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biochimica

La Glicolisi o la via di Embden–Meyerhof–Parnas

di Sergio Barocci

Oggi giorno notiamo che diverse persone frequentano palestre, fanno jogging mentre gli anziani si dilettano ad effettuare lunghe passeggiate o nei parchi o in vicinanza dei litoranei marini soprattutto per bruciare quelle calorie che vengono accumulate durante i pasti giornalieri.
La via di Embden–Meyerhof–Parnas o glicolisi, rappresenta la prima via di demolizione del glucosio, il monosaccaride più diffuso (può derivare da reazioni di scomposizione esoergoniche o idrolitiche di polisaccaridi o di disaccaridi) e ad alto contenuto energetico quantificabile, presente in tutti i sistemi biologici insieme ad altri esosi (carboidrati a 6 atomi di carbonio) come il galattosio e il fruttosio (di norma nel nostro organismo viene assorbito il 97% dei carboidrati introdotti con la dieta e di conseguenza si ha lo sviluppo di un calore medio di 4 Kcal).

Questa via metabolica consiste in una sequenza di reazioni chimiche in grado di convertire il glucosio in acido piruvico con concomitante produzione di ATP. Negli organismi aerobici, il cui metabolismo si basa sull’utilizzo dell’ ossigeno molecolare O2, che funge da accettore finale di elettroni, la glicolisi è il preludio al ciclo di Krebs o degli acidi tricarbossilici e alla catena del trasporto di elettroni per mezzo della quale viene recuperata la maggior parte dell’energia libera presente nel glucosio. Continua...

I vari tipi di RNA e le eccezioni del Dogma Centrale

di Sergio Barocci

RNA

Struttura e Funzioni

L’RNA (acido ribonucleico), rispetto al DNA, presenta 2 principali differenze:
     1)   Lo zucchero è il ribosio;
     2)   Al posto della timina c’è l’uracile (base pirimidinica) che si lega con l’adenina (base purinica).

Promemoria definizioni:
Nucleoside = base + zucchero    |    Nucleotide = base + zucchero + fosfato

Si conoscono tre tipi di RNA:
• l’RNA messaggero (mRNA): trasferisce le informazioni dal DNA localizzato nel nucleo al citoplasma dove avviene la sintesi proteica;
• l’RNA transfer (tRNA): recluta gli aminoacidi per inserirli nella proteina neosintetizzata che viene composta durante la sintesi proteica;
• l’RNA ribosomiale (rRNA): costituente principale dei ribosomi.

I ribosomi sono i componenti essenziali nella sintesi proteica.  Sono organelli cellulari costituiti da rRNA e proteine e sono formati da una subunità piccola 40S (“S” è l’unità di misura indicante la velocità di sedimentazione) e una subunità grande da 60S, che si possono unire per formare un unico complesso ad alto peso molecolare da 80S.
La subunità grande contiene gli rRNA 28S, 5.8S e 5S oltre a circa 50 proteine, mentre la subunità piccola contiene l’rRNA 18S e circa 30 proteine.
L’RNA o acido ribonucleico è un altro biopolimero presente negli organismi viventi.   Continua...

La struttura degli acidi nucleici (e le loro varianti)

di Sergio Barocci

prosegue, dell0 stesso Autore, dall’articolo:  “Gli acici nucleici: dalla cromatina ai nucleotidi” ]

I nucleotidi del DNA e dell’RNA sono uniti tra loro da ponti covalenti tra gruppi fosforici in cui il gruppo OH 5’ di un’unità nucleotidica è unito al gruppo OH 3’ di quella successiva, formando un legame fosfodiestereo (reazione di condensazione tra il gruppo fosforico di un nucleotide e l’ossidrile sul carbonio 3’ dello zucchero di un altro nucleotide costituendo così un polinucleotide ( legami 3’ – 5’ fosfodiesterici ) . Per convenzione, un polinucleotide si scrive con il carbonio terminale 5’ a sinistra e quello 3’ a destra.
Lo scheletro covalente degli acidi nucleici è quindi costituito da un’alternanza di gruppi fosforici e di residui di pentosio, mentre le basi azotate possono essere considerate come gruppi laterali uniti allo scheletro. Lo scheletro covalente del DNA e dell’RNA è idrofilico.

Pertanto, ciò che differenzia un nucleotide dall’altro è appunto la diversa base che lo costituisce e la sequenza in cui sono disposte le basi è quella che determina il codice genetico dell’individuo.3’ manca di un nucleotide nella posizione 3’

Le proprietà delle basi dei nucleotidi determinano la struttura tridimensionale degli acidi nucleici.   Continua...

