeptidico
Legame
d’idrogeno
-elica
Ponti disolfuro
tra due residui Cys
Ponte
disolfuro
d) Struttura Quaternaria
Interazione tra due o più catene polipeptidiche
nel proprio stato nativo
Legame ionico
intramolecolari alla base
della struttura terziaria
Interazioni
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La funzione di una proteina dipende da temperatura o da pH
Attività enzimatica
Attività enzimatica
Es.: Catalisi enzimatica: l’attività di un catalizzatore proteico dipende
da T e pH ed è massima solo a specifici valori di tali variabili.
Temperatura (°C)
pH
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Denaturazione: perdita dell’attività
Proteina nativa attiva
Proteina denaturata
La denaturazione può essere reversibile.
Infatti la proteina tende ad assumere la struttura più stabile  minima energia della forma
nativa.
Fenomeni di aggregazione della forma denaturata può rendere il processo irreversibile.
•Effetto della T: rottura dei legami di idrogeno intramolecolari nel
caso delle catene peptidiche singole e intermolecolari nel caso dei
sistemi polipeptidici.
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•Effetto del pH: alterazione dello stato di carica della proteina e
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quindi delle interazioni ioniche che si instaurano nella struttura
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terziaria.
Per approfondimenti dell’ argomento trattato :
Cap. 14 dal testo “”Chimica, Biochimica e Biologia Applicata”,
M. Stefani e N. Taddei, Zanichelli.
Cap. 6 del testo”Biochimica per le Scienze Motorie”, A. Di
Giulio, A. Fiorilli, C. Stefanelli; Casa Editrice Ambrosiana.
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Struttura quaternaria: l’emoglobina, una proteina di trasporto.
L’emoglobina (Hb) è costituita da 4 catene peptidiche, e da un gruppo non
proteico, il gruppo prostetico ferro-protoporfirina IX (EME) legato alla
proteina. La parte proteica è definita apo-globina.
Hb  struttura quaternaria .

2 catene  e 2 catene  .
Emoglobina
moglobina fetale (HbF)
HbF) 
2 catene  e 2 catene .
Modello molecolare di Hb. Le lettere maiuscole indicano segmenti di -elica
(8 segmenti per ciascun monomero, lettere dalla A alla H). Il gruppo
prostetico EME è rappresentato in rosso].
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Funzione: trasporto di O2 ai tessuti
Globuli rossi
Ossigeno
dai polmoni
Ossigeno
rilasciato
ai tessuti
L’atomo di Fe
nello stato
d’ossidazione 2+
lega O2
2+
Molecole di
emoglobina
Ossigeno legato
all’emoglobina
Il ferro ossidato (Fe3+) non lega l’ossigeno.
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Mioglobina
Una sola molecola peptidica 
struttura terziaria
Localizzazione: tessuti muscolari
Un unico gruppo prostetico EME
Anche la mioglobina è capace di
legare O2 ma non può essere
considerato un trasportatore di O2
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Funzioni della struttura globinica
- Riducono la probabilità di ossidazione di Fe2+ (ferroso) a
Fe3+ (ferrico);
- creano un sito attivo idrofobico,
idrofobico in cui si lega O2*;
- proteggono l’eme da molecole che possono competere
con O2 (Es.: CO, monossido di carbonio).
*la
solubilità di O2 nel plasma è circa 10-4 M. L’affinità
dell’emoglobina per O2 permette di ottenere una
concentrazione di O2 10-2 M nel sangue pari alla
pressione parziale PO2 nell‘atmosfera.
Ricordare: la quantità di un gas può essere espressa
mediante la propria pressione parziale
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Il trasporto reversibile di O2 attuato da Mb ed Hb:
curve di saturazione.
•curva di saturazione di Mb (funzione
PO2 sangue venoso
iperbolica)
iperbolica e di Hb (funzione sigmoidale)
sigmoidale
•in ascissa : pressione parziale di O2 (PO2;
mmHg)
•in ordinata: saturazione Y= frazione di
siti leganti l’ossigeno occupata da molecole
di O2 (varia da zero (tutti i siti vuoti) a uno
(tutti i siti occupati)).
*
Il parametro P50 esprime la PO2 alla quale il
50% dei siti è occupato (Y=0,5).
