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ISBN 88-408-1287-3
Di che cosa si occupa la biochimica 2
La matrice della vita: le interazioni deboli in ambiente acquoso 26
L’energetica della vita 57
Gli acidi nucleici 84
Introduzione alle proteine: il primo livello della struttura
delle proteine 127
La struttura tridimensionale delle proteine 163
Funzione ed evoluzione delle proteine 214
Proteine in azione: il sistema contrattile e i motori molecolari 258
Carboidrati 280
Lipidi, membrane e trasporto cellulare 319
:
Gli enzimi: catalizzatori biologici 364
Introduzione al metabolismo 420
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xi
: ,
Metabolismo dei carboidrati I: processi anaerobici 454
I processi ossidativi: il ciclo dell’acido citrico e la via dei pentosi
fosfati 491
Il trasporto di elettroni, la fosforilazione ossidativa e il metabolismo
dell’ossigeno 531
Metabolismo dei carboidrati II: biosintesi 570
Fotosintesi 604
Metabolismo dei lipidi I: acidi grassi, triacilgliceroli
e lipoproteine 637
Metabolismo dei lipidi II: fosfolipidi, steroidi, isoprenoidi
ed eicosanoidi 679
Metabolismo dei composti dell’azoto: aspetti fondamentali
di biosintesi, utilizzo e ricambio 720
Metabolismo dei composti dell’azoto: gli aminoacidi, le porfirine
e i neurotrasmettitori 760
Il metabolismo dei nucleotidi 810
Coordinazione metabolica, regolazione metabolica e trasduzione
del segnale 846
La copiatura dell’informazione: la replicazione 892
Ristrutturazione dell’informazione: restrizione e riparazione,
ricombinazione, rimaneggiamento e amplificazione 942
Trasferimento dell’informazione: trascrizione 997
Decodificazione dell’informazione: la traduzione 1044
I geni eucariotici e la loro espressione 1085
Risposte ai problemi 1135
Glossario 1164
Indice analitico 1181
Indice generale (pellicole)
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Pagina xiii
L’acqua come solvente 35
PARTE I
Gli equilibri ionici 38
CAPITOLO 1
2
Che cos’è la biochimica 4
Gli obiettivi della biochimica 4
Le radici della biochimica 4
La biochimica come disciplina e come scienza
interdisciplinare 7
La biochimica come scienza chimica 7
Gli elementi chimici della materia vivente 7
Le molecole biologiche 9
La biochimica come scienza biologica 12
Quali caratteristiche contraddistinguono la materia vivente 12
L’unità base dell’organizzazione biologica: la cellula 13
Un approccio alla comprensione delle funzioni cellulari:
i virus 18
La rivoluzione biologica e i suoi nuovi strumenti 18
Le applicazioni della biochimica 19
RIASSUNTO 20
Strumenti della biochimica 1A
I DIVERSI TIPI DI MICROSCOPIA 20
CAPITOLO 2
:
26
La natura delle interazioni non covalenti 27
Le interazioni carica-carica 27
Le interazioni tra dipoli permanenti e indotti 29
La repulsione molecolare a distanze estremamente ravvicinate:
il raggio di van der Waals 30
I legami di idrogeno 31
Il ruolo dell’acqua nei processi biologici 33
Struttura e proprietà dell’acqua 33
Acidi e basi: donatori e accettori di protoni 39
La ionizzazione dell’acqua e il prodotto ionico 39
La scala del pH e i suoi valori fisiologici 40
Equilibri di acidi e basi deboli 41
Uno sguardo più ravvicinato ai valori di pKa: i fattori
che influenzano la dissociazione di un acido 42
Titolazione di acidi deboli: l’equazione di HendersonHasselbach 42
Soluzioni tampone 43
Molecole con più gruppi ionizzabili: anfoliti, polianfoliti
e poliettroliti 45
Interazioni tra macroioni in soluzione 47
Solubilità dei macroioni e pH 47
L’influenza dei piccoli ioni: la forza ionica 48
RIASSUNTO
50
Letture consigliate
Problemi
51
51
Strumenti della biochimica 2A
ELETTROFORESI E ISOELETTROFOCALIZZAZIONE 52
CAPITOLO 3
57
Energia, calore e lavoro 57
L’energia interna e lo stato di un sistema 57
Il primo principio della termodinamica 58
L’entalpia 60
L’entropia e il secondo principio della termodinamica 61
La direzione dei processi 61
L’entropia 62
Il secondo principio della termodinamica 63
L’energia libera: il secondo principio nei sistemi aperti 63
Un’esempio di interazione tra entalpia ed entropia: la
transizione acqua-ghiaccio 64
L’interazione tra entalpia ed entropia: una sintesi 65
L’energia libera e il lavoro utile 67
L’energia libera e la concentrazione 68
Indice generale (pellicole)
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Pagina xiv
ISBN 88-408-1287-3
Il potenziale chimico 68
Un esempio di come viene utilizzato il potenziale chimico: il
caso della diffusione attraverso una membrana 69
Energia libera e reazioni chimiche: l’equilibrio chimico 70
La variazione di energia libera e la costante di equilibrio 70
Calcolo dell’energia libera: un esempio biochimico 72
I composti fosforici ad alto contenuto energetico: fonti
di energia libera nei sistemi biologici 74
I compositi fosforici ad alto contenuto energetico
come trasportatori di energia 75
Il potenziale di trasferimento del fosfato 79