I criteri interpretativi degli esami di laboratorio

di Sergio Barocci

laboratori di analisi chimico  clinicheI Laboratori di analisi chimico cliniche rappresentano un’area della sanità sottoposta da sempre a significativi cambiamenti in conseguenza di continui ed innegabili progressi tecnologici ma anche di richieste con sempre maggiore efficienza.  Nuovi analiti, dotati di valore clinico, sono stati recentemente introdotti sia come risultato della ricerca eziopatogenetica di malattie che dello sviluppo di nuovi approcci analitici.
Ad esempio la scoperta degli anticorpi monoclonali da parte di G. Koehler e C. Milstein, Premi Nobel per la Medicina nel 1984 e della Polymerase chain reaction o PCR da parte di K.B. Mullis, Premio Nobel per la chimica nel 1993, hanno rappresentato in questi ultimi trent’anni le più importanti novità scientifiche in campo laboratoristico.  Infatti, senza queste scoperte, oggi, alcune determinazioni immunologiche e diverse metodologie di biologia molecolare quotidianamente impiegate in campo clinico non sarebbero state possibili.

Le indagini di laboratorio rappresentano dei validi e utili test dal carattere qualitativo e/o quantitativo per dimostrare, diagnosticare, monitorizzare eventuali stati di malattia o predisposizioni a stati di malattia e come tali assumono un preciso ruolo nell’ambito dell’iter diagnostico.  Singoli test, o gruppi di test, possono dare informazioni prognostiche oppure essere ancora utilizzati per il monitoraggio terapeutico o per il decorso di una malattia.   Continua...

Piccole molecole che aiutano gli enzimi: dai coenzimi ossidoriduttivi alle amminotransferasi (2° parte)

di Sergio Barocci

Continua dall’articolo dello stesso Autore:
” Coenzimi: i cofattori coinvolti nelle reazioni metaboliche (1° parte)

I coenzimi ossidoriduttivi sono coenzimi che prendono parte a reazioni redox in processi biochimici.  I principali sono:

1.   Nicotinammide adenindinucleotide (NAD+/NADH,H+) (Fig.2)
2.   Nicotinammide adenindinucleotidefosfato (NADP+/NADPH,H+)
3.   Flavin adenina dinucleotide (FAD/FADH2)

Tabella concentrazioni vitamina PP o B3 in alcuni alimentiNAD

Il NAD+ o nicotinammide adenin dinucleotide , è un coenzima presente in tutte viventi cellule.  E’ formato da due nucleotidi legati insieme tramite i loro gruppi fosforici in cui il nucleotide presenta la base azotata adenina mentre l’altro nucleotide presenta la nicotinammide (l’amimide dell’acido nicotico o niacina o Vitamina PP o Vitamina B3 (Fig.12).

Il coenzima NAD+ è stato scoperto dai biochimici britannici Arthur Harden e William Youndin nel 1906.  Essi avevano notato che l’aggiunta di bollito e lievito filtrato acceleravano la fermentazione alcolica in estratti di lievito non bollito.  Il fattore identificato e responsabile di questo effetto venne denominato coferment.  Attraverso una lunga e difficile purificazione da estratti di lievito, questo fattore termostabile venne identificato da Hans von Euler-Chelpin come nucleotide fosfato e nel 1936, Otto Heinrich Warburg dimostrò la funzione del coenzima nucleotide nelle reazioni Redox.

Per esempio alcuni processi biochimici come la glicolisi o via di Embden – Meyerof (processo metabolico in condizioni di anaerobiosi dove una molecola di glucosio viene scissa in due molecole di acido piruvico al fine di generare molecole a più alta energia, come 2 molecole di ATP e 2 molecole di NADH per ogni molecola di glucosio utilizzata) o la - ossidazione degli acidi grassi ( processo metabolico che avviene nei mitocondri e che consente di degradare gli acidi grassi con produzione di acetil-CoA), il NAD + (ricevendo gli elettroni trasferiti dagli enzimi) si trasforma in NADH che successivamente trasferirà gli elettroni ossidandosi nuovamente a NAD +. Continua...

le molecole che la natura non sa fare

Ci sono cose che la natura non sa fare.A. Kircher: Magneticum Naturae Regnum. Raffigurazione alchemica della Natura (1667) E fra queste vi sono anche tanti tipi di molecole, che in fondo non sono altro che le unità composizionali fondamentali di “cose” più ampie ed organizzate.   Più nello specifico, ci sono pezzi di molecole, specifici raggruppamenti di atomi che la natura, nella sua espressione vegetale, animale, fungale o batterica, non è in grado di mettere insieme, ovvero di sintetizzare attraverso le vie sintetiche naturali, ovvero le cosiddette vie biosintetiche.

