Biochimica Strutturale, Funzionale e Metabolica

Presentazione
La biochimica studia le molecole e macromolecole di interesse biologico e le reazioni chimiche che queste subiscono nei processi metabolici che sono alla base del funzionamento degli organismi. È la disciplina che utilizza le conoscenze, i principi e il linguaggio tipici della chimica per spiegare le trasformazioni e i processi che avvengono negli organismi viventi a livello molecolare. È interessante ricordare che tutti gli organismi viventi, anche molto distanti da un punto di vista evolutivo, hanno sviluppato e adottano gli stessi composti chimici, gli stessi processi metabolici fondamentali e gli stessi principi base per svolgere le loro numerosissime e a volte peculiari funzioni. Possiamo quindi affermare che la biochimica offre una lente d’ingrandimento sulla struttura e funzione delle singole molecole e sulle loro trasformazioni chimiche così come uno sguardo generale ai processi metabolici che possono essere applicati a molte specie viventi diverse.
In questo libro intitolato Biochimica strutturale, funzionale e metabolica ci occuperemo proprio di approfondire le conoscenze strutturali delle diverse molecole e macromolecole di interesse biologico e di come le diverse strutture e gruppi funzionali siano in grado di guidare le diverse funzioni delle biomolecole. Cercheremo quindi di stabilire le relazioni struttura-funzione delle nostre molecole che sono alla base del buon funzionamento degli organismi ed anche dello sviluppo di malfunzionamenti e patologie. Ci occuperemo quindi delle trasformazioni chimiche alla base del metabolismo e di come le trasformazioni strutturali siano in grado di generare energia, potere riducente (elettroni), scheletri carboniosi come fonte di carbonio per i processi biosintetici ma anche favorire il ricambio molecolare e l’eliminazione di scorie che derivano dai processi catabolici. Il testo si concentrerà soprattutto sui concetti più importanti e basilari della biochimica che sono propri di un corso di base e comuni alla maggior parte delle specie, comprese piante, procariori ed eucarioti anche in relazione alla comprensione di come le biomolecole si sono evolute da un punto di vista strutturale da un antenato comune per meglio svolgere nuove e più complesse funzioni. Tuttavia, ove necessario, il testo affronterà argomenti specifici legati soprattutto al sopra citato concetto di relazione struttura-funzione e di come dalle modificazioni strutturali delle nostre biomolecole derivino importanti cambi funzionali spesso alla base di malfunzionamenti metabolici e dello sviluppo di una malattia.
Il libro inizia con un capitolo introduttivo sui principali gruppi funzionali e legami chimici che lo studente incontrerà nei successivi capitoli studiando le diverse molecole e macromolecole di interesse biochimico e le loro modificazioni che avvengono nei processi metabolici. Quindi si proseguirà con la struttura, proprietà e funzioni dei carboidrati semplici e complessi (Capitolo 2), lipidi non steroidei e di natura steroidea (Capitolo 3), amminoacidi (Capitolo 4) e proteine (Capitolo 5) con particolare approfondimento della conoscenza di mioglobina e emoglobina come esempio di proteine globulari e del collagene come principale proteina fibrosa (Capitolo 6). Dopo il capitolo sulle glicoproteine e lipoproteine (Capitolo 7), il libro prosegue con basi azotate, nucleotidi e acidi nucleici (Capitolo 8) e vitamine e coenzimi (Capitolo 9). Dopo questa prima parte strutturale dedicata alla conoscenza delle biomolecole, il testo prosegue approfondendo la conoscenza delle proprietà, funzionamento e regolazione degli enzimi (Capitolo 10). Dopo uno specifico capitolo dedicato ai principi termodinamici e bioenergetici applicati agli organismi viventi (Capitolo 11), si proseguirà con il metabolismo. Il Capitolo 12 tratterà della glicolisi e fermentazione lattica mentre il Capitolo 13 parlerà della gluconeogenesi e il Capitolo 14 del metabolismo del glicogeno. Il ciclo di Krebs e la catena di trasporto degli elettroni e la fosforilazione ossidativa verranno trattati rispettivamente nei Capitoli 15 e 16. Dopo aver introdotto la via dei pentosi fosfato (Capitolo 17), si proseguirà con il metabolismo dei lipidi parlando dell’ossidazione (Capitolo 18) e biosintesi degli acidi grassi (Capitolo 19), biosintesi dei lipidi complessi (Capitolo 19) e del colesterolo e della chetogenesi (Capitolo 20). Il metabolismo degli amminoacidi verrà affrontato nel Capitolo 21 per quanto riguarda il catabolismo e nel Capitolo 22 per la loro biosintesi. Il libro terminerà (Capitolo 23) con il metabolismo delle basi azotate.
Oltre agli argomenti sopra citati, il libro riporterà specifici approfondimenti che riguardano argomenti di interesse soprattutto patologico sottolineando gli aspetti e le disregolazioni metaboliche alla base dello sviluppo di tali patologie e disordini.
Nicola Volpi

INDICE
1. Gruppi funzionali e legami chimici di interesse biochimico
2. I carboidrati
3. I lipidi
4. Gli amminoacidi
5. Struttura delle proteine
6. Proteine globulari e fibrose
7. Glicoproteine e lipoproteine
8. Basi azotate, nucleotidi e acidi nucleici
9. Vitamine e coenzimi
10. Gli enzimi
11. Introduzione al metabolismo. Principi di termodinamica e bioenergetica
12. La glicolisi
13. La gluconeogenesi: biosintesi del glucosio
14. Metabolismo del glicogeno: glicogenosintesi e glicogenolisi
15. Il ciclo dell’acido citrico (ciclo di Krebs o degli acidi tricarbossilici)
16. Catena di trasporto degli elettroni e sintesi di ATP
17. Via dei pentosi fosfato
18. Ossidazione degli acidi grassi
19. Biosintesi dei lipidi
20. Biosintesi del colesterolo e corpi chetonici
21. Degradazione degli amminoacidi ed eliminazione dell’azoto organico
22. Biosintesi degli amminoacidi
23. Metabolismo delle basi azotate
Indice analitico