RIASSUNTO
79
Letture consigliate
Problemi
80
Problemi
119
Strumenti della biochimica 4A
INTRODUZIONE ALLA CRISTALLOGRAFIA
A RAGGI X 121
Strumenti della biochimica 4B
SINTESI DI OLIGONUCLEOTIDI 125
CAPITOLO 5
:
127
Aminoacidi 129
80
Struttura degli a-aminoacidi 127
Stereochimica degli a-aminoacidi 130
PARTE II
CAPITOLO 4
84
La natura degli acidi nucleici 84
I due tipi di acidi nucleici: DNA e RNA 84
Proprietà dei nucleotidi 88
Stabilità e formazione del legame fosfodiestere 88
Struttura primaria degli acidi nucleici 91
La natura e l’importanza della struttura primaria 91
Il DNA come sostanza genetica: le prime evidenze
sperimentali 92
Struttura secondaria e terziaria degli acidi nucleici 94
La doppia elica 94
Natura semiconservativa della replicazione del DNA 96
Strutture alternative degli acidi nucleici: le eliche A e B 99
Le molecole di DNA e di RNA in vivo 101
La funzione biologica degli acidi nucleici: un’anteprima
della biologia molecolare 104
La conservazione dell’informazione genetica: il genoma 105
La replicazione: dal DNA all’RNA 106
La trascrizione: dal DNA all’RNA 106
La traduzione: dall’RNA alle proteine 106
La manipolazione del DNA 108
Plasticità della struttura secondaria e terziaria del DNA 109
Cambiamenti della struttura terziaria: uno sguardo da vicino
al superavvolgimento 109
Strutture secondarie insolite del DNA 111
Stabilità della struttura secondaria e terziaria 115
La transizione della forma a elica e quella ad avvolgimento
casuale: denaturazione degli acidi nucleici 115
L’energia di superelica e le variazioni della conformazione
del DNA 117
RIASSUNTO 118
Letture consigliate
119
Proprietà delle catene laterali degli aminoacidi:
classi di a-aminoacidi 133
Aminoacidi modificati 135
I peptidi e il legame peptidico 136
I peptidi 136
I polipeptidi come polianfoliti 138
La struttura del legame peptidico 139
Stabilità e formazione del legame peptidico 140
Le proteine: polipeptidi a sequenza definita 142
Dal gene alla proteina 114
Il codice genetico 144
Traduzione 144
Modificazione post-traduzionale delle proteine 146
RIASSUNTO
148
Letture consigliate
Problemi
149
149
Strumenti della biochimica 5A
METODI DI ISOLAMENTO E PURIFICAZIONE
DI PROTEINE E ALTRE MACROMOLECOLE 150
Strumenti della biochimica 5B
ANALISI AMINOACIDICA DELLE PROTEINE 155
Strumenti della biochimica 5C
COME SEQUENZIARE UNA PROTEINA 156
Strumenti della biochimica 5D
COME SINTETIZZARE UN POLIPEPTIDE 160
CAPITOLO 6
163
La struttura secondaria: schemi regolari di ripiegamento
della catena polipeptidica 163
La scoperta di strutture polipeptidiche regolari 163
Descrizione delle strutture: eliche molecolari e foglietti
ripiegati 167
I grafici di Ramachandran 169
Proteine fibrose: costituenti strutturali di cellule e tessuti 172
Le cheratine 172
Indice generale (pellicole)
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ISBN 88-408-1287-3
La fibroina 174
Il collagene 174
L’elastina 178
Proteine globulari: struttura terziaria e diversità
funzionale 179
Ripiegamenti diversi per funzioni diverse 179
Varietà di strutture nelle proteine globulari: modelli
di ripiegamento 180
Fattori che determinano la struttura secondaria e terziaria 183
L’informazione per il ripiegamento delle proteine 183
La termodinamica del ripiegamento 184
Il ruolo dei ponti disolfuro 188
Dinamica strutturale delle proteine globulari 189
Cinetica del ripiegamento delle proteine 189
Cinetica di formazione dei legami disolfuro 190
Le chaperonine 191
Movimenti all’interno delle molecole proteiche globulari 193
Prioni: il ripiegamento proteico e il morbo
della mucca pazza 193
Predizione della struttura secondaria e terziaria
delle proteine 194
Predizione della struttura secondaria 195
Struttura terziaria: simulazione del ripiegamento
al calcolatore 196
Struttura quaternaria delle proteine 196
Proteine multimetriche: interazioni omotipiche proteinaproteina 197
Interazioni eterotipiche proteina-proteina 200
RIASSUNTO
200
Letture consigliate
Problemi
201
202
Strumenti della biochimica 6A
xv
Variazioni della struttura dell’emoglobina che accompagnano
il legame dell’ossigeno 225
Uno sguardo più dettagliato alla transizione allosterica
dell’emoglobina 227
Effetti di altri ligandi sul comportamento allosterico
dell’emoglobina 229
Risposta ai cambiamenti di pH: l’effetto Bohr 229
Trasporto di anidride carbonica 230
Il bisfosfoglicerato 230
Evoluzione delle proteine: esempio della mioglobina ed
emoglobina come esempi 232
La struttura dei geni eucariotici: esoni e introni 232
Meccanismi di mutazione delle proteine 232
L’evoluzione della famiglia di proteine comprendente
235
mioglobina ed emoglobina
Varianti dell’emoglobina: evoluzione in atto 238
Varianti e loro ereditarietà 238
Effetti patologici delle varianti di emoglobina 239
Le talassemie: effetti prodotti da geni non funzionali
dell’emoglobina 242