Il fatto che gli esseri viventi si siano evoluti e perfezionati nel tempo per effettuare alcune (a dire il vero moltissime!) trasformazioni biochimiche e non altre pur possibili (tanto che l’uomo oggi le realizza a livello di laboratorio o industriale, talvolta in condizioni neanche così estreme come si potrebbe immaginare) non è in molti casi legato a condizioni di oggettiva incompatibilità con la natura biologica dell’essere vivente, ma ad un semplice fattore di casualità, variabile sempre fondamentale nel gioco dell’evoluzione e che crea molto spesso le basi per la successiva selezione naturale, ed eventualmente ad un fattore di non particolare convenienza evolutiva.

tert-butyl radical Giusto per fare un esempio, è pienamente concepibile che all’interno di un essere vivente, almeno così come li possiamo incontrare sul nostro pianeta, non possano avvenire reazioni di fissione nucleare; più curioso è il fatto che un banale gruppo di atomi formato da 4 carboni, il cosiddetto tert-butile, noto anche come 1,1-dimetiletil (in figura) non compaia, almeno a quanto mi è dato sapere, in nessuna molecola sintetizzata da piante, animali, funghi o batteri.    Continua...

gli ormoni, negli animali e nei vegetali: una panoramica sui messaggeri chimici intercellulari

CHE COS’E’ UN ORMONE?

Un ormone è una sostanza chimica utilizzata da un organismo complesso pluricellulare per trasmettere un segnale da una cellula ad un’altra dello stesso organismo. Questa semplice definizione crea già dei fondamentali distinguo, ma anche delle inaspettate affinità, fra meccanismi di trasmissione diversi del segnale, sempre in ambito biologico.   Sono escluse per esempio tutte quelle forme di comunicazione cosiddette semiochimiche che, al di là delle loro modalità, finalità e target di destinazione (sesso, specie, ecc) comportano l’utilizzo di una sostanza chimica per la trasmissione di un segnale tra individui diversi.   Allo stesso modo sono escluse tutte quelle forme di comunicazione non unicamente basate sulla mediazione di sostanze chimiche, come ad esempio la trasmissione del’impulso nervoso.
posizione principali ghiandole a secrezione interna nell'essere umanoAl contrario, la definizione di ormone non fa alcun riferimento alla natura chimica specifica delle sostanze coinvolte, all’organizzazione del centro di produzione (che può essere una singola cellula, un gruppo di cellule, un tessuto o un organo), al bersaglio (che può anch’esso essere una singola cellula, un gruppo, un tessuto o un organo), alla tassonomia dell’organismo ed alle implicazioni in chiave biologica del segnale trasmesso.

Ovviamente il fatto stesso di parlare di trasmissione di un segnale “da una cellula ad un’altra dello stesso organismo” implica che si stia parlando di organismi pluricellulari.   Continua...

perchè mangiamo? Le ragioni dell’alimentazione, dal punto di vista del chimico

COSA SIGNIFICA ALIMENTARSI

L’alimentazione è il modo con il quale le sostanze chimiche presenti in natura entrano a far parte della realtà biologica di un vivente, costituendo le basi imprescindibili per la sua crescita, il suo mantenimento energetico e la sua corretta funzionalità.
esempio di alimentazione in un organismo eterotrofoRestringendo il campo al seppur vastissimo ambito di noi organismi eterotrofi, le piante e gli animali che mangiamo diventano parte di noi in funzione delle sostanze chimiche che li compongono.   La composizione chimica di un essere vivente diventa per tanto la chiave che giustifica, pilota e traghetta in qualche modo la trasmutazione, per molte culture ritenuta una sorta di magia un po’ macabra ma sicuramente sacra, di un essere vivente in un altro.

La chimica, le sostanze chimiche semplici, quindi non le cellule o i tessuti che pure li contenevano in origine, rappresentano cosa un organismo eterotrofo va a cercare in un alimento, per quanto esso possa essere introdotto nel nostro apparato digerente in forma estremamente complessa.  Possiamo anche pensare di ingoiare un’aringa intera, completa di testa e di coda: se mai riusciremo a digerirla, quello che passerà effettivamente nel nostro corpo, ovvero nel flusso sanguigno, e da lì ai vari organi, saranno sostanze chimiche semplici, specie chimiche ben definite, riportabili ad una struttura molecolare perfettamente definita e di solito neanche particolarmente complessa.   Continua...

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