Indice
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i-xiii_MarksRomane.qxd 6-05-2010 14:33 Pagina iii 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 8 8 8 9 9 10 10 10 11 11 11 12 13 14 16 16 16 17 17 17 17 18 18 22 23 23 23 23 24 25 25 25 27 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 44 44 45 46 46 46 47 47 49 49 50 51 52 52 52 56 57 57 57 59 60 60 60 63 64 64 66 66 67 67 67 67 67 69 73 75 76 76 iii i-xiii_MarksRomane.qxd iv III. IV. 7 6-05-2010 14:33 Pagina iv 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 78 79 79 79 80 82 83 83 84 85 85 86 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 199 200 i-xiii_MarksRomane.qxd 6-05-2010 14:33 Pagina v 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 318 319 321 321 322 323 324 324 i-xiii_MarksRomane.qxd vi 6-05-2010 14:33 Pagina vi 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 427 429 430 430 433 436 437 438 438 440 441 441 443 443 443 444 444 445 i-xiii_MarksRomane.qxd 6-05-2010 14:33 Pagina vii ISBN 978-88-08-18217-3 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 558 558 559 559 560 562 562 562 564 565 565 567 572 574 575 576 577 577 580 584 i-xiii_MarksRomane.qxd viii III. 6-05-2010 14:33 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 i-xiii_MarksRomane.qxd 6-05-2010 14:33 Pagina ix ISBN 978-88-08-18217-3 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 i-xiii_MarksRomane.qxd x 6-05-2010 14:33 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. 908 909 909 910 911 911 915 915 915 916 917 917 917 917 Sul sito www.testtube.it sono disponibili materiali integrativi.