Le immunoglobuline: la variabilità della struttura determina
versatilità nel legame 243
La risposta immunitaria 243
La struttura degli anticorpi 246
La generazione della diversità anticorpale 249
Le cellule T e la risposta mediata da cellule 249
L’AIDS e la risposta immunitaria 250
RIASSUNTO 251
Letture consigliate 252
Problemi 253
Strumenti della biochimica 7A
METODI IMMUNOLOGICI 254
METODI SPETTROSCOPICI PER LO STUDIO
DELLA CONFORMAZIONE DELLE MACROMOLECOLE
IN SOLUZIONE 204
Strumenti della biochimica 6B
DETERMINAZIONE DEL PESO MOLECOLARE
E DEL NUMERO DI SUBUNITÀ DI UNA MOLECOLA
PROTEICA 211
CAPITOLO 7
214
Trasporto e immagazzinamento dell’ossigeno: il ruolo
di emoglobina e mioglobina 215
Il meccanismo del legame dell’ossigeno da parte delle proteine
contenenti eme 216
Il sito di legame per l’ossigeno 216
Analisi del legame dell’ossigeno da parte della
mioglobina 218
Il trasporto di ossigeno: l’emoglobina 220
Legame cooperativo e allosteria 220
Modelli per la transizione allosterica nell’emoglobina 223
CAPITOLO 8
:
258
I muscoli e altri sistemi contrattili di tipo actina-miosina 259
Actina e miosina 259
La struttura del muscolo 260
Il meccanismo della contrazione: il modello a scorrimento
dei filamenti 262
Stimolazione della contrazione: il ruolo del calcio 265
Energetica e fonti di energia nel muscolo 266
Actina e miosina non muscolari 267
Sistemi di motilità basati su microtubuli 269
Movimenti di ciglia e flagelli 270
Trasporto intracellulare 273
Microtubuli e mitosi 274
La motilità batterica: proteine rotanti 275
RIASSUNTO 277
Letture consigliate 278
Problemi 278
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Pagina xvi
ISBN 88-408-1287-3
CAPITOLO 9
Monosaccaridi
280
281
Aldosi e chetosi 282
Enantiomeri 282
Diastereoisomeri 284
Strutture cicliche 287
Derivati dei monosaccaridi 292
Esteri fosforici 292
Acidi e lattoni 294
Alditoli 294
Aminozuccheri 295
Glicosidi 296
Oligosaccaridi 296
Strutture oligosaccaridiche 297
Trasporto passivo: diffusione 340
Trasporto facilitato 340
Trasporto attivo: trasporto contro gradiente
di concentrazione 344
Le membrane eccitabili, i potenziali d’azione e la trasmissione
dell’impulso nervoso 349
Il potenziale di riposo 350
Il potenziale d’azione 351
Velocità di trasmissione dell’impulso nervoso 354
Le tossine e la trasmissione dell’impulso nervoso 355
RIASSUNTO 356
Letture consigliate 356
Problemi 357
Strumenti della biochimica 10A
TECNICHE PER LO STUDIO DELLE MEMBRANE 358
Stabilità e formazione del legame glicosidico 300
Polisaccaridi 301
Polisaccaridi di riserva 301
Polisaccaridi strutturali 303
Glicosaminoglicani 306
Polisaccaridi della parete cellulare batterica 308
Glicoproteine e glicolipidi 311
Glicoproteine con legame N e glicoproteine con legame O 311
Gruppi sanguigni 313
Gli olisaccaridi come marcatori cellulari 315
RIASSUNTO 315
Letture consigliate 315
Problemi 316
Strumenti della biochimica 9A
SEQUENZIAMENTO DEGLI OLIGOSACCARIDI 317
CAPITOLO 10
,
319
Struttura molecolare e proprietà dei lipidi 319
Acidi grassi 320
Triacilgliceroli o grassi 322
Saponi e detergenti 323
Cere 324
I lipidi che compongono le membrane biologiche 324
Glicerofosfolipidi 325
Sfingolipidi e glicosfingolipidi 326
Glicoglicerolipidi 327
Colesterolo 328
Struttura e proprietà delle membrane e delle proteine di
membrana 329
Fluidità delle membrane 329
Asimmetria delle membrane 332
Caratteristiche delle proteine di membrana 333
La membrana eritrocitaria: un esempio di struttura
di membrana 334
Trasporto attraverso le membrane 338
Termodinamica del trasporto 338
PARTE III
:
CAPITOLO 11
:
364
Il ruolo degli enzimi 364
Velocità delle reazioni chimiche ed effetti dei catalizzatori 365
Velocità delle reazioni e ordine di reazione 365
Stati di transizione e velocità di reazione 368
Come agisce un catalizzatore 371
Come gli enzimi funzionano da catalizzatori: principi
ed esempi 372
Principi generali: il modello dell’adattamento indotto 372
Trioso-fosfato isomerasi 374
Proteasi seriniche 376
Cinetica della catalisi enzimatica 379
La velocità di reazione di una semplice reazione catalizzata
enzimaticamente: la cinetica di Michaelis-Menten 379
L’espressione della velocità di reazione per reazioni
a più passaggi 381
Significato di KM, kcat e kcat/KM 382
Analisi dei dati cinetici: esame dell’equazione di MichaelisMenten 384
Reazioni a più substrati 385
Uno sguardo più da vicino ad alcune reazioni complesse 386
Inibizione enzimatica 388
Inibizione reversibile 388
Inibizione irreversibile 391
Coenzimi, vitamine e metalli essenziali 392
Coenzimi e loro ruolo 393
Ioni metallici negli enzimi 396
Varietà delle attività enzimatiche 397
Classificazione delle proteine enzimatiche 397
Indice generale (pellicole)
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Pagina xvii
ISBN 88-408-1287-3
Ingegneria molecolare: produzione di nuovi enzimi
e di enzimi modificati 398
Catalizzatori biologici non proteici: i ribozimi 400
La regolazione dell’attività enzimatica: gli enzimi
allosterici 403
Controllo a livello del substrato 404
Regolazione a feedback 404
Enzimi allosterici 405
Modificazioni covalenti che regolano l’attività enzimatica 408
Le proteasi pancreatiche: attivazione mediante scissione 409
Un ulteriore sguardo all’attivazione mediante taglio
proteolitico: la coagulazione del sangue 411
413
Letture consigliate
Problemi
414
Strumenti della biochimica 11A
METODI PER LA MISURAZIONE DELLA VELOCITÀ
DELLE REAZIONI CATALIZZATE DA ENZIMI 417
:
454
La glicosi: una visione d’insieme 456
Interrelazioni tra la glicolisi e altre vie metaboliche 456
Glicolisi aerobica e anaerobica 456
I primi fondamentali esperimenti 457
La strategia della glicolisi 458
Reazioni 1-5: fase di investimento energetico 458
Reazioni 6-10: fase di produzione dell’energia 463
I destini metabolici del piruvato 466
Il metabolismo del lattato 468
Isoenzimi della lattato deidrogenasi 469
Metabolismo dell’etanolo 469
CAPITOLO 12
420
Un primo sguardo al metabolismo 420
Vie principali nella mappa del metabolismo 423
Le vie metaboliche centrali e il metabolismo
energetico 423
Esistenza di vie degradative e biosintetiche
indipendenti 425
Alcune considerazioni di bioenergetica 427
Le ossidazioni come fonte di energia metabolica 427
L’ATP come moneta di scambio dell’energia 429
Principali meccanismi di controllo del metabolismo 434
Controllo dei livelli enzimatici 434
Controllo dell’attività enzimatica 434
Compartimentazione 436
Regolazione ormonale 438
Regolazione ripartita del metabolismo 440
Analisi sperimentale del metabolismo 441
Gli obbiettivi dello studio del metabolismo 441
Livelli di organizzazione ai quali vengono intrapresi gli studi
sul metabolismo 442
Le sonde metaboliche 444
446
Letture consigliate
Problemi
:
,
Le relazioni della glicolisi 458
414
RIASSUNTO
PARTE IV
CAPITOLO 13
L’aspartato carbammiltransferasi: un esempio di enzima
allosterico 406
RIASSUNTO
xvii
Produzione di energia e bilancio elettronico 470
La regolazione della glicolisi 471
L’effetto Pasteur 472
Le oscillazioni degli intermedi della glicolisi 472
La regolazione allosterica della fosfofruttochinasi 472
Il controllo della piruvato chinasi 473
La glicolisi come processo sia catabolico sia anabolico 475
L’ingresso di altri zuccheri nella via glicolitica 475
Il metabolismo dei monosaccaridi 476
Il metabolismo dei disaccaridi 478
Il metabolismo del glicerolo 478
Il catabolismo dei polisaccaridi 479
Scissione idrolitica e scissione fosforolitica 479
La digestione di amido e glicogeno 479
La mobilizzazione del glicogeno 480
La regolazione della degradazione del glicogeno 482
RIASSUNTO 486
Letture consigliate 486
Problemi 487
Strumenti della biochimica 13A
RICONOSCIMENTO E ANALISI DELLE INTERAZIONI
PROTEINA-PROTEINA 488
446
447
Strumenti della biochimica 12A
I RADIOISOTOPI E IL CONTATORE
A SCINTILLAZIONE LIQUIDA 448
CAPITOLO 14
:
491
Uno sguardo d’insieme all’ossidazione del piruvato e al ciclo
dell’acido citrico 493
I tre stadi della respirazione 493
Strategia del ciclo dell’acido citrico 493
Indice generale (pellicole)
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Pagina xviii
ISBN 88-408-1287-3
La scoperta del ciclo dell’acido citrico 495
L’ossidazione del piruvato: una via primaria per l’ingresso
del carbonio nel ciclo dell’acido citrico 496
I coenzimi coinvolti nell’ossidazione del piruvato e nel ciclo
dell’acido citrico 497
Tiamina pirofosfato 498
Acido lipoico (lipoammide) 500
Coenzimi flavinici 500
Il coenzima A e l’attivazione del gruppi acile 501
Il meccanismo di azione del complesso della piruvato
deidrogenasi 503
Il ciclo dell’acido citrico 505
Fase 1: entrata e fuoriuscita di due atomi di carbonio 505
Fase 2: rigenerazione dell’ossalacetato 509
Stechiometria ed energetica del ciclo dell’acido citrico 511
La regolazione della piruvato deidrogenasi e del ciclo
dell’acido citrico 512
Controllo dell’ossidazione del piruvato 512
Il controllo del ciclo dell’acido citrico 513
Le sequenze anaplerotiche: la necessità di rimpiazzare
gli intermedi del ciclo 514
Reazioni che ripristinano l’ossalacetato 515
L’enzima malico 516
Reazioni coinvolgenti aminoacidi 517
Il ciclo del gliossilato: una variante anabolica del ciclo
dell’acido citrico 517
Una via biosintetica che ossida glucosio: la via dei pentosi
fosfati 520
La fase ossidativa: produzione di potere riducente sotto forma
di NADPH 521
La fase non ossidativa: destini alternativi dei pentosi fosfati 522
Malattie genetiche dell’uomo che interessano enzimi della via
dei pentosi fosfati 527
RIASSUNTO
528
Letture consigliate
Problemi
529
529
Le reazioni ossidative che portano alla sintesi di ATP 547
Il sistema enzimatico per la sintesi dell’ATP 548
Il meccanismo della fosforilazione ossidativa: l’accoppiamento
chemiosmotico 550
Una descrizione più dettagliata dell’accoppiamento
chemiosmotico: le prove sperimentali 551
Una visione strutturale della fosforilazione ossidativa 553
Stati respiratori e controllo respiratorio 557
Sistemi di trasporto mitocondriali 558
La resa energetica del metabolismo ossidativo 560
L’ossigeno come substrato di altre reazioni metaboliche 561
Ossidasi e ossigenasi 561
Il citocromo P-450 562
Specie reattive dell’ossigeno, difese antiossidanti e patologie
umane 562
RIASSUNTO
566
Letture consigliate
Problemi
567
567
CAPITOLO 16
:
570
La gluconeogenesi 570
Necessità fisiologica di processi di sintesi di glucosio
negli animali 570
Reazioni enzimatiche tra gluconeogenesi e glicolisi 572
Stechiometria e bilancio energetico della gluconeogenesi 574
Substrati per la gluconeogenesi 576
Il consumo di etanolo e la gluconeogenesi 578
Ruolo della fosfoenolpiruvato carbossichinasi extraepatica 578
Regolazione della gluconeogenesi 578
Regolazione reciproca della glicolisi e della gluconeogenesi 579
Il fruttosio-2,6-bisfosfato e la regolazione
della gluconeogenesi 581
Biosintesi del glicogeno 582
CAPITOLO 15
,
531
Il mitocondrio: lo scenario dell’azione 532
Ossidazioni biologiche e produzione di energia 534
Quantificazione del potere riducente: il potenziale standard
di ossidoriduzione 534
Variazioni di energia libera nelle reazioni di ossidoriduzione 537
Il trasporto di elettroni 538
I trasportatori di elettroni della catena respiratoria 538
Determinazione della sequenza dei trasportatori di elettroni
della catena respiratoria 542
L’entrata dei mitocondri dei trasportatori di elettroni 545
La fosforilazione ossidativa 546
Il rapporto P/O: l’efficienza della fosforilazione
ossidativa 547
La glicogeno sintasi e il processo di ramificazione 583
Correlazione tra sintesi e degradazione del glicogeno 585
La funzione delle riserve di glicogeno nel muscolo
e nel fegato 587
Difetti congeniti del metabolismo del glicogeno nell’uomo 588
Biosintesi di altri polisaccaridi 589
Biosintesi degli aminozuccheri 589
Biosintesi dei glicoconiugati 591
Oligosaccaridi legati in O: gli antigeni dei gruppi
sanguigni 592
Gli oligosaccaridi legati in N: le glicoproteine 592
I polisaccaridi della parete cellulare microbica:
il peptidoglicano 596
I polisaccaridi della parete cellulare microbica:
gli antigeni 599
RIASSUNTO
602
Letture consigliate
Problemi
603
602
Indice generale (pellicole)
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Pagina xix
ISBN 88-408-1287-3
CAPITOLO 17
604
I processi fondamentali della fotosintesi 605
Il cloroplasto 608
La fase luminosa 609
L’assorbimento della luce: il sistema di raccolta della luce 609
La fotochimica delle piante e delle alghe: due fotosistemi
in serie 614
Un meccanismo alternativo della fase luminosa: il trasporto
ciclico degli elettroni 621
I centri di reazione dei batteri fotosintetici 622
La fotosintesi artificiale 623
La fase oscura: il ciclo di Calvin 624
Fase I: fissazione dell’anidride carbonica e produzione
di zuccheri 625
Fase II: la rigenerazione dell’accettore 627
Riassunto della fase luminosa e della fase oscura del processo
fotosintetico a due fotosistemi 628
La reazione complessiva e l’efficienza della fotosintesi 628
La regolazione della fotosintesi 629
La fotorespirazione e il ciclo delle piante C4 630
RIASSUNTO 634
Letture consigliate 635
Problemi 635
CAPITOLO 18
: ,
637
Utilizzo e trasporto dei grassi e del colesterolo 637
I lipidi come riserve energetiche 639
Digestione e assorbimento dei grassi 639
Il trasporto dei grassi ai tessuti: le lipoproteine 641
Trasporto e utilizzo del colesterolo negli animali 644
Mobilizzazione dei grassi di riserva 648
Ossidazione degli acidi grassi 650
I primi esperimenti 650
L’attivazione e trasporto nei mitocondri degli acidi grassi 650
La via metabolica della b-ossidazione 653
Resa energetica dell’ossidazione degli acidi grassi 655
L’ossidazione degli acidi grassi insaturi 656
L’ossidazione degli acidi grassi a numero dispari di atomi
di carbonio 658
Controllo dell’ossidazione degli acidi grassi 658
La b-ossidazione degli acidi grassi nei perossisomi 659
La a-ossidazione degli acidi grassi 659
La chetogenesi 660
Biosintesi degli acidi grassi 662
Relazione tra sintesi degli acidi grassi e metabolismo
dei carboidrati 662
Primi studi sulla sintesi degli acidi grassi 663
Biosintesi del palmitato a partire dall’acetil-CoA 663
Allungamento della catena degli acidi grassi 671
Desaturazione degli acidi grassi 671
Controllo della sintesi degli acidi grassi 672
xix
Vie alternative della sintesi degli acidi grassi che portano agli
antibiotici 674
Biosintesi dei triacilgliceroli 675
Un approfondimento biochimico sull’obesità 676
RIASSUNTO 676
Letture consigliate 677
Problemi 678
CAPITOLO 19
: ,
, 679
Metabolismo dei glicerofosfolipidi 679
Biosintesi dei fosfolipidi nei batteri 680
Il metabolismo dei glicerofosfolipidi negli eucarioti 684
Il metabolismo degli sfingolipidi 694
Metabolismo degli steroidi 698
Alcune considerazioni strutturali 699
Biosintesi del colesterolo 700
Gli acidi biliari 703
Gli ormoni steroidei 704
Altri composti isoprenoidi 708
Le vitamine liposolubili 708
Altri terpeni 711
Gli eicosanoidi: le prostaglandine, i trombossani
e i leucotrieni 711
Alcuni aspetti storici 712
La struttura 713
Biosintesi e catabolismo 713
Gli effetti biologici degli eicosanoidi 715
RIASSUNTO 716
Letture consigliate 717
Problemi 718
CAPITOLO 20
:
,
720
Utilizzo dell’azoto inorganico: il ciclo dell’azoto 722
La fissazione biologica dell’azoto 723
L’utilizzo del nitrato 726
L’utilizzo dell’ammoniaca: biosintesi dell’azoto organico 727
La glutammato deidrogenasi: aminazione riduttiva
dell’a-chetoglutarato 728
La glutammina sintetasi: produzione dell’azoto ammidico
biologicamente attivo 729
L’aspargina sintetasi: una reazione di ammidazione simile
alla precedente 732
La carbammil fosfato sintetasi: produzione di un intermedio
per la sintesi dell’arginina e delle pirimidine 732
Economia dell’azoto: aspetti della sintesi e della degradazione
degli aminoacidi 732
Conseguenze metaboliche dell’assenza di composti
che immagazzinano l’azoto 732
Indice generale (pellicole)
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Pagina xx
ISBN 88-408-1287-3
Capacità biosintetiche degli organismi 733
La transaminazione 734
Il ricambio delle proteine 735
Aspetti quantitativi del ricambio delle proteine 735
Importanza biologica del ricambio delle proteine 736
Proteasi intracellulare e siti di degradazione delle proteine 737
Segnali chimici per la degradazione proteica 738
Degradazione degli aminoacidi e metabolismo dei prodotti
finali azotati 739
Caratteristiche comuni delle vie di degradazione
degli aminoacidi 739
La detossificazione e l’escrezione dell’ammoniaca 741
Il ciclo dell’urea di Krebs-Henseleit 741
Il trasporto dell’ammoniaca al fegato 743
I principali coenzimi del metabolismo dell’azoto 744
Il piridossal fosfato 745
I coenzimi del tetraidrofolato e il metabolismo dei gruppi
a un atomo di carbonio 747
I coenzimi della vitamina B12 751
RIASSUNTO
757
Gli aminoacidi e i loro metaboliti come neurotrasmettitori
e regolatori biologici 796
La biosintesi della serotonina e delle catecolamine 798
La biochimica della trasmissione dell’impulso nervoso 799
RIASSUNTO 807
Letture consigliate 807
Problemi 808
CAPITOLO 22
810
Schema generale delle vie del metabolismo dei nucleotidi 810
Vie biosintetiche: le vie de novo e le vie di recupero 810
Degradazione degli acidi nucleici e importanza del recupero
dei nucleotidi 811
Il PRPP: un metabolita centrale nelle vie biosintetiche de novo
e in quelle di recupero 813
Biosintesi de novo dei nucleotidi purinici 813
758
I primi studi sulla sintesi de novo delle purine 813
La sintesi delle purine dal PRPP all’acido inosinico 814
Sintesi di ATP e GTP dell’acido inosinico 817
Utilizzo dei nucleotidi adenilici nella biosintesi dei coenzimi 818
CAPITOLO 21
Degradazione delle purine e disturbi del loro metabolismo 819
La produzione di acido urico 819
La gotta: un accumulo eccessivo di acido urico 820
Letture consigliate
Problemi
757
:
,
760
Aminoacidi correlati agli intermedi del ciclo dell’acido
citrico 760
Sintesi e catabolismo del glutammato, dell’aspartato,
dell’alanina, della glutammina e dell’asparagina 761
Il metabolismo intermedio del glutammato 763
Metabolismo degli aminoacidi contenenti zolfo 766
La riduzione dello zolfo inorganico 766
Sintesi della cisteina e della metionina nelle piante
e nei batteri 767
La metionina come fonte di zolfo per la cisteina
negli animali 767
Metabolismo del glutatione 769
La S-adenosilmetionina e le metilazioni biologiche 770
Le poliamine 772
Catabolismo della cisteina e della metionina 773
Aminoacidi aromatici 773
Biosintesi degli anelli aromatici: la via dell’acido scichimico 774
Biosintesi dell’istidina 780
Utilizzazione degli aminoacidi aromatici nelle piante 780
Il metabolismo degli aminoacidi aromatici negli animali 782
Serina, glicina e treonina 788
Valina, leucina, isoleucina e lisina 790
Valina, leucina e isoleucina 790
Lisina 791
Il metabolismo delle porfirine e dell’eme 791
Biosintesi dei tetrapirroli: la via succinato-glicina 791
La degradazione dell’eme negli animali 796
Le drammatiche conseguenze di una carenza completa
di HGPRT: la sindrome di Lesch-Nyhan 821
Conseguenze inattese di un catabolismo purinico difettoso:
l’immunodeficienza 821
Metabolismo dei nucleotidi pirimidinici 822
Biosintesi de novo dell’anello pirimidinico 822
Regolazione della biosintesi delle pirimidine nei batteri 822
Enzimi multifunzionali nella sintesi delle pirimidine negli
eucarioti 824
Sintesi delle pirimidine nelle vie di recupero e loro
catabolismo 824
Biosintesi e metabolismo dei deossiribonucleotidi 825
Riduzione dei ribonucleotidi a deossiribonucleotidi 826
Biosintesi dei deossiribonucleotidi timidilici 831
Metabolismo dei nucleotidi deossiuridilici 832
Vie di recupero per la sintesi dei deossiribonucleotidi 834
La timidilato sintasi: un enzima bersaglio per la
chemioterapia 834
Alterazioni del metabolismo dei nucleotidi provocate
da virus 838
Importanza biologica e medica di altri analoghi
dei nucleotidi 839
Gli analoghi dei nucleotidi come agenti chemioterapici 839
Analoghi dei nucleotidi e mutagenesi 841
Gli enzimi che metabolizzano i nucleotidi come marcatori
genetici selettivi 842
RIASSUNTO
843
Letture consigliate
Problemi
845
844
Indice generale (pellicole)
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Pagina xxi
ISBN 88-408-1287-3
CAPITOLO 23
,
846
Interdipendenza dei principali organi nel metabolismo
energetico dei vertebrati 847
Entrate e uscite di combustibile 847
Divisione metabolica del lavoro tra i principali organi 847
Regolazione ormonale del metabolismo energetico 851
Azione dei principali ormoni 851
Le risposte agli stress metabolici: il digiuno e il diabete 853
I meccanismi di azione degli ormoni 857
Un profilo dell’azione degli ormoni 859
Natura gerarchica del controllo ormonale 860
Sintesi degli ormoni: i precursori degli ormoni peptidici 862
Trasduzione del segnale: i recettori 862
La trasduzione del segnale: le proteine G 865
I sistemi dei secondi messaggeri 870
Il recettore dell’insulina e altri recettori simili che possiedono
attività proteina chinasica 873
Ormoni steroidei e tiroidei: recettori intracellulari 874
Trasduzione del segnale, oncogeni e cancro 878
Oncogeni cellulari e virali 878
Gli oncogeni nei tumori umani 880
Oncogeni e trasmissione del segnale cellulare 882
Ormoni vegetali 885
RIASSUNTO 886
Letture consigliate 887
Problemi 888
Strumenti della biochimica 23A
DOSAGGI RADIOIMMUNOLOGICI 889
xxi
Struttura e meccanismo d’azione della DNA polimerasi 908
L’oloenzima della DNA polimerasi III 909
Le DNA polimerasi eucariotiche 912
Altre proteine della replicazione 913
DNA ligasi: replicazione discontinua del DNA 914
Primasi: sintesi delle sequenze guida di RNA 914
Proteine a ganascia e stistemi di caricamento delle ganasce:
processività 915
Proteine che legano il DNA a singolo filamento:
mantenimento di una conformazione ottimale
dello stampo 916
Elicasi: srotolamento del DNA in testa alla forcella
replicativa 917
Topoisomerasi: riduzione della tensione torsionale 919
L’uracile-DNA N-glicosilasi: rimozione dell’uracile
incorporato 922
Ricostruzione degli apparati della replicazione 923
Inizio della replicazione del DNA 925
Requisiti per l’inizio della replicazione 925
L’inizio della replicazione del DNA in E. Coli
in corrispondenza di oric 925
Replicazione del DNA plasmidico: controllo dell’inizio
da parte dell’RNA 927
DNA mitocondriale: due forcelle replicative unidirezionali 927
Replicazione di genomi lineari 927
Fedeltà di replicazione del DNA 928
Virus a RNA: la replicazione dei genomi costituiti da RNA 932
RNA replicasi RNA-dipendenti 933
Replicazione dei genomi retrovirali 933
RIASSUNTO 935
Letture consigliate 936
Problemi 937
Strumenti della biochimica 24A
LA REAZIONE A CATENA DELLA POLIMERASI 938
PARTE V
CAPITOLO 24
:
892
Il metabolismo informazionale: i processi principali 892
Un quadro d’insieme della replicazione del DNA 893
Una rassegna della terminologia genetica 898
Le prime scoperte nel campo della replicazione del DNA 900
Natura semiconservativa della replicazione del DNA 900
Natura sequenziale della replicazione 901
Origine e direzione della replicazione 901
L’unità di replicazione: il replicone 903
Le DNA polimerasi: enzimi che catalizzano l’allungamento
della catena polinucleotidica 905
Scoperta della DNA polimerasi 905
Struttura e attività della DNA polimerasi I 905
Le DNA polimerasi II e III 907
Strumenti della biochimica 24B
ANALISI DI TOPOISOMERI DEL DNA MEDIANTE
ELETTROFORESI SU GEL 940
CAPITOLO 25
:
,
,
942
Metilazione del DNA 943
Restrizione e modificazione 946
Biologia della restrizione e della modificazione 946
Proprietà degli enzimi di restrizione e modificazione 948
Riparazione del DNA 951
Tipi di danni al DNA e loro conseguenze 951
Fotoprodotti del DNA di interesse biologico:
dimeri delle pirimidine 952
Riparazione diretta delle basi danneggiate del DNA:
fotoriattivazione e alchiltransferasi 953
Riparazione mediante excisione: excinucleasi 955
Indice generale (pellicole)
xxii
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Pagina xxii
Riparazione mediante excisione di basi:
DNA-N-Glicosilasi 956
Riparazione postreplicativa: riparazione per ricombinazione e
risposta SOS 957
Riparazione degli appaiamenti non complementari 959
Ricombinazione 962
Classificazione dei processi di ricombinazione 962
Ricombinazione omologa 963
Ricombinazione sito-specifica 969
Rimaneggiamenti genici 971
La sintesi delle immunoglobuline: generazione della diversità
anticorpale 971
Elementi genetici trasponibili 974
Retrovirus 978
Amplificazione genica 980
RIASSUNTO 982
Letture consigliate 983
Problemi 983
Strumenti della biochimica 25A
ISBN 88-408-1287-3
Il regolone SOS: attivazione di operoni multipli da parte
di un unico gruppo di segnali ambientali 1026
Operoni biosintetici: repressori attivati dal ligando
e attenuazione 1028
Altre forme di regolazione 1031
Il rimaneggiamento posttrascrizionale 1035
Il ricambio dell’mRNA 1035
Il rimaneggiamento posttrascrizionale nella sintesi di rRNA
e tRNA 1035
RIASSUNTO
1037
Letture consigliate
Problemi
1038
1039
Strumenti della biochimica 26A
FOOTPRINTING: IDENTIFICAZIONE DEI SITI
DI LEGAME DELLE PROTEINE SUL DNA 1040
Strumenti della biochimica 26B
LA MAPPATURA DI SITI DI INIZIO
DELLA TRASCRIZIONE 1042
MAPPATURA DEL GENOMA 986
Strumenti della biochimica 25B
CLONAGGIO GENICO 987
Strumenti della biochimica 25C
SEQUENZIAMENTO DEI GENI CON
DIDEOSSINUCLEOTIDI 991
Strumenti della biochimica 25D
SOUTHERN BLOTTING 993
Strumenti della biochimica 25E
MUTAGENESI SITO-SPECIFICA 995
CAPITOLO 26
:
997
Il DNA come stampo per la sintesi di RNA 997
La previsione dell’esistenza dell’RNA messaggero 998
Il batteriofago T2 e la dimostrazione dell’esistenza dell’RNA
messaggero 999
Dinamica dell’RNA in cellule non infettate 1000
Enzimologia della sintesi dell’RNA: l’RNA polimerasi 1001
Ruolo biologico della RNA polimerasi 1001
Struttura della RNA polimerasi 1003
Il meccanismo della trascrizione 1005
Inizio della trascrizione: interazione con promotori 1005
Inizio e allungamento: incorporazione di ribonucleotidi 1006
Punteggiatura della trascrizione: riconoscimento del
promotore 1009
Punteggiatura della trascrizione: terminazione 1012
Regolazione della trascrizione 1014
L’operone del lattosio: le prime evidenze sul controllo
trascrizionale dell’espressione genica 1014
Il batteriofago l: operatori multipli, repressori bivalenti
e modelli per la specificità di legame del DNA 1020
Struttura dei repressori Cro e cI e di altre simili proteine
che legano il DNA 1025
CAPITOLO 27
:
1044
Un quadro d’insieme della traduzione 1044
Il codice genetico 1045
Come fu decifrato il codice 1045
Caratteristiche del codice 1047
I principali partecipanti alla traduzione: mRNA, tRNA
e ribosomi 1049
Struttura degli mRNA procariotici 1049
Struttura dell’RNA transfer 1050
Accoppiamento dei tRNA agli aminoacidi e formazione di tRNA
aminoacilati: il primo passo della sintesi proteica 1053
Il ribosoma 1056
Il meccanismo della traduzione 1061
L’inizio 1061
L’allungamento 1063
La terminazione 1067
Soppressione di mutazioni 1069
L’inibizione della traduzione con antibiotici 1070
Velocità ed energetica della traduzione 1072
Gli stadi finali della sintesi proteica: ripiegamento
e modificazione covalente 1073
Il ripiegamento della catena 1073
Modificazione covalente 1074
La regolazione della sintesi proteica nei procarioti 1075
RIASSUNTO 1078
Letture consigliate 1078
Problemi 1079
Strumenti della biochimica 27A
TECNICHE PER LA MAPPATURA DI STRUTTURE
MACROMOLECOLARI COMPLESSE 1080
Indice generale (pellicole)
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Pagina xxiii
ISBN 88-408-1287-3
CAPITOLO 28
1085
Il genoma eucariotico 1085
Dimensione del genoma 1085
Sequenze ripetitive 1086
Introni 1088
Famiglie geniche 1090
Organizzazione fisica del DNA eucariotico: cromosomi
e cromatina 1091
Cromosomi 1091
La cromatina 1092
Il nucleosoma 1093
Struttura cromatinica di ordine superiore nel nucleo 1095
Il ciclo cellulare e la replicazione del DNA
negli eucarioti 1097
Il ciclo cellulare 1097
Gli eventi molecolari durante la replicazione
della cromatina 1099
La trascrizione e il suo controllo nelle cellule
eucariotiche 1103
La RNA polimerasi I: trascrizione dei geni principali dell’RNA
ribosomale 1104
La RNA polimerasi III: trascrizione dei geni dei piccoli
RNA 1105
La RNA polimerasi II: trascrizione dei geni strutturali 1106
Struttura cromatinica e trascrizione 1110
Terminazione della trascrizione 1113
La maturazione dell’RNA messaggero 1113
xxiii
Aggiunta del cappuccio 1114
Giuntatura 1114
Giuntatura alternativa 1115
Correzione 1116
La traduzione negli eucarioti 1118
Confronto con i meccanismi procariotici 1118
Inibitori della traduzione 1119
Il controllo della traduzione 1119
Il trasporto mirato delle proteine negli eucarioti 1121
Proteine sintetizzate nel citoplasma 1122
Proteine sintetizzate sul reticolo endoplasmico rugoso 1123
Ruolo del complesso di Golgi 1124
Il destino delle proteine: distribuzione programmata 1126
Il sistema lisosomale 1126
La degradazione delle proteine citosoliche 1126
Apoptosi 1128
Il DNA eucariotico e lo sviluppo: una visione d’insieme 1128
RIASSUNTO 1130
Letture consigliate 1131
Problemi 1132
Strumenti della biochimica 28A
INDIVIDUAZIONE DI FATTORI E SEQUENZE
DI LEGAME 1133
Risposte ai problemi 1135
Glossario 1164
Indice analitico 1181
