IMMUNOLOGIA FARMACOLOGIA

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1 TOSSICOLOGIA GENETICA MICROBIOLOGIA IMMUNOLOGIA Descrive e spiega in termini molecolari i processi chimici delle cellule viventi, determina come l interazione tra molecole non viventi costituisce, mantiene e perpetua gli esseri viventi, e definisce i principi in base ai quali le macromolecole interagiscono per costituire la logica molecolare della vita. NUTRIZIONE PATOLOGIA FARMACOLOGIA FISIOLOGIA

2 ATTRIBUTI FONDAMENTALI DEGLI ESSERI VIVENTI 1. Ogni essere vivente è un sistema altamente organizzato e complesso. 2. Gli esseri viventi sono capaci di costruire strutture molecolari o supramolecolari più ordinate a partire da materiali più disordinati 3. Gli esseri viventi sono capaci di assumere energia dall ambiente trasformandola da una forma all altra. 4. Un essere vivente è un sistema omeostatico. 5. Gli esseri viventi sono caratterizzati da irritabilità. 6. Gli esseri viventi sono capaci di ripodursi. 7. Le forme viventi sono capaci di evoluzione. 8. Gli esseri viventi sono adattati all ambiente. 9. Gli esseri viventi si accrescono e si sviluppano. 10. L informazione necessaria affinché una cellula o un organismo possano sintetizzare molecole, svolgere funzioni complesse, riprodursi, accrescersi, svilupparsi, mantenere costante il proprio ambiente interno., è contenuta totalmente all interno delle cellule stesse.

3 LA CELLULA EUCARIOTA diametro 5-30 µm 1. Uno o più nuclei 2. Citoplasma 3. Organelli vari 4. Membrana cellulare chimicamente Molecole organiche a diversi livelli di complessità + acqua (circa 70%) + sostanze inorganiche

4 Le macromolecole biologiche o polimeri sono molecole costituite da migliaia di unità legate tra loro per formare catene lineari o ramificate, oppure strutture reticolari. L unità strutturale di base è detta monomero. Una molecola per fungere da monomero deve possedere due o più siti di legame (funzionalità del monomero) Idee chiave nella chimica dei polimeri: peso molecolare distribuzione dei pesi molecolari proprietà in soluzione (reologia, gel)

5 Il è una forma della materia intermedia tra liquido e solido (comportamento viscoelastico). Possiede contemporaneamente la capacità di risposta elastica tipica dei solidi e la dissipazione viscosa (anelastica) di energia presente nei liquidi.

6 I sistemi gel possiedono una struttura continua di dimensioni macroscopiche, costituita nella maggior parte dei casi da polimeri immersi in un mezzo solvente e tenuti assieme da legami incrociati intercatena. Legami chimici Legami fisici Gel chimico Gel fisico Il liquido evita che la rete polimerica si trasformi in una massa compatta, mentre le maglie del polimero impediscono che il liquido scorra via.

7 I carboidrati I carboidrati presenti negli alimenti sono importanti fonti di energia. L amido, presente negli alimenti di origine vegetale come la pasta, è costituito da catene di molecole di glucosio legate. Queste catene vengono degradate a singole molecole di glucosio per l impiego finale nella produzione di ATP e di precursori per altre molecole.

8 I CARBOIDRATI (CH 2 O) n, con n 3 La struttura dei monosaccaridi comprende un gruppo carbonilico e più gruppi ossidrilici. Es. n=6 Glucosio Il carbonio chirale C L isomeria ottica è di eccezionale importanza per la struttura degli zuccheri semplici. La maggior parte degli zuccheri in natura ha conformazione D.

9 IL CARBONIO ANOMERICO Le due possibili forme chirali sono chiamate anomeri α e β. L anomero α ha l OH cul C1 dal lato opposto rispetto al CH 2 OH. L anomero β ha l OH dalla stessa parte rispetto al CH 2 OH.

10 Come si possono scrivere le formule di struttura dei monosaccaridi? Proiezione di Haworth Conformazione a sedia Proiezione di Fischer

11 Il tipo di gruppo carbonilico presente determina le proprietà chimiche dello zucchero. Monosaccaridi con un terminale CHO sono chimicamente delle ALDEIDI. ALDOSI gliceraldeide

12 Monosaccaridi con un gruppo CO interno (R-CO-R ) sono chimicamente dei CHETONI. CHETOSI diidrossiacetone

13 Una complicazione finale.. Gli esosi possono presentare forme cicliche a sei termini o a cinque termini: FURANOSI PIRANOSI

14 IL LEGAME GLICOSIDICO Il legame glicosidico tra due monomeri si forma per eliminazione di una molecola d acqua. Legame glicosidico

15 OLIGOSACCARIDI Si distinguono sulla base di: 1. monomeri saccaridici coinvolti 2. atomi di carbonio implicati nel legame (es. maltosio e trealosio) 3. ordine dei monomeri (se diversi) 4. configurazione anomerica dell ossidrile sul C1 di ogni residuo maltosio Cellobiosio (unità ripetitiva della cellulosa)

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18 POLISACCARDIDI I polisaccaridi sono costituiti da monomeri (monosaccaridi) uniti da legami glicosidici. Omopolisaccaridi: un solo tipo di monomero Eteropolisaccaridi: più di un tipo di monomero Funzioni 1. riserva (es. amido e glicogeno) 2. struttura (es. cellulosa e chitina) 3. segnali di riconoscimento (es. parete cellulare)

19 RISERVA AMILOSIO α-(1 4) Glc elicoidale AMILOPECTINA α-(1 4) Glc + α-(1 6) Glc non elicoidale causa le numerose ramificazioni amido

20 GLICOGENO α-(1 4) Glc + α-(1 6) Glc non elicoidale a causa delle numerose ramificazioni

21 Cellulosa 1. lineare 2. β-(1 4)Glc 3. non idrolizzata da enzimi animali STRUTTURA

22 Chitina 1. omopolimeri di N-acetil-β-D-glucosammina 2. matrice su cui avviene la mineralizzazione La chitina forma l esoscheletro degli artropodi.

