BIOCHIMICA BIOCHIMICA APPLICATA

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1 BIOCHIMICA BIOCHIMICA APPLICATA Corso di Laurea in Farmacia Prof. Ivano F. Santarelli Introduzione Testi consigliati -I principi di Biochimica di Lehninger. D.L.Nelson, M.M. Cox. Zanichelli -Biochimica Medica. Siliprandi e Tettamanti. Piccin Nuova Libraria -- Biochimica.Berg J.M.Tymoczko J.L. Stryer L.; ed Zanichelli Le Basi della Biochimica- P. C.Champe, R.A.Harvey, D.R. Ferrier- Ed Zanichelli Biochimica per le Discipline Biomediche- J.W. Baynes, M.H.Dominiczak- Casa Editrice Ambrosiana Metodologia Biochimica K. Wilson e J Walker Raffaello Cortina Editore (Biochimica Applicata) Le Immagini sono state tratte dai testi sopra indicati. Tel

2 IMPORTANZA DELLA BIOCHIMICA L organismo funziona come sistema chimico. Medicina: Descrizione funzionamento del sistema, Conoscenze per capire e migliorare il rendimento, Diagnosticare le malattie e porvi rimedio, Comprensione delle terapie attuali (proteine ricombinanti), Azione di nuovi farmaci (tiazolidine nel diabete di tipo II), Farmacogenomica. Genomica nutrizionale. La Biochimica permette di comprendere le singole vie metaboliche, ma anche le interazioni funzionali tra di esse, gli organi e i tessuti. L ORGANISMO VIVENTE COMUNICA CON IL SUO AMBIENTE Sistema metabolico strettamente controllato e integrato al suo interno, Sistema flessibile e aperto comunicante con l ambiente in cui si trova. Le interazioni con l ambiente sono essenziali per mantenere l omeostasi all interno dell organismo. Lo studio della Biochimica permette la comprensione dei collegameti tra alimentazione, metabolismo,salute e malattia. I PROCESSI METABOLICI AVVENGONO IN DIVERSI COMPARTIMENTI ALL INTERNO DELLA CELLULA Cellula:nucleo,membrana cellulare,reticolo endoplasmatico R. e L.,apparato del Golgi, mitocondri,lisosomi e perossisomi. Compartimentazione:protegge l organismo dall autodigestione,concentra nello spazio vie metaboliche e metaboliti, permette a vie metaboliche differenti di operare contemporaneamente (sintesi e degradazione delle proteine).

3 Le principali vie del metabolismo glucidico e lipidico vengono utilizzate come vie di accesso ad altri processi. Struttura e funzione di proteine, lipidi e membrane biologiche. Omeostasi dell ambiente in cui si attua il metabolismo:ph, po 2, conc. ioni inorganici e tamponi. Plasma sanguigno, reazioni enzimatiche, sistema immunitario.

4 Le membrane biologiche compartimentalizzano i processi metabolici ed elaborano i segnali che li controllano. La maggior parte dell energia viene consumata per mantenere la carica ionica e il gradiente attraverso le membrane. L energia rilasciata dai nutrienti è distribuita all interno della cellula sotto forma di adenosina trifosfato (ATP). L ossigeno è essenziale per il metabolismo, ma l organismo deve proteggersi dalla sua eccessiva attività. L alimentazione e il digiuno spostano il metabolismo del corpo tra lo stato anabolico e quello catabolico. I tessuti svolgono funzioni metaboliche specializzate. Il genoma e la segnalazione cellulare sono alla base di tutto il metabolismo. L integrazione della conoscenza del metabolismo con la medicina clinica.

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6 GLI AMMINOACIDI Gli amminoacidi sono i componenti fondamentali delle proteine, che a loro volta sono le molecole più abbondanti e maggiormente diversificate dei sistemi viventi. Svolgono una grande varietà di funzioni: 1. -catalisi (enzimi) 2. -trasporto (vitamine,sali minerali,ossigeno e sostanze nutrienti) 3. -struttura dei tessuti 4. -trasmissione nervosa 5. -contrazione muscolare 6. -coagulazione del sangue 7. -difesa immunitaria 8. -ormoni 9. -molecole regolatrici

7 Le proteine sono sintetizzate come una sequenza di amminoacidi uniti in una struttura poliammidica lineare (polipeptide), ma successivamente assumono una complessa struttura tridimensionale necessaria per l espletamento delle loro funzioni. Esistono approssimativamente 300 amminoacidi in natura, ma soltanto 20 di essi sono codificati dal DNA e sono incorporati nelle proteine, che possono contenere amminoacidi modificati o gruppi prostetici. Tecniche di purificazione. Proteomica.

8 LA STRUTTURA DEGLI AMMINOACIDI

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10 Confronto tra il gruppo imminico della prolina e i gruppi α-amminici di altri amminoacidi, per esempio l alanina.

11 La localizzazione degli amminoacidi non polari nelle proteine solubili e nelle proteine di membrana.

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13 Il legame a idrogeno tra il gruppo ossidrilico fenolico della tirosina e un altra molecola contenente un gruppo carbonilico

14 Le abbreviazioni e i simboli dei 20 amminoacidi comuni nelle proteine

15 Proprietà ottiche degli amminoacidi

16 Le proprietà acide e basiche degli amminoacidi Equazione di Henderson-Hasselbalch: HA H acido debole protone A base coniugata K a [ H ][ A [ HA] ] ph pk ph a pk log H logk a a log A HA

17 I tamponi. Un tampone è una soluzione che si oppone alla variazione del ph dovuta all aggiunta di un acido o di una base. La curva di titolazione dell acido acetico.

18 La titolazione di un amminoacido 1. la dissociazione del gruppo carbossilico 2. l applicazione dell equazione di Henderson-Hasselbalch 3. la dissociazione del gruppo amminico 4. I pk dell alanina

19 La curva di titolazione dell alanina: a- coppie tampone b- quando ph= pk c- il punto isoelettrico :pi è il ph al quale un amminoacido è elettricamente neutro. d- la carica netta degli amminoacidi a ph neutro : sono elettroliti anfoteri.

20 Altre applicazioni dell equazione di Henderson- Hasselbalch: A. Si utilizza per calcolare la risposta del ph di una soluzione fisiologica ai cambiamenti della concentrazione di un acido debole e/o della corrispondente forma salina. B. Per esempio nel sistema tampone del bicarbonato, l equazione di Henderson- Hasselbalch permette di predire l influenza della [ HCO3 ] e della pco 2 sul ph. C. L equazione è utile anche per calcolare la quantità delle forme ioniche di farmaci acidi o basici. Per esempio molti farmaci sono acidi deboli o basi deboli. I farmaci acidi (HA) liberano un protone (H + ) convertendosi nella forma anionica (A - ). HA H Anche le basi deboli (BH + ), come la morfina, possono liberare un H +. Tuttavia, la forma protonata dei farmaci basici di solito ha una carica elettrica, per cui la perdita di un protone provoca la formazione di una base neutra (B). BH B H I farmaci attraversano più rapidamente le membrane se sono privi di carica elettrica. A

21 Come si costruisce una mappa concettuale? 1- Concetti e connettivi. 2-Le connessioni incrociate. Concetti: regolarità percepibili negli eventi o negli oggetti (astrazioni). Connessioni: locuzioni sulle linee che indicano quale relazione lega due concetti.

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