P50
Pressione di O2 (PO2, torr)
PO2 del sangue venoso equivale a PO2 dei
tessuti
PO2 del sangue arterioso/polmoni
equivale a PO2 = 100torr
*Aumento progressivo della pendenza della curva di
saturazione aumento progressivo dell’affinità di
Hb per O2.
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Allosterismo (modificazione della struttura quaternaria)
•Regolazione allosterica (allosteria; allosterismo) è la regolazione di un enzima
o di una proteina mediata da una molecola detta effettore, che svolge tale
funzione legandosi presso il sito allosterico.
• Il legame dell'effettore modifica la struttura terziaria della proteina e
altera l’affinità per il substrato modulando positivamente o negativamente la
funzione della proteina.
•L’emoglobina è una proteina allosterica la cui struttura quaternaria viene
modificata dal legame di O2.
O2
•O2  Effettore positivo
• L’aumento progressivo della
PENDENZA della curva di saturazione
di Hb può essere spiegato con il
progressivo aumento dell’affinità per O2
di Hb parzialmente saturata:
L’effetto cooperativo del legame con O2 induce una
il legame con la prima molecola
modificazione della struttura
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di O2 determina un aumento
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dell’affinità di Hb per O2
Domenico Ciavardelli
La curva di saturazione per Mb
ha una pendenza più elevata già a
ridotte PO2
L’affinità di Mb per O2 è più
elevata rispetto a quella di Hb 
la mioglobina è completamente
saturata a valori inferiori di PO2
rispetto a quelli del sangue
venoso  Mb non cede O2 legato
al tessuto
Quindi Mb non è un
trasportatore di O2 ma ha un
importante ruolo nel rifornire il
muscolo di O2 durante attività
anaerobiche
PO2 sangue venoso
*
P50
Pressione di O2 (PO2, torr)
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Effettori o modulatori allosterici negativi di Hb: H+, CO2, acido 2,3 bis-fosfoglicerico (2,3
BPG)
BPG  interazioni deboli con i rispettivi siti allosterici (non con i siti di legame di O2)
O2
 diminuzione dell’affinità di Hb per O2.
Azione di H+ sull’affinità di Hb per O2
H+ è un affettore allosterico negativo di Hb  Effetto del pH sull’affinità di Hb per O2
La CO2 prodotta nel catabolismo ossidativo di carboidrati, acidi grassi e amminoacidi viene
idratata secondo la reazione:
CO2 + H2O = H2CO3 = H+ + HCO3La reazione libera H+ causando diminuzione del pH.
La reazione è catalizzata dall’enzima eritrocitario anidrasi carbonicariduzione
carbonica
dell’accumulo di CO2 gassosa nel sangue.
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•Il legame di Hb con O2 dipende da pH e da PCO2.
•Tessuti: aumento di PCO2  diminuzione del
pH (aumenta [H+])  Legame di H+ e CO2 a
Hb diminuzione dell'affinità di Hb per O2.
•Il contrario avviene nei capillari polmonari.
L'effetto del pH sull'affinità di Hb per O2 è
denominato effetto Bohr:
Bohr
Pressione di O2 (PO2, torr)
Hb(O2)4 + H+ = HbH+ + 4O2
Nei tessuti Hb(O2)4 perde affinità per O2, lo rilascia a causa delle basse pO2 e, essendo la forma
deossigenata più affine per H+, si comporta come un ottimo tampone intracellulare (azione di alcuni
residui di istidina). L'azione tampone si accompagna al trasporto dell'anidride carbonica.
Le curve di saturazione percentuale di Hb con O2 a differenti valori di pH corrispondenti a diverse PCO2
mostrano graduale perdita di affinità
affinità di Hb per O2 con l'abbassarsi del pH.
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O2
Hb-H+
Sangue venoso
H+
HbO2
Sangue arterioso
HCO3-
Hb-H+
HbO2
O2
H+
Metabolismo
atmosfera
Tessuti
Polmoni
HCO3H2O + CO2
atmosfera
CO2 +H2O
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PRINCIPALI SISTEMI TAMPONE DEL SANGUE
• tampone bicarbonato (H2CO3/HCO3-) riserva alcalina plasmatica
• proteine plasmatiche
• emoglobina (eritrociti)
pH sangue arterioso 7.40
pH SANGUE VENOSO 7.37
pH ERITROCITARIO 7.20
Il tampone fosfato (H2PO4-/HPO4=) è il più importante tampone
intracellulare.
