Talassemia e metabolismo del ferro

Biochimica delle Proteine

• Le proteine svolgono diverse funzioni nell'organismo, tra cui nutrizionali (es. lipoproteine per trasporto acidi grassi, albumina), regolazione dell'equilibrio acido-base (mantenendo il pH a 7,4), ripartizione dell'acqua nei tessuti, trasporto (es. emoglobina per ossigeno, ferro e lipoproteine), coagulazione del sangue (fibrinogeno), funzioni immunitarie (immunoglobuline) e attività enzimatiche (catalizzatori biologici). Svolgono anche un ruolo di sostegno meccanico (collagene) e nel movimento coordinato (actina e miosina).
• Sono coinvolte nella produzione e trasmissione di impulsi nervosi (ad esempio glutammato e GABA).

Costituzione delle Proteine

• Le proteine sono costituite da amminoacidi, di cui 20 sono essenziali.
• Gli amminoacidi si legano tra loro tramite legami peptidici.
• La catena laterale di ogni amminoacido (R) determina la sua funzione e caratteristiche (es. idrofilici, idrofobici).
• Gli amminoacidi con catene laterali idrofobiche tendono a raggrupparsi all'interno della proteina, mentre quelli idrofilici tendono ad interagire con l'acqua.

Proteine nel sangue

• L'albumina è una proteina fondamentale nel sangue, presente in elevate quantità (5g ogni 100mL) e di forma ad alfa-elica;
• Questa proteina lega e trasporta sostanze (es. acidi grassi, bilirubina, ecc), mantenedo in equilibrio il pH del sangue e svolgendo ruolo osmotico.
• Il fibrinogeno è una proteina coinvolta nel processo di coagulazione.

Amminoacidi con carica

• Alcuni amminoacidi presentano una carica positiva (es: istidina, arginina) o negativa (es: aspartato, glutammato) nella loro catena laterale R.
• Queste cariche permettono interazioni elettrostatiche tra gli amminoacidi, contribuendo alla struttura tridimensionale della proteina.

Formazione legame peptidico

• Il legame peptidico si forma tra il gruppo carbossilico di un amminoacido e il gruppo amminico di un altro, liberando una molecola d'acqua.
• Questa reazione di condensazione crea un legame covalente tra gli amminoacidi.

Struttura delle proteine

• Le proteine possono avere 4 livelli di struttura:
  • Primaria: sequenza lineare degli amminoacidi
  • Secondaria: disposizione spaziale (alfa-elica e foglietto beta)
  • Terziaria: ulteriore ripiegamento della struttura secondaria
  • Quaternaria: diverse subunità proteiche organizzate spazialmente.

Emoglobina

• L'emoglobina ha una struttura quaternaria, costituita da 4 subunità (2 alfa e 2 beta);
• Ogni subunità contiene un gruppo eme con un atomo di ferro che lega l'ossigeno;
• L'emoglobina lega l'ossigeno in modo cooperativo, il legame con il primo ossigeno aumenta l'affinità dei siti successivi (effetto cooperativo).
• La curva di saturazione è sigmoide, diversa dalla mioglobina che ha una curva iperbolica.
• La mioglobina ha maggiore affinità per l'ossigeno dell'emoglobina.

Mioglobina

• La mioglobina è una proteina a singola catena che interviene nel trasporto e immagazzinamento di ossigeno nei muscoli;
• Ha una maggiore affinità per l'ossigeno rispetto all'emoglobina;
• La sua curva di saturazione è iperbolica.

Coagulazione

• La trombina taglia i residui amminoacidici nel fibrinogeno, creando punti di aggancio.
• Le molecole di fibronogeno si uniscono, formando un complesso insolubile (fibrina).
• La fibrina forma una rete che intrappola le piastrine formando il coagulo.
• La plasmina scioglie il coagulo.

Proteine che trasportano il ferro

• Ferro è importante per il trasporto di ossigeno, la regolazione del pH e il metabolismo cellulare (catena di trasporto degli elettroni).
• La transferrina lega il ferro nel sangue e lo rilascia ai tessuti.
• La ferritina è un complesso ferro-proteico che immagazzina il ferro nei tessuti (fegato, midollo osseo, muscoli).

Emoglobina fetale

• L'emoglobina fetale ha una maggiore affinità per l'ossigeno rispetto all'emoglobina adulta, permettendo al feto di acquisire ossigeno dal sangue materno.

Talassemia

• La talassemia coinvolge una ridotta sintesi delle catene alfa o beta dell'emoglobina;
• La mancanza di una o più catene porta ad aggregati di catene in eccesso, danneggiando i globuli rossi.

Metabolismo dei carboidrati

• Una parte del metabolismo dei carboidrati si concentra sul glucosio;
• Il glucosio arriva nel fegato, dove può essere convertito in glicogeno e rilasciato nel sangue quando è necessario mantenere i valori glicemici stabili.
• Il glucosio viene prodotto dal fegato quando non introduciamo carboidrati per tempo (gluconeogenesi).
• Gli enzimi in questo processo intervengono sui livelli di glucosio, diminuendoli o aumentandone il rilascio, con attività di regolazione.

Enzimi

• Gli enzimi sono proteine che catalizzano reazioni chimiche, abbassando l'energia di attivazione necessaria per far avvenire queste reazioni;
• Sono specifici per il substrato e possono essere regolati per controllare il metabolismo.

Ciclo di Krebs

• Il ciclo di Krebs è un percorso metabolico che avviene all'interno dei mitocondri;
• Inizia con acetil-CoA e l'ossalacetato che reagiscono per formare il citrato, e poi procede ossidando il citrato fino a rigenerare l'ossalacetato;
• Il ciclo produce energia sotto forma di NADH e FADH2 che poi utilizzano la catena respiratoria per generare ATP.

Catena di trasporto degli elettroni

• Le reazioni di ossido-riduzione nella catena di trasporto degli elettroni rilasciano energia utilizzata per pompare protoni (H+) dallo spazio intermembrana alla matrice, costruendo un gradiente protonico.
• L'ATP sintasi usa il gradiente protonico per sintetizzare ATP.

Metabolismo lipidico

• Gli acidi grassi che introduciamo con l'alimentazione vengono trasformati in acetil-CoA e entrano nel ciclo di Krebs;
• Il fegato produce i corpi chetonici quando siamo a digiuno come fonte di energia per il cervello;
• Quando vengono rilasciati, i corpi chetonici possono essere utilizzati da altri tessuti.
• I corpi chetonici, se in eccesso, possono causare acidosi.

Metabolismo dell'eme

• L'eme è un gruppo prostetico essenziale in alcune proteine come emoglobina e citocromi.
• L'eme si forma nel fegato o nel midollo osseo.
• La degradazione dell'eme porta alla formazione della bilirubina, che viene eliminata nel fegato tramite la bile.

Ittero

• L'ittero è una condizione in cui la bilirubina si accumula nel sangue, rendendo la pelle e gli occhi gialli;
• Può essere causato da un eccesso di distruzione di globuli rossi (emocromo), un problema al fegato o un'ostruzione del flusso biliare.