23 Glicosamminoglicani (o mucopolisaccaridi) Ruolo essenziale nelle matrici dei tessuti per le loro proprietà lubrificanti, protettive e connettive. Sulla superficie cellulare possono contribuire - al controllo della crescita cellulare - alla comunicazione cellulare acido ialuronico (funzione strutturale, lubrificante, aumenta la viscosità eparina (anticoagulante)

24 RICONOSCIMENTO / SEGNALE Gruppi sanguigni Glicocalice

25 Antigeni Rappresentazione schematica della parete cellulare dello streptococco. Gli acidi teicoici (TAs) e gli acidi lipoteicoici (LTAs) (in verde) sono polisaccaridi fosfati ricchi in colina (sfere arancioni).

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28 LIPIDI La superficie di una bolla di sapone è un doppio strato formato da molecole di detergente. Le teste polari si riuniscono lasciando i gruppi idrofobici a contatto con l aria all interno ed all esterno della bolla. Altre strutture a doppio strato definiscono il confine di una cellula.

29 ACIDI GRASSI Gli acidi grassi sono composti che contengono una lunga catena idrocarburica ed un terminale carbossilico C n H 2n+1 COOH Tre ruoli fisiologici fondamentali: 1. componenti base di fosfolipidi e glicolipidi 2. alcuni derivati degli acidi grassi funzionano come ormoni e messaggeri intracellulari 3. riserva di energia come triacilgliceroli. Saturi Insaturi - fino a 6 doppi legami -cis Idrogenazione (saturo da insaturo) Irrancidimento (formazione di aldeidi)

30 I LIPIDI non sono strutture polimeriche. Sono molecole piuttosto piccole che hanno la tendenza ad associarsi tra loro mediante interazioni non covalenti. I lipidi tendono a formare micelle oppure strutture laminari a doppio strato a causa della loro schizofrenia molecolare. Tipo di lipide Complessi (saponificabili) Trigliceridi Fosfogliceridi Sfingolipidi Cere Semplici (non saponificabili) Terpeni Steroidi Prostaglandine Scheletro Glicerolo Glicerolo-3-fosfato Sfingosina Alcooli non polari ad alto peso molecolare

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32 Struttura molecolare Nome Lauric acid: saturated C 12 Myristic acid: saturated C 14 Palmitic acid: saturated C 16 Stearic acid: saturated C 18 Oleic acid: monounsaturated C 18 Linoleic acid: diunsaturated C 18 γ-linolenic acid: triunsaturated C 18 Arachidonic acid: tetraunsaturated C

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34 Formazione di un trigliceride +

35 I trigliceridi negli animali fungono da riserva di grassi per: produrre ATP tramite ossidazione produrre calore (grasso bruno) isolare termicamente

36 FOSFOLIPIDI (fosfoacilgliceroli) Acido grasso Acido grasso G l i c e r o l o Fosfato Alcool I fosfolipidi sono componenti importanti delle membrane cellulari Acido fosfatidico

37 Fosfatidil colina Le lecitine si riscontrano in elevate concentrazioni nel cervello dei Mammiferi, nel tuorlo d'uovo, nei semi di soia. Fosfatidil inositolo E il precursore di una serie di secondi messaggi (inositolfosfato e diacilglicerolo) che sono importanti nel trasferimento delle informazioni da una cellula a un'altra Fosfatidil serina La fosfatidilserina è un fosfolipide localizzato in particolar modo nelle cellule cerebrali; il ruolo che le viene attribuito è quello di contribuire a un corretto metabolismo cellulare dei neuroni e alla sintesi di neurotrasmettitori.

38 Non tutti i lipidi di membrana sono formati a partire dal glicerolo. Sfingosina: serina + acido grasso Sfingolipidi Acido grasso NH Sfingosina O Fosforilcolina Glicosfingolipidi Acido grasso NH Sfingosina O Zucchero

39 Se l'x, ad esempio è la fosfocolina, si ha una sfingomielina componenti delle guaine mieliniche delle fibre nervose e della materia bianca del cervello. Esempio di ganglioside

40 Molecole a struttura terpenica di importanza biologica

41 Steroidi: COLESTEROLO ciclopentaperidrofenantrene a) Formula di struttura b) Modello a scheletro Membrane cellulari e mieline Precursore della vitd3 Precursore ormoni steroidei Precursore acidi biliari c) Modello spaziale

42 PROSTAGLANDINE Azione sulla pressione sanguigna Modulano l attività ormonale Intervengono nei processi infiammatori Intervengono nei processi immunitari Azione a livello della fecondazione

43 MODELLO A MOSAICO FLUIDO DELLA MEMBRANA CELLULARE

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