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EMOGLOBINA FETALE (HbF)
Effetto allosterico negativo di 2,3-BPG
HbF non lega 2,3 BPG (le catene gamma non hanno
affinità
affinità per 2,3 BPG)  curva di saturazione è a sinistra di
quella della emoglobina materna maggiore affinità
affinità per
O2.
L'O2 rilasciato nella circolazione placentare da Hb materna
si lega a HbF.
HbF
Pressione di O2 (PO2, torr)
OSS. 2,3BPG può essere ottenuto nei globuli rossi mediante l’azione di
una mutasi sul 1,3-difosfo glicerato, intermedio della glicolisi ed
eventualmente convertito da una fosfatasi in 3-fosfoglicerato, altro
intermedio della glicolisi. Il processo prende il nome di ciclo di
Rapoport-Luebering.
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Per approfondimenti dell’ argomento trattato :
Cap. 14 (Par. 13 e 14) dal testo “Chimica, Biochimica e
Biologia Applicata”, M. Stefani e N. Taddei, Zanichelli.
Cap. 11 del testo “Biochimica per le Scienze Motorie”, A. Di
Giulio, A. Fiorilli, C. Stefanelli; Case Editrice Ambrosiana.
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Enzimi
Principali reazioni catalizzate da enzimi  Classificazione
•Ossidoreduttasi: catalizzano reazioni di ossidoriduzione
•Transferasi: trasferiscono gruppi funzionali
•Idrolasi: agevolano reazioni di idrolisi
•Liasi: permettono reazioni di addizione a doppi legami
•Isomerasi: catalizzano reazioni di isomerizzazione (racemizzazione)
•Ligasi formazione di legami di solito accoppiata a rottura di legami ad alta energia
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La struttura determina la funzione
Substrato
Sito attivo
Prodotti
Enzima
Complesso enzima -substrato
Substrato
Enzima
Enzima
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Gli enzimi possono richiedere cofattori e coenzimi
Substrato
Coenzima
Apoenzima:
enzima non attivo
Cofattore attivante:
molecola non proteica
Oloenzima:
Enzima+coenzima
complesso attivo
Cofattori:
1. Ioni metallici (Es. Zn2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Cu2+)
2. molecole organiche (Coenzimi: NAD+, FAD)
Gruppo prostetico: in generale è una regione non proteica indispensabile alla funzione
di una proteina. Può essere considerato anche un coenzima legato alla proteina (Es.:
EME nell’emoglobina)
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L’attività di un enzima dipende dalla concentrazione del substrato
•Vmax=velocità massima
della reazione enzimatica
 saturazione
Vmax
Attività enzimatica
½ Vmax
•Km=costante di MichaelisMenten:
esprime l’affinità con la quale
l’enzima lega il substrato
Km
Concentrazione del substrato
•Si può dimostrare che Km
corrisponde alla
concentrazione che satura la
metà dei siti attivi dell’enzima
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•Inibizione irreversibile
•Inibizione reversibile
Gli enzimi possono essere inibiti
Regolazione dell’attività enzimatica Inibizione competitiva
Legame del substrato
in assenza dell’inibitore
Azione dell’inibitore
Substrato
Inibitore
competitivo
Sito attivo
Enzima
Regolazione dell’attività enzimatica Inibizione non competitiva
Legame del substrato
in assenza dell’inibitore
Substrato
Sito attivo
Enzima
Sito allosterico
Azione dell’inibitore
Conformazione del
sito attivo alteratz
Inibitore
non competitivo
Sito allosterico
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Retroinibizione (Inibizione a “Feedback”)
Substrato
Ciclo attivato
Inibizione del
ciclo
Enzima 1
Enzima 2
rigenerato
Enzima 3
Prodotto del
ciclo metabolico
Enzima 3
rigenerato
Retronibizione
Sito allosterico Prodotto
Legato al sito
allosterico
Enzima 2
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Per approfondimenti dell’ argomento trattato :
Cap. 15 dal testo “Chimica, Biochimica e Biologia Applicata”,
M. Stefani e N. Taddei, Zanichelli.
Cap. 9 del testo “Biochimica per le Scienze Motorie”, A. Di
Giulio, A. Fiorilli, C. Stefanelli; Casa Editrice Ambrosiana,
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