LEZIONI BSA

1. Riassunto Esecutivo

I lipidi rappresentano una classe di biomolecole essenziali non solo per il deposito energetico, ma per la definizione stessa dell’architettura cellulare. Le membrane biologiche, strutture dinamiche e complesse, segregano i processi biochimici e permettono la compartimentalizzazione necessaria alla vita eucariotica. Il modello del “mosaico fluido” descrive queste membrane come un doppio strato di lipidi polari che ospita proteine integrali e periferiche, garantendo una fluidità bidimensionale che facilita le interazioni molecolari.

In questo contesto, il colesterolo emerge come un modulatore cruciale della rigidità strutturale e come precursore biosintetico di molecole bioattive, tra cui ormoni steroidei, acidi biliari e vitamina D. Data la loro natura idrofobica, il trasporto sistemico dei lipidi avviene tramite le lipoproteine plasmatiche. Chilomicroni, VLDL, LDL e HDL coordinano il traffico di triacilgliceroli (TAG) e steroli tra l’intestino, il fegato e i tessuti periferici.

L’omeostasi del colesterolo è mantenuta da una rete di regolazione sofisticata che include il controllo trascrizionale via SREBP e sensori metabolici come i recettori LXR. Comprendere questi meccanismi è fondamentale nella medicina veterinaria e umana, poiché le disfunzioni nel metabolismo lipidico portano alla patogenesi dell’aterosclerosi. In tale patologia, l’accumulo di LDL ossidate nella matrice extracellulare delle pareti arteriose innesca una risposta infiammatoria che porta alla formazione della placca. La conoscenza di queste vie biochimiche permette l’uso razionale di interventi farmacologici, come le statine, che mirano all’inibizione della sintesi endogena per stimolare la clearance del colesterolo circolante.

VIDEO

1. Riassunto Esecutivo

La biosegnalazione è il processo vitale mediante il quale le cellule percepiscono stimoli provenienti dall’ambiente extracellulare e li convertono in risposte biologiche specifiche. Questo fenomeno è tecnicamente definito trasduzione del segnale: l’informazione esterna non entra fisicamente nella cellula, ma viene “tradotta” in un cambiamento biochimico interno.

Tale capacità rappresenta una proprietà universale della vita, essenziale per la sopravvivenza a ogni livello di complessità biologica. Nei batteri, i recettori di membrana monitorano costantemente parametri quali il pH, la forza osmotica e la disponibilità di nutrienti, innescando risposte adattative come il movimento chemotattico o la formazione di spore. Negli organismi multicellulari, la biosegnalazione coordina l’attività di tessuti distanti attraverso lo scambio di ormoni e neurotrasmettitori, regolando l’omeostasi, la crescita e lo sviluppo embrionale. In sintesi, la trasduzione del segnale è il linguaggio molecolare che permette alla cellula di interpretare il mondo circostante e di rispondere in modo coerente alle sue variazioni.

VIDEO

1. Riassunto Esecutivo

Il glicogeno è un polimero del glucosio che rappresenta la principale riserva energetica a rapida disponibilità per gli animali vertebrati. Sebbene l’organismo immagazzini circa cento volte più energia sotto forma di grassi (trigliceridi), il glicogeno ricopre un ruolo vitale e insostituibile: nei mammiferi, infatti, non esiste una via biochimica capace di convertire gli acidi grassi in glucosio. Di conseguenza, il glicogeno è l’unica “polizza assicurativa” immediata per organi glucosio-dipendenti come il cervello e per sostenere la contrazione muscolare intensa.

La logica fisiologica del glicogeno si divide tra due distretti principali: il fegato, che lo utilizza come serbatoio per mantenere costante la glicemia sistemica (omeostasi), e il muscolo scheletrico, che lo riserva egoisticamente per il proprio metabolismo energetico locale.

Dal punto di vista chimico, la sua struttura altamente ramificata risponde a due necessità cruciali: 1. Vantaggio Osmotico: Se il glucosio fosse libero nel citosol, la sua concentrazione renderebbe la cellula ipertonica, richiamando acqua fino alla rottura (lisi). Immagazzinarlo come una singola macromolecola riduce drasticamente l’osmolarità. 2. Efficienza enzimatica: La ramificazione moltiplica le “estremità non riducenti”, ovvero i punti di attacco per gli enzimi. Ciò consente una mobilizzazione del glucosio quasi istantanea, fondamentale nella risposta “combatti o fuggi”.

Il sistema è governato da una regolazione reciproca, mediata da ormoni e segnali allosterici (meccanismi in cui il legame di una molecola in un sito specifico dell’enzima ne altera l’attività). Questo assicura che sintesi e degradazione non avvengano mai contemporaneamente, evitando un inutile dispendio di energia (ciclo futile).

VIDEO

1. Riassunto Esecutivo

Gli amminoacidi rappresentano l’ultima classe di biomolecole che, attraverso la degradazione ossidativa, contribuiscono significativamente alla generazione di energia metabolica. Tuttavia, la loro importanza come combustibile varia drasticamente tra le specie: i carnivori possono ricavare fino al 90% del loro fabbisogno energetico dall’ossidazione degli amminoacidi subito dopo un pasto, mentre gli erbivori ne utilizzano solo una piccola percentuale e le piante li degradano quasi esclusivamente per produrre metaboliti biosintetici, mai per scopi energetici.

A differenza di carboidrati e grassi, gli amminoacidi non possono essere immagazzinati in forme di deposito (come glicogeno o trigliceridi); ogni molecola in eccesso rispetto alle necessità biosintetiche deve essere catabolizzata. Il processo richiede una tappa obbligata: la rimozione del gruppo -amminico per separarlo dallo “scheletro carbonioso”. Mentre l’azoto viene incanalato verso vie di escrezione per evitare la tossicità dell’ammoniaca libera, il residuo carbonioso viene ossidato a e nel ciclo dell’acido citrico o convertito in glucosio. Per uno studente di medicina veterinaria, comprendere queste vie è essenziale per interpretare patologie sistemiche, dal diabete non controllato alla gestione clinica delle disfunzioni pancreatiche.

VIDEO

1. Riassunto Esecutivo

La biosintesi dei lipidi rappresenta un pilastro fondamentale del metabolismo cellulare, essenziale per la sopravvivenza di ogni organismo. I lipidi non sono soltanto la principale riserva di energia a lungo termine — con un contenuto energetico superiore a 38 kJ/g — ma costituiscono anche l’intelaiatura strutturale delle membrane biologiche e fungono da sofisticate molecole di segnalazione, come ormoni e messaggeri intracellulari. Per dare un’idea della loro rilevanza fisiