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Indice
Prefazione all’edizione italiana
Prefazione alla Terza Edizione americana
xi
xii
II.
PARTE PRIMA
Metabolismo energetico
1
Substrati energetici e componenti della dieta
I.
Substrati energetici della dieta
A. Carboidrati
B. Proteine
C. Grassi
D. Alcol
Riserve di energia nell’organismo
A. Grassi
B. Glicogeno
C. Proteine
Spesa energetica giornaliera
A. Metabolismo basale
B. Attività fisica
C. Termogenesi indotta dalla dieta
D. Calcolo della spesa energetica giornaliera
E. Peso corporeo ottimale
F. Perdita e acquisto di peso corporeo
Fabbisogno nutrizionale
A. Carboidrati
B. Acidi grassi essenziali
C. Proteine
D. Vitamine
E. Minerali
F. Acqua
Linee guida dietetiche
A. Raccomandazioni generali
B. Frutta, verdura e cereali
C. Grassi
D. Proteine
E. Alcol
F. Vitamine e minerali
Xenobiotici
II.
III.
IV.
V.
VI.
2
Alimentazione e stato post-prandiale
I.
Digestione e assorbimento
A. Carboidrati
B. Proteine
C. Grassi
Modifiche dei livelli ormonali dopo un pasto
Destino del glucosio dopo un pasto
A. Conversione a glicogeno, triacilglicerolo e CO2 nel fegato
B. Metabolismo del glucosio in altri tessuti
Destino delle lipoproteine nello stato post-prandiale
Destino degli amminoacidi nello stato post-prandiale
Stato post-prandiale: una sintesi
II.
III.
IV.
V.
VI.
3
Stato di digiuno
I.
Stato di digiuno
3
4
5
6
6
7
7
7
7
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8
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9
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23
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23
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25
25
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27
28
31
32
A. Glucosio nel sangue e ruolo del fegato durante il digiuno
B. Ruolo del tessuto adiposo durante il digiuno
C. Modificazioni metaboliche durante un breve digiuno: una sintesi
Cambiamenti metabolici durante il digiuno prolungato
A. Ruolo del fegato durante il digiuno prolungato
B. Ruolo del tessuto adiposo durante il digiuno prolungato
32
34
34
35
35
36
PARTE SECONDA
Fondamenti chimici e biologici
della Biochimica
4
Acqua, acidi, basi e tamponi
I.
Acqua
A. Compartimenti fluidi nell’organismo umano
B. Legami idrogeno nell’acqua
C. Elettroliti
D. Osmolalità e movimento dell’acqua
Acidi e basi
A. pH dell’acqua
B. Acidi forti e deboli
Tamponi
Acidi metabolici e tamponi
A. Sistema tampone bicarbonato
B. Bicarbonato ed emoglobina negli eritrociti
C. pH intracellulare
D. Ioni idrogeno, ammonio e fosfato urinari
E. Acido cloridrico
II.
III.
IV.
5
Struttura dei principali componenti
dell’organismo
I.
Gruppi funzionali dei composti biologici
A. Composti biologici
B. Gruppi funzionali
C. Polarità dei legami e cariche parziali
D. Nomenclatura
Carboidrati
A. Monosaccaridi
B. Glicosidi
Lipidi
A. Acidi grassi
B. Acilgliceroli
C. Fosfoacilgliceroli
D. Sfingolipidi
E. Steroidi
Composti azotati
A. Amminoacidi
B. Strutture cicliche contenenti azoto
Radicali liberi
II.
III.
IV.
V.
6
Amminoacidi nelle proteine
I.
II.
Struttura generale degli amminoacidi
Classificazione delle catene laterali degli amminoacidi
A. Amminoacidi non polari alifatici
43
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III.
IV.
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INDICE
B. Amminoacidi aromatici
C. Amminoacidi alifatici polari non carichi
D. Amminoacidi solforati
E. Amminoacidi acidi e basici
Variazioni della struttura primaria
A. Polimorfismi nella struttura proteica
B. Famiglie e superfamiglie di proteine
C. Variazioni della struttura proteica fra tessuti e con lo sviluppo
D. Variazioni di specie nella struttura primaria dell’insulina
Amminoacidi modificati
A. Glicosilazione
B. Acilazione o prenilazione
C. Modificazioni regolatorie
D. Altre modificazioni post-traduzionali degli amminoacidi
E. Selenocisteina
Relazioni struttura-funzione nelle proteine
ISBN 978-88-08-18217-3
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82
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86
88
88
II.
92
I.
II.
I.
Caratteristiche generali della struttura tridimensionale
94
A. Descrizioni delle strutture proteiche
94
B. Requisiti della struttura tridimensionale
94
II. Struttura tridimensionale dello scheletro peptidico
95
III. Struttura secondaria
95
A. ␣-Elica
95
B. Foglietti ␤
96
C. Strutture secondarie non ripetitive
97
D. Motivi di struttura secondaria
97
IV. Struttura terziaria
98
A. Domini nella struttura terziaria
98
B. Ripiegamenti nelle proteine globulari
98
C. Solubilità delle proteine globulari in ambiente acquoso
100
D. Struttura terziaria delle proteine transmembrana
101
V.
Struttura quaternaria
101
VI. Determinazione quantitativa del legame con un ligando
102
VII. Relazioni tra struttura e funzione nella mioglobina ed emoglobina 102
A. Gruppo eme e suo legame con l’ossigeno
103
104
B. Cooperatività del legame dell’O2 nell’emoglobina
VIII. Relazioni fra struttura e funzione nelle immunoglobuline
IX. Avvolgimento (folding) delle proteine
A. L’avvolgimento è determinato dalla struttura primaria
B. Denaturazione delle proteine
106
106
106
109
III.
IV.
V.
Regolazione da concentrazione di substrato e prodotto
A. Velocità e concentrazione del substrato
B. Inibizione reversibile nel sito attivo
Regolazione tramite cambiamenti di conformazione
A. Cambiamenti conformazionali negli enzimi allosterici
B. Cambiamenti di conformazione da modificazioni covalenti
C. Cambiamenti di conformazione per interazioni proteina-proteina
D. Scissione proteolitica
Regolazione mediante cambiamenti nella quantità di enzima
A. Regolazione della sintesi degli enzimi
B. Regolazione della degradazione delle proteine
Regolazione delle vie metaboliche
A. Principi di regolazione delle vie metaboliche
10 Relazioni tra biologia cellulare e biochimica 156
Compartimentazione nelle cellule
Membrana plasmatica
A. Struttura della membrana plasmatica
B. Trasporto delle molecole attraverso la membrana plasmatica
C. Trasporto vescicolare attraverso la membrana plasmatica
III. Lisosomi
A. Idrolasi lisosomiali
B. Endocitosi, fagocitosi e autofagia
IV. Mitocondri
V.
Perossisomi
VI. Nucleo
VII. Reticolo endoplasmatico
VIII. Complesso del Golgi
IX. Citoscheletro
A. Microtubuli
B. Filamenti di actina
C. Filamenti intermedi
I.
Enzimi come catalizzatori
Reazione catalizzata dall’enzima
117
A. Sito attivo
118
B. Siti di legame del substrato
119
C. Complesso dello stato di transizione
120
Meccansimo catalitico della chimotripsina
121
A. Reazione in assenza di enzima
121
B. Strategie catalitiche nella reazione catalizzata dalla chimotripsina123
C. Diagramma energetico in presenza della chimotripsina
125
Gruppi funzionali nella catalisi
125
A. Gruppi funzionali sulle catene laterali amminoacidiche
126
B. Coenzimi nella catalisi
126
C. Ioni metallici nella catalisi
130
D. Ruoli non catalitici dei cofattori
130
pH e temperatura ottimali
130
Inibitori basati sul meccanismo di reazione
131
A. Inibitori covalenti
131
B. Analoghi dello stato di transizione e composti che mimano
stadi intermedi della reazione
131
C. Metalli pesanti
134
II.
9
Regolazione degli enzimi
12 Struttura degli acidi nucleici
I.
Un quadro d’insieme
IV.
V.
116
CARATTERISTICHE GENERALI DEI MESSAGGERI
CHIMICI
178
A. Caratteristiche generali dei messaggeri chimici: il funzionamento
del recettore nicotinico dell’acetilcolina
178
B. Azioni endocrine, paracrine e autocrine
179
C. Tipi di messaggeri chimici
180
Recettori intracellulari che funzionano come fattori
di trascrizione
181
A. Recettori intracellulari e recettori di membrana a confronto
181
B. Superfamiglia dei recettori degli ormoni steroidei/tiroidei
182
Recettori situati sulla membrana plasmatica e trasduzione
del segnale
183
A. Classi principali dei recettori di membrana
184
B. Trasduzione del segnale attraverso un recettore dotato di attività
tirosina chinasica
185
C. Trasduzione del segnale attraverso i recettori di tipo JAK-STAT 187
D. Recettori dotati di attività serina-treonina chinasica
189
E. Trasduzione del segnale attraverso i recettori a sette eliche
190
F. Adattamenti cellulari in risposta alla segnalazione
193
Terminazione del segnale
193
I.
III.
139
140
157
158
158
161
165
166
166
166
167
168
168
169
169
170
170
171
172
11 Segnalazione cellulare mediante messaggeri
chimici
176
8
II.
141
141
143
144
144
146
148
149
149
150
150
150
151
III.
IV.
PARTE TERZA
Espressione genica e sintesi
delle proteine
I.
Struttura del DNA
199
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INDICE
v
C. Il codice non è sovrapposto e non ha punteggiatura
Relazione tra mRNA e prodotto proteico
Effetti delle mutazioni
A. Mutazioni puntiformi
B. Inserzioni, delezioni e mutazioni con spostamento
del quadro di lettura
IV. Formazione dell’amminoacil-tRNA
V.
Processo di traduzione
A. Inizio della traduzione
B. Allungamento della catena polipeptidica
C. Terminazione della traduzione
VI. Polisomi
VII. Modificazione (processing) delle proteine
VIII. Modificazioni post-traduzionali
IX. Indirizzamento delle proteine a localizzazioni subcellulari
ed extracellulari
257
257
257
258
ISBN 978-88-08-18217-3
II.
III.
A. Localizzazione del DNA
B. Scoperta della struttura del DNA
C. Concetto di appaiamento fra le basi
D. I filamenti del DNA sono antiparalleli
E. Doppia elica
F. Caratteristiche del DNA
Struttura dei cromosomi
A. Dimensioni della molecola di DNA
B. Superavvolgimento del DNA
C. Genoma umano
Struttura dell’RNA
A. Caratteristiche generali dell’RNA
B. Struttura dell’mRNA
C. Struttura dell’rRNA
D. Struttura del tRNA
E. Altri tipi di RNA
13 Sintesi del DNA
I.
II.
III.
IV.
V.
Sintesi del DNA nei procarioti
A. La replicazione è bidirezionale
B. La replicazione è semiconservativa
C. Separazione dei filamenti parentali
D. Azione della DNA polimerasi
E. Eliminazione degli errori di appaiamento delle basi
F. Funzione dei primer di RNA
G. Sintesi del DNA alla forcella di replicazione
H. Funzione della DNA ligasi
Sintesi del DNA negli eucarioti
A. Ciclo cellulare degli eucarioti
B. Punti di origine della replicazione
C. DNA polimerasi degli eucarioti
D. Complesso di replicazione degli eucarioti
E. Replicazione dei telomeri
Riparazione del DNA
A. Azioni dei mutageni
B. Meccanismi di riparazione
Riarrangiamenti genici
A. Ricombinazione generale od omologa
B. Traslocazioni
C. Trasposoni
Trascrittasi inversa
14 Trascrizione: sintesi dell’RNA
I.
II.
III.
IV.
V.
Azione della RNA polimerasi
Tipi di RNA polimerasi
A. Sequenze dei geni
B. Riconoscimento dei geni da parte della RNA polimerasi
C. Promotori dell’mRNA
Trascrizione nei batteri
Trascrizione negli eucarioti
A. Sintesi dell’mRNA negli eucarioti
B. Sintesi dell’rRNA negli eucarioti
C. Sintesi del tRNA negli eucarioti
Differenze tra le dimensioni del DNA dei procarioti e
degli eucarioti
A. Le cellule umane sono diploidi
B. I geni umani contengono introni
C. Sequenze ripetitive nel DNA degli eucarioti
D. Differenze fra il DNA e l’RNA dei procarioti e degli eucarioti:
una sintesi
15 Traduzione: sintesi delle proteine
I.
Codice genetico
A. Il codice è degenerato ma non ambiguo
B. Il codice è quasi universale
200
201
202
204
204
206
207
207
207
208
210
210
210
211
212
212
II.
III.
258
259
260
260
262
263
264
264
264
265
216
217
217
217
218
218
219
220
220
220
220
220
222
222
222
224
225
225
226
228
228
229
229
230
16 Regolazione dell’espressione genica
I.
II.
III.
246
246
247
247
248
I.
II.
III.
IV.
274
276
277
278
278
278
279
281
287
289
290
Tecniche del DNA ricombinante
296
A. Strategie per ottenere frammenti di DNA e copie di geni
296
B. Tecniche per l’identificazione di sequenze di DNA
298
C. Tecniche per l’amplificazione del DNA
301
Impiego delle tecniche del DNA ricombinante per la diagnosi
delle malattie
304
A. Polimorfismi del DNA
304
B. Identificazione dei polimorfismi
305
Impiego delle tecniche del DNA ricombinante per la prevenzione
e il trattamento delle malattie
308
A. Vaccini
B. Produzione di proteine per scopi terapeutici
308
C. Piccoli RNA interferenti (siRNA)
310
D. Consulenza genetica
311
E. Terapia genica
311
F. Animali transgenici
313
Proteomica
313
18 Biologia molecolare del cancro
I.
II.
254
255
256
257
272
273
273
17 Impiego delle tecniche del DNA ricombinante
in medicina
294
233
234
235
236
237
237
240
240
241
244
245
271
L’espressione genica è regolata per l’adattamento
e il differenziamento
Regolazione dell’espressione genica nei procarioti
A. Operoni
B. Regolazione del legame della RNA polimerasi da parte
di repressori
C. Stimolazione del legame della RNA polimerasi
D. Regolazione del legame della RNA polimerasi ai fattori sigma
E. Attenuazione della trascrizione
Regolazione della sintesi proteica negli eucarioti
A. La regolazione dell’espressione genica negli eucarioti avviene
a livelli multipli
B. Regolazione della disponibilità dei geni alla trascrizione
C. Regolazione a livello della trascrizione
D. Modificazione post-trascrizionale dell’RNA
E. Regolazione a livello della traduzione e della stabilità dell’mRNA
F. Trasporto e stabilità dell’mRNA
III.
Cause del cancro
Danni al DNA che possono causare mutazioni
A. Modificazioni chimico-fisiche del DNA
B. Mutazioni di tipo gain-of-function in proto-oncogeni
C. Mutazioni negli enzimi di riparazione del DNA
Oncogeni
A. Oncogeni e cascata di trasduzione del segnale
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321
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INDICE
ISBN 978-88-08-18217-3
B. Oncogeni e ciclo cellulare
Geni oncosoppressori
A. Geni oncosoppressori che regolano direttamente il ciclo cellulare
B. Geni oncosoppressori che interferiscono con i recettori e con i
meccanismi di trasduzione del segnale
C. Geni oncosoppressori che influenzano l’adesione cellulare
V.
Cancro e apoptosi
A. Normali vie di attivazione dell’apoptosi
B. Le cellule cancerose diventano resistenti all’apoptosi
VI. Il cancro si sviluppa quando si accumulano molteplici mutazioni
VII. A livello molecolare il cancro è una patologia complessa
IV.
326
328
329
330
331
331
332
335
335
336
B. Complesso della piruvato deidrogenasi
VII. Intermedi del ciclo TCA e reazioni anaplerotiche
A. I componenti del ciclo TCA sono intermedi biosintetici
B. Reazioni anaplerotiche
21 Fosforilazione ossidativa e funzione
mitocondriale
I.
PARTE QUARTA
Ossidazione dei substrati energetici
e produzione di ATP
19 Bioenergetica: ATP e O2
I.
Energia disponibile per compiere lavoro
A. Legami fosforici altamente energetici dell’ATP
B. Variazione di energia libera (∆G) durante una reazione
C. Reazioni esotermiche ed endotermiche
II. Trasduzioni energetiche per compiere lavoro meccanico
e di trasporto
A. Lavoro meccanico
B. Lavoro di trasporto
III. Lavoro biochimico
A. Additività dei valori di ∆G0
B. Dipendenza del ∆G dalla concentrazione dei prodotti
e dei substrati
C. Legami altamente energetici degli intermedi attivati
IV. Termogenesi
V.
Energia del metabolismo ossidativo degli alimenti
A. Trasduzione di energia attraverso la fosforilazione ossidativa
B. Ruolo del NADPH nelle reazioni di ossido-riduzione
C. Glicolisi anaerobica
VI. Ossigenasi e ossidasi non coinvolte nella produzione di ATP
A. Ossidasi
B. Ossigenasi
VII. Bilancio energetico
II.
345
347
347
348
349
III.
IV.
351
351
351
351
352
22 Produzione di ATP dal glucosio: la glicolisi
353
354
355
356
356
359
360
360
360
360
361
I.
II.
III.
IV.
20 Ciclo degli acidi tricarbossilici
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
Uno sguardo al ciclo degli acidi tricarbossilici
Reazioni del ciclo TCA
A. Formazione e ossidazione dell’isocitrato
B. Conversione dell’␣-chetoglutarato a succinil-CoA
C. Produzione di GTP
D. Ossidazione del succinato a ossalacetato
Coenzimi del ciclo TCA
A. FAD e NAD+
B. Ruolo del CoA nel ciclo TCA
C. Complessi dell’␣-chetoacido deidrogenasi
Resa energetica del ciclo TCA
A. Efficienza complessiva del ciclo TCA
B. Reazioni termodinamicamente e cineticamente reversibili
e irreversibili
Regolazione del ciclo TCA
A. Regolazione della citrato sintasi
B. Regolazione allosterica della isocitrato deidrogenasi
C. Regolazione della ␣-chetoglutarato deidrogenasi
D. Regolazione dei metaboliti intermedi del ciclo TCA
Precursori dell’acetil-CoA
A. Fonti di acetil-CoA
Fosforilazione ossidativa
A. Descrizione della fosforilazione ossidativa
B. Componenti delle reazioni di ossido-riduzione nella catena di
trasporto elettronico
C. Trasferimento dei protoni
D. Produzione di energia dal trasporto elettronico
E. Trasferimento sequenziale nella catena respiratoria
e sua inibizione
Disfunzioni della fosforilazione ossidativa
A. DNA mitocondriale e malattie mitocondriali causate dalla
disfunzione della fosforilazione ossidativa
B. Altre malattie genetiche legate alla fosforilazione ossidativa
Accoppiamento del trasporto elettronico con la sintesi di ATP
A. Regolazione mediante accoppiamento
B. Disaccoppiamento della sintesi di ATP dal trasporto elettronico
Meccanismi di trasporto attraverso le membrane mitocondriali
interne ed esterne
A. Trasporto attraverso la membrana mitocondriale interna
B. Trasporto attraverso la membrana mitocondriale esterna
C. Poro della transizione di permeabilità mitocondriale
Glicolisi
A. Reazioni della glicolisi
B. Destino ossidativo del piruvato e del NADH
C. Glicolisi anaerobica
Altre funzioni della glicolisi
Regolazione della glicolisi sulla base delle richieste di ATP
A. Correlazioni tra le concentrazioni di ATP, ADP e AMP
B. Regolazione delle esochinasi
C. Regolazione della PFK-1
D. Regolazione della piruvato chinasi
E. Regolazione della glicolisi e della piruvato deidrogenasi
Acidosi lattica
381
382
382
383
389
391
391
393
395
396
397
397
397
399
400
400
400
403
403
404
404
408
409
410
413
414
417
418
418
419
420
421
421
422
366
368
368
369
370
370
370
371
371
372
373
376
376
23 Ossidazione degli acidi grassi
e corpi chetonici
I.
II.
III
377
378
379
379
380
380
381
381
IV.
Acidi grassi come substrati energetici
A. Caratteristiche degli acidi grassi utilizzati come substrati
energetici
B. Trasporto e attivazione degli acidi grassi a lunga catena
C. ␤-Ossidazione degli acidi grassi a lunga catena
D. Ossidazione degli acidi grassi con catena di media lunghezza
E. Regolazione della ␤-ossidazione
Vie alternative di ossidazione degli acidi grassi
A. Ossidazione degli acidi grassi nei perossisomi
B. ␻-Ossidazione degli acidi grassi
Metabolismo dei corpi chetonici
A. Sintesi dei corpi chetonici
B. Ossidazione dei corpi chetonici come substrati energetici
C. Vie alternative del metabolismo dei corpi chetonici
Ruolo degli acidi grassi e dei corpi chetonici nell’omeostasi dei
substrati energetici
A. Utilizzo preferenziale degli acidi grassi
B. Tessuti che utilizzano corpi chetonici
C. Regolazione della sintesi dei corpi chetonici
427
429
430
430
433
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437
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438
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24 Tossicità dell’ossigeno e danno
da radicali liberi
I.
II.
III.
IV.
V.
I.
II.
II.
449
O2 e produzione di specie reattive dell’ossigeno
A. Natura radicalica dell’O2
B. Caratteristiche delle specie reattive dell’ossigeno
C. Fonti principali delle specie reattive dell’ossigeno nella cellula
Reazioni di radicali liberi dell’ossigeno con i componenti
cellulari
A. Attacco alle membrane biologiche: formazione di radicali
lipidici e lipoperossidi
B. Proteine e peptidi
C. DNA
Ossido d’azoto e specie reattive dell’azoto-ossigeno
A. Ossido d’azoto sintasi
B. Tossicità dell’NO
Formazione di radicali liberi durante la fagocitosi e
l’infiammazione
A. NADPH ossidasi
B. Mieloperossidasi e HOCl
C. RNOS e infiammazione
Sistemi di difesa cellulare contro la tossicità dell’ossigeno
A. Enzimi di difesa antiossidante
B. Antiossidanti non enzimatici (scavenger di radicali liberi)
25 Metabolismo dell’etanolo
451
451
451
453
454
456
456
456
456
457
458
458
459
460
460
461
462
472
472
473
474
474
475
476
476
I.
Carboidrati della dieta
I.
II.
III.
IV.
V.
508
509
510
512
513
514
516
516
519
520
524
Struttura del glicogeno
Funzione del glicogeno nel muscolo scheletrico e nel fegato
Sintesi e degradazione del glicogeno
A. Sintesi del glicogeno
B. Glicogenolisi
Disordini del metabolismo del glicogeno
Regolazione della glicogeno sintesi e della glicogenolisi
A. Regolazione del metabolismo del glicogeno nel fegato
B. Regolazione della sintesi e della degradazione del glicogeno nel
muscolo scheletrico
29 Processi metabolici dei monosaccaridi:
via dei pentoso fosfati, metabolismo
del fruttosio e del galattosio
I.
526
526
528
528
529
530
531
531
537
II.
III.
I.
489
491
492
495
495
495
496
497
498
499
501
501
505
508
II.
III.
Metabolismo del glucosio nel fegato
Gluconeogenesi
A. Precursori della gluconeogenesi
B. Formazione di intermedi della gluconeogenesi da varie fonti
di carbonio
C. Schema della gluconeogenesi
D. Regolazione della gluconeogenesi
E. È necessaria energia per la sintesi di glucosio
544
544
545
546
547
547
548
550
557
Interconversioni che coinvolgono i derivati nucleotidici
dei glucidi
A. Reazioni dell’UDP-glucosio
B. UDP-glucuronato: una risorsa di cariche negative
C. Formazione dei glucuronidi
D. Sintesi dell’UDP-galattosio e del lattosio partendo dal glucosio
E. Formazione di glucidi per la sintesi di glicolipidi e glicoproteine
Glicoproteine
A. Struttura e funzione
B. Sintesi
Glicolipidi
A. Funzione e struttura
B. Sintesi
31 Gluconeogenesi e omeostasi del glucosio
nel sangue
I.
II.
542
Fruttosio
A. Metabolismo del fruttosio
B. Sintesi del fruttosio nella via dei polioli
Metabolismo del galattosio – Conversione a glucosio 1-fosfato
Via dei pentoso fosfati
A. Fase ossidativa della via dei pentoso fosfati
B. Fase non ossidativa della via dei pentoso fosfati
C. Ruolo della via dei pentoso fosfati nella produzione di NADPH
30 Sintesi di glicosidi, lattosio, glicoproteine
e glicolipidi
Omeostasi metabolica
Principali ormoni dell’omeostasi metabolica
Sintesi e rilascio di insulina e glucagone
A. Pancreas endocrino
B. Sintesi e secrezione di insulina
C. Stimolazione e inibizione del rilascio di insulina
D. Sintesi e secrezione del glucagone
Meccanismo d’azione dell’ormone
A. Segnali di trasduzione da parte degli ormoni che si legano ai
recettori della membrana plasmatica
B. Trasduzione del segnale ad opera del cortisolo e di altri ormoni
che interagiscono con recettori intracellulari
C. Segnali di trasduzione ad opera dell’adrenalina e noradrenalina
27 Digestione, assorbimento e trasporto
dei carboidrati
28 Sintesi e degradazione del glicogeno
477
479
479
480
Metabolismo dei carboidrati
IV.
V.
Digestione dei carboidrati della dieta
A. ␣-Amilasi salivari e pancreatiche
B. Disaccaridasi presenti sull’orletto a spazzola dell’epitelio
intestinale
C. Metabolismo dei glucidi da parte della flora batterica intestinale
D. Intolleranza al lattosio
Fibre della dieta
Assorbimento dei carboidrati
A. Assorbimento a livello dell’epitelio intestinale
B. Trasporto dei monosaccaridi nei tessuti
Trasporto del glucosio attraverso la barriera emato-encefalica
e nei neuroni
470
PARTE QUINTA
I.
II.
III.
III.
IV.
454
Metabolismo dell’etanolo
A. Alcol deidrogenasi
B. Acetaldeide deidrogenasi
C. Destino dell’acetato
D. Sistema di ossidazione microsomiale dell’etanolo (MEOS)
E. Variazioni nel metabolismo dell’etanolo
F. Rendimento energetico dell’ossidazione dell’etanolo
Effetto tossico del metabolismo dell’etanolo
A. Effetti acuti dell’etanolo derivanti dall’aumento del rapporto
NADH/NAD+
B. Tossicità dell’acetaldeide
C. Etanolo e formazione di radicali liberi
D. Cirrosi epatica e perdita della funzione epatica
26 Regolazione del metabolismo dei substrati
energetici da parte dell’insulina,
del glucagone e di altri ormoni
vii
INDICE
558
558
559
559
560
562
562
562
564
565
565
567
572
574
575
576
577
577
580
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III.
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Pagina viii
INDICE
ISBN 978-88-08-18217-3
Variazioni dei livelli di glucosio nel sangue dopo un pasto
A. Livelli di glucosio nel sangue nello stato di buona alimentazione
B. Livelli di glucosio nel sangue nello stato di digiuno
C. Livelli del glucosio nel sangue nello stato di digiuno prolungato
D. Fonti di glucosio nel sangue: una sintesi
E. Livelli di glucosio nel sangue durante l’attività fisica
584
585
587
589
590
591
PARTE SESTA
Metabolismo lipidico
32 Digestione e trasporto dei lipidi assunti
con la dieta
I.
II.
III.
IV.
V.
597
Digestione dei triacilgliceroli
A. Azione dei sali biliari
B. Azione della lipasi pancreatica
Assorbimento dei lipidi assunti con la dieta
Sintesi dei chilomicroni
Trasporto dei lipidi assunti con la dieta nel circolo ematico
Destino dei chilomicroni
33 Sintesi degli acidi grassi, dei triacilgliceroli
e dei principali lipidi di membrana
I.
598
599
599
600
602
604
605
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
Assorbimento intestinale del colesterolo
Sintesi del colesterolo
A. Fase 1: sintesi del mevalonato dall’acetil-CoA
B. Fase 2: conversione del mevalonato a due unità isoprenoidi
C. Fase 3: condensazione di sei unità isoprenoidi a 5 atomi
di carbonio per formare il composto squalene a 30 atomi
di carbonio
D. Fase 4: conversione dello squalene nella struttura steroidea
costituita dalla condensazione di 4 anelli
Più destini del colesterolo
Sintesi dei sali biliari
A. Conversione del colesterolo ad acido colico e chenocolico
B. Formazione dei sali biliari
Destino dei sali biliari
Trasporto del colesterolo nel sangue mediante le lipoproteine
A. Chilomicroni
B. Lipoproteine a bassissima densità (VLDL)
C. Lipoproteine a densità intermedia e a bassa densità
35 Metabolismo degli eicosanoidi
I.
II.
609
Sintesi degli acidi grassi
A. Conversione del glucosio ad acetil-CoA citosolico
B. Conversione dell’acetil-CoA a malonil-CoA
C. Complesso dell’acido grasso sintasi
D. Allungamento degli acidi grassi
E. Insaturazione degli acidi grassi
II. Sintesi dei triacilglicerolI e delle particelle VLDL
III. Destino deI triacilgliceroli delle VLDL
IV. Deposito dei triacilgliceroli nel tessuto adiposo
V.
Rilascio degli acidi grassi dai triacilgliceroli del tessuto adiposo
VI. Regolazione del rilascio degli acidi grassi mediante
gliceroloneogenesi
VII. Metabolismo di glicerofosfolipidi e sfingolipidi
A. Sintesi dei fosfolipidi contenenti glicerolo
B. Degradazione dei glicerofosfolipidi
C. Sfingolipidi
VIII. Gli adipociti come organo endocrino
A. Leptina
B. Adiponectina
34 Assorbimento, sintesi, metabolismo
e destino del colesterolo
D. Lipoproteine ad alta densità (HDL)
VII. Ingresso delle lipoproteine nelle cellule per endocitosi
VIII. Recettori delle lipoproteine
A. Recettore delle LDL
B. Proteine del recettore delle LDL (LRP)
C. Recettori di rimozione nei macrofagi
IX. Aspetti anatomici e biochimici dell’aterosclerosi
X.
Ormoni steroidi
A. Sintesi del cortisolo
B. Sintesi dell’aldosterone
C. Sintesi degli androgeni surrenalici
D. Sintesi del testosterone
E. Sintesi degli estrogeni e del progesterone
XI. Sintesi della vitamina D
612
613
614
615
617
618
620
620
621
623
624
625
625
628
630
630
630
632
638
641
642
642
644
644
646
646
648
648
648
650
650
651
651
651
III.
II.
III.
IV.
675
Sorgente degli eicosanoidi
Sintesi degli eicosanoidi
A. Via della ciclo-ossigenasi: sintesi di prostaglandine
e trombossani
B. Via della lipossigenasi: sintesi di leucotrieni, HETE e lipossina
C. Via del citocromo P450: sintesi e azione degli epossidi e dei
derivati HETE e HETES
D. Sintesi degli isoprostani
E. Sintesi degli endocannabinoidi
Meccanismo d’azione degli eicosanoidi
36 Integrazione del metabolismo glucidico
e lipidico
I.
653
656
658
658
659
660
661
662
664
666
666
667
667
668
677
678
678
682
684
684
684
686
689
Regolazione del metabolismo dei carboidrati e dei lipidi
dopo il pasto
A. Meccanismi che influenzano la sintesi epatica del glicogeno
e dei triacilgliceroli
B. Meccanismi che influenzano il destino dei chilomicronie
delle VLDL
C. Meccanismi che governano l’accumulo di triacilgliceroli nel
tessuto adiposo
Regolazione del metabolismo dei carboidrati e dei lipidi a digiuno
A. Meccanismi di mantenimento dei livelli glicemici da parte del
fegato
B. Meccanismi che influenzano la lipolisi nel tessuto adiposo
C. Meccanismi che governano la produzione epatica dei corpi
chetonici
D. Regolazione del consumo muscolare di glucosio e di acidi grassi
Importanza dell’AMP e del fruttoso 2,6-bisfosfato
Riassunto generale
690
690
693
693
694
694
695
695
697
698
699
PARTE SETTIMA
Metabolismo dell’azoto
37 Digestione delle proteine e assorbimento
degli amminoacidi
I.
II.
III.
Digestione delle proteine
A. Digestione delle proteine nello stomaco
B. Digestione delle proteine ad opera di enzimi contenuti
nel fluido pancreatico
C. Digestione delle proteine ad opera di enzimi intestinali
Assorbimento degli amminoacidi
A. Co-trasporto di Na+ e amminoacidi
B. Trasporto degli amminoacidi nelle cellule
Turnover delle proteine e riempimento del pool intracellulare
degli amminoacidi
A. Lisosomi e turnover delle proteine
708
709
709
710
711
711
711
713
713
714
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Pagina ix
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B. Via dell’ubiquitina-proteasoma
38 Destino dell’azoto amminoacidico:
ciclo dell’urea
I.
II.
Destino dell’azoto amminoacidico
A. Reazioni di transaminazione
B. Rimozione dell’azoto amminoacidico come ammoniaca
C. Ruolo del glutammato nel metabolismo dell’azoto
amminoacidico
D. Ruolo dell’alanina e della glutammina nel trasporto dell’azoto
amminoacidico al fegato
Ciclo dell’urea
A.Reazioni del ciclo dell’urea
B. Origine dell’ornitina
C. Regolazione del ciclo dell’urea
D. Funzione del ciclo dell’urea nel digiuno
E. Alterazioni del ciclo dell’urea
INDICE
714
719
721
721
721
723
724
725
726
727
728
729
730
IV.
V.
I.
II.
III.
IV.
Ruolo dei cofattori nel metabolismo degli amminoacidi
Amminoacidi derivati da intermedi della glicolisi
A. Serina
B. Glicina
C. Cisteina
D. Alanina
Amminoacidi e intermedi del ciclo degli acidi tricarbossilici
A. Amminoacidi correlati all’␣-chetoglutarato/glutammato
B. Amminoacidi correlati con l’ossalacetato
(aspartato e asparagina)
C. Amminoacidi che formano fumarato
D. Amminoacidi che formano succinil-CoA
Amminoacidi che formano acetil-CoA e acetoacetato
A. Fenilalanina e tirosina
B. Triptofano
C. Treonina, isoleucina, leucina e lisina
I.
II.
40 Tetraidrofolato, vitamina B12 ed
S-adenosilmetionina
I.
II.
III.
IV.
V.
735
738
739
739
740
741
742
742
742
744
745
745
748
748
748
749
758
758
760
761
761
762
763
S-Adenosilmetionina
Correlazioni tra folato, vitamina B12 e SAM
A. Ipotesi della trappola dei metili
B. Iperomocisteinemia
C. Difetti del tubo neurale
Colina e metabolismo dell’unità monocarboniosa
764
765
765
765
766
766
III.
Purine e pirimidine
Biosintesi purinica
A. Sintesi “de novo” dei nucleotidi purinici
B. Via di salvataggio delle purine
Sintesi dei nucleotidi pirimidinici
A. Sintesi “de novo”
43 Azione degli ormoni che regolano
il metabolismo energetico
I.
II.
III.
757
757
758
771
771
772
775
777
777
Pool di amminoacidi nel sangue
A. Flusso di amminoacidi tra tessuti nel digiuno
B. Regolazione del flusso degli amminoacidi tra i tessuti
Utilizzazione degli amminoacidi nei singoli tessuti
A. Rene
B. Muscolo scheletrico
C. Intestino
D. Fegato
E. Cervello e sistema nervoso
Cambiamenti del metabolismo degli amminoacidi in risposta
alla dieta e alle diverse condizioni fisiologiche
A. Pasto a elevato contenuto di proteine
B. Condizioni ipercataboliche
787
788
790
791
792
793
797
798
798
799
800
801
Metabolismo dei tessuti
Fisiologiche dell’insulina
Azioni fisiologiche del glucagone
Azioni fisiologiche di altri ormoni controregolatori
A. Somatostatina
B. Ormone della crescita
C. Catecolammine (adrenalina, noradrenalina, dopamina)
D. Glucocorticoidi
E. Ormoni tiroidei
F. Ormoni gastrointestinali che regolano il metabolismo
dei substrati energetici
G. Segnali nervosi che controllano la secrezione dell’insulinae
degli ormoni controregolatori
H. Sistema degli endocannabinoidi e omeostasi energetica
44 Biochimica degli eritrociti e
delle altre cellule del sangue
I.
II.
III.
IV.
V.
41 Metabolismo delle purine e delle pirimidine 770
I.
II.
782
PARTE OTTAVA
755
Tetraidrofolato (FH4)
A. Struttura e forme del FH4
B. Vitamina folato
C. Ossidazione e riduzione delle unità monocarboniose
del tetraidrofolato
D. Fonti di unità monocarboniose trasportate dal FH4
E. Accettori delle unità monocarboniose
Vitamina B12
A. Struttura e forme della vitamina B12
B. Assorbimento e trasporto della vitamina B12
C. Funzioni della vitamina B12
779
779
780
782
42 Metabolismo degli amminoacidi nei tessuti 786
III
39 Sintesi e degradazione degli amminoacidi
B. Via di salvataggio delle basi pirimidiniche
C. Regolazione della sintesi “de novo” delle pirimidine
Produzione dei deossiribonucleotidi
Degradazione delle basi puriniche e pirimidiniche
A. Basi puriniche
B. Basi pirimidiniche
ix
VI.
810
812
812
813
813
814
819
820
823
827
832
832
839
Le cellule del sangue
840
A. Classificazione e funzione di leucociti e trombociti
840
B. Anemia
841
Metabolismo degli eritrociti
842
A. Eritrociti maturi
842
B. Precursori degli eritrociti e sintesi dell’eme
844
Membrana dei globuli rossi
848
Agenti che influenzano il legame dell’ossigeno
850
A. 2,3-Bisfosfoglicerato
850
B. Legame dei protoni (effetto Bohr)
850
C. Anidride carbonica
850
Ematopoiesi
851
A. Citochine ed ematopoiesi
852
B. Eritropoiesi
854
C. Anemie nutrizionali
854
Emoglobinopatie, persistenza ereditaria dell’emoglobina fetale
e cambiamento delle catene globiniche dell’emoglobina nel corso
dello sviluppo (switch dell’emoglobina)
855
A. Emoglobinopatie: anomalie nella struttura o nella quantità di
catene globiniche
855
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Pagina x
INDICE
B.
C.
D.
E.
Talassemie
Persistenza ereditaria dell’emoglobina fetale
Switch dell’emoglobina
Struttura e regolazione trascrizionale dei loci dei geni per ␣e ␤-globina
45 Proteine plasmatiche, coagulazione
e fibrinolisi
I.
II.
III.
III.
IV.
V.
II.
III.
IV.
858
862
B. Condizioni ischemiche
Substrati utilizzati dal muscolo scheletrico
A. ATP e creatina fosfato
B. Utilizzazione dei substrati a riposo
C. Utilizzazione dei substrati durante il digiuno
D. Utilizzazione dei substrati durante l’esercizio fisico
VI. Esercizio prolungato di intensità lieve e moderata
A. Ridotto rilascio di lattato nel corso dell’esercizio fisico
B. Glucosio circolante come substrato
C. Acidi grassi come fonte di energia
D. Amminoacidi ramificati
E. Ciclo dei nucleotidi purinici
F. Acetato
VII. Effetti metabolici dell’allenamento nel metabolismo muscolare
V.
48 Metabolismo del sistema nervoso
I.
II.
III.
878
Anatomia del fegato
Tipi di cellule del fegato
A. Epatociti
B. Cellule endoteliali
C. Cellule di Kupffer
D. Cellule epatiche stellate
E. Pit cell
Principali funzioni del fegato
A. Il fegato è il centro di raccolta e riciclaggio centralizzato
dell’organismo
B. Inattivazione e detossificazione di composti xenobiotici
e metaboliti
C. Regolazione dei livelli ematici di glucosio
D. Sintesi e rilascio in circolo di colesterolo e triacilgliceroli
E. Ammoniaca e ciclo dell’urea
F. Formazione di corpi chetonici
G. Biosintesi dei nucleotidi
H. Sintesi di proteine del sangue
I. Sintesi di glicoproteine e proteoglicani
J. Via del pentoso fosfati
Substrati energetici per il fegato
A. Metabolismo dei carboidrati
B. Glucosio come substrato metabolico
C. Metabolismo lipidico
D. Metabolismo amminoacidico nel fegato
E. Metabolismo degli amminoacidi nelle malattie epatiche
Malattie del fegato
47 Metabolismo del muscolo a riposo
e durante l’esercizio fisico
I.
855
856
857
Le proteine del plasma favoriscono la distribuzione
di acqua tra il sangue e i tessuti
863
A. Mantenimento della distribuzione dei fluidi tra il sangue
e i tessuti
859
B. Albumina: la più importante proteina del siero
863
Il plasma contiene proteine responsabili della
difesa immunitaria
864
Le proteine del plasma mantengono l’integrità del sistema
circolatorio
864
A. Formazione del tappo emostatico
865
B. Reazioni a cascata della coagulazione
866
C. Processo della coagulazione
867
D. Regolazione del processo coagulativo per mezzo di meccanismi
retroattivi di amplificazione e inibizione
871
E. Effetto antitrombotico dell’endotelio vascolare
872
F. Fibrinolisi
873
G. Regolazione della fibrinolisi
874
46 Metabolismo del fegato
I.
II.
ISBN 978-88-08-18217-3
879
880
880
880
880
881
881
881
IV.
V.
881
882
886
886
886
887
887
888
888
889
889
890
890
891
895
896
897
II.
III.
IV.
Composizione della matrice extracellulare
A. Proteine fibrose
B. Proteoglicani
Integrine
Proteine d’adesione
Metalloproteinasi della matrice
902
902
904
904
904
907
908
908
946
947
947
953
958
958
959
Appendice - Risposte alle “Domande di riesame” 964
Indice analitico
982
901
Tipi di cellule muscolari
A. Muscolo scheletrico
B. Cellule muscolari lisce
C. Cellule muscolari cardiache
Segnali nervosi nella contrazione muscolare
Metabolismo glucidico e degli acidi grassi nelle cellule muscolari
Substrati utilizzati dal muscolo cardiaco
A. Condizioni normali
921
Tipi cellulari del sistema nervoso
923
A. Neuroni
923
B. Cellule neurogliali
924
Barriera emato-encefalica
925
A. Struttura dei capillari
925
B. Trasporto attraverso la barriera emato-encefalica
925
Sintesi di neurotrasmettitori derivati da amminoacidi
926
A. Caratteristiche generali della sintesi dei neurotrasmettitori
927
B. Dopamina, noradrenalina e adrenalina
928
C. Metabolismo della serotonina
933
D. Metabolismo dell’istamina
933
E. Acetilcolina
934
F. Glutammato e GABA
935
G. Altri amminoacidi neurotrasmettitori
937
Encefalopatie metaboliche e neuropatie
937
A. Encefalopatia ipoglicemica
938
B. Encefalopatie ipossiche
939
C. Relazione tra la sintesi del glutammato e le reazioni anaplerotiche
della piruvato decarbossilasi e metilmalonil-CoA mutasi
939
Sintesi lipidica nel cervello e nel sistema nervoso periferico
939
A. Sintesi e ossidazione lipidica nel cervello
940
B. Sintesi della mielina
941
49 Matrice extracellulare e tessuto connettivo
I.
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integrativi.