BIOCHIMICA BIOCHIMICA APPLICATA

BIOCHIMICA
BIOCHIMICA APPLICATA
Corso di Laurea in Farmacia
Prof. Ivano F. Santarelli
Introduzione
Testi consigliati
-I principi di Biochimica di Lehninger. D.L.Nelson, M.M. Cox. Zanichelli
-Biochimica Medica. Siliprandi e Tettamanti. Piccin Nuova Libraria
-- Biochimica.Berg J.M.Tymoczko J.L. Stryer L.; ed Zanichelli
•Le Basi della Biochimica- P. C.Champe, R.A.Harvey, D.R. Ferrier- Ed Zanichelli
•Biochimica per le Discipline Biomediche- J.W. Baynes, M.H.Dominiczak- Casa Editrice Ambrosiana
• Metodologia Biochimica – K. Wilson e J Walker – Raffaello Cortina Editore (Biochimica Applicata)
Le Immagini sono state tratte dai testi sopra indicati.
Tel. 338-4687837
IMPORTANZA DELLA BIOCHIMICA
L’organismo funziona come sistema chimico.
Medicina:
Descrizione funzionamento del sistema,
Conoscenze per capire e migliorare il rendimento,
Diagnosticare le malattie e porvi rimedio,
Comprensione delle terapie attuali (proteine ricombinanti),
Azione di nuovi farmaci (tiazolidine nel diabete di tipo II),
Farmacogenomica.
Genomica nutrizionale.
La Biochimica permette di comprendere le singole vie metaboliche, ma anche le interazioni
funzionali tra di esse, gli organi e i tessuti.
L’ORGANISMO VIVENTE COMUNICA CON IL SUO AMBIENTE
Sistema metabolico strettamente controllato e integrato al suo interno,
Sistema flessibile e aperto comunicante con l’ambiente in cui si trova.
Le interazioni con l’ambiente sono essenziali per mantenere l’omeostasi all’interno dell’organismo.
Lo studio della Biochimica permette la comprensione dei collegameti tra alimentazione,
metabolismo,salute e malattia.
I PROCESSI METABOLICI AVVENGONO IN DIVERSI COMPARTIMENTI ALL’INTERNO DELLA
CELLULA
Cellula:nucleo,membrana cellulare,reticolo endoplasmatico R. e L.,apparato del Golgi,
mitocondri,lisosomi e perossisomi.
Compartimentazione:protegge l’organismo dall’autodigestione,concentra nello spazio vie
metaboliche e metaboliti, permette a vie metaboliche differenti di operare contemporaneamente
(sintesi e degradazione delle proteine).
Le principali vie del metabolismo glucidico e lipidico vengono utilizzate come
vie di accesso ad altri processi.
Struttura e funzione di proteine, lipidi e membrane biologiche.
Omeostasi dell’ambiente in cui si attua il metabolismo:pH, pO2, conc. ioni inorganici e tamponi.
Plasma sanguigno, reazioni enzimatiche, sistema immunitario.
Le membrane biologiche compartimentalizzano i processi metabolici
ed elaborano i segnali che li controllano.
La maggior parte dell’energia viene consumata per mantenere la carica ionica
e il gradiente attraverso le membrane.
L’energia rilasciata dai nutrienti è distribuita all’interno della cellula sotto forma
di adenosina trifosfato (ATP).
L’ossigeno è essenziale per il metabolismo, ma l’organismo deve proteggersi
dalla sua eccessiva attività.
L’alimentazione e il digiuno spostano il metabolismo del corpo tra lo stato
anabolico e quello catabolico.
I tessuti svolgono funzioni metaboliche specializzate.
Il genoma e la segnalazione cellulare sono alla base di tutto il metabolismo.
L’integrazione della conoscenza del metabolismo con la medicina clinica.
GLI AMMINOACIDI
Gli amminoacidi sono i componenti fondamentali delle proteine, che a loro volta
sono le molecole più abbondanti e maggiormente diversificate dei sistemi viventi.
Svolgono una grande varietà di funzioni:
1. -catalisi (enzimi)
2. -trasporto (vitamine ,sali minerali,ossigeno e sostanze nutrienti)
3. -struttura dei tessuti
4. -trasmissione nervosa
5. -contrazione muscolare
6. -coagulazione del sangue
7. -difesa immunitaria
8. -ormoni
9. -molecole regolatrici
Le proteine sono sintetizzate come una sequenza di amminoacidi uniti in una
struttura poliammidica lineare (polipeptide), ma successivamente assumono
una complessa struttura tridimensionale necessaria per l’espletamento delle
loro funzioni.
Esistono approssimativamente 300 amminoacidi in natura, ma soltanto 20 di
essi sono codificati dal DNA e sono incorporati nelle proteine, che possono
contenere amminoacidi modificati o gruppi prostetici.
Tecniche di purificazione.
Proteomica.
LA STRUTTURA DEGLI AMMINOACIDI
Confronto tra il gruppo imminico della prolina e i gruppi α-amminici di altri
amminoacidi, per esempio l’alanina.
La localizzazione degli amminoacidi non polari nelle proteine solubili e nelle
proteine di membrana.
Il legame a idrogeno tra il gruppo ossidrilico fenolico della tirosina
e un’altra molecola contenente un gruppo carbonilico
Le abbreviazioni e i simboli dei 20 amminoacidi comuni nelle proteine
Proprietà ottiche degli amminoacidi
Le proprietà acide e basiche degli amminoacidi
Equazione di Henderson-Hasselbalch:

HA  H  A
acido debole
protone


base
coniugata

[ H ][ A ]
Ka 
[ HA]
 
pH   log H 
pKa   log K a
pH  pKa

A 
 log

HA
I tamponi.
Un tampone è una soluzione che si oppone alla variazione del pH dovuta all’aggiunta
di un acido o di una base.
La curva di titolazione dell’acido acetico.
La titolazione di un amminoacido
1. la dissociazione del gruppo carbossilico
2. l’applicazione dell’equazione di Henderson-Hasselbalch
3. la dissociazione del gruppo amminico
4. I pK dell‘alanina
La curva di titolazione dell’alanina:
a- coppie tampone
b- quando pH= pK
c- il punto isoelettrico :pI è il pH al quale
un amminoacido è elettricamente neutro.
d- la carica netta degli amminoacidi
a pH neutro : sono elettroliti anfoteri.
Altre applicazioni dell’equazione di
Henderson- Hasselbalch:
A. Si utilizza per calcolare la risposta del pH di
una soluzione fisiologica ai cambiamenti della
concentrazione di un acido debole e/o della
corrispondente forma salina.
B. Per esempio nel sistema tampone del
bicarbonato, l’equazione di HendersonHasselbalch permette di predire l’influenza
della [ HCO3 ] e della pCO2 sul pH.
C. L’equazione è utile anche per calcolare la
quantità delle forme ioniche di farmaci acidi o
basici. Per esempio molti farmaci sono acidi
deboli o basi deboli. I farmaci acidi (HA)
liberano un protone (H+) convertendosi nella
forma anionica (A-).
HA  H   A
Anche le basi deboli (BH+), come la morfina,
possono liberare un H+. Tuttavia, la forma
protonata dei farmaci basici di solito ha una
carica elettrica, per cui la perdita di un protone
provoca la formazione di una base neutra (B).
BH   B  H 
I farmaci attraversano più rapidamente le
membrane se sono privi di carica elettrica.
Come si costruisce una mappa concettuale?
1- Concetti e connettivi.
2-Le connessioni incrociate.
Concetti: regolarità percepibili negli eventi o
negli oggetti (astrazioni).
Connessioni: locuzioni sulle linee che indicano
quale relazione lega due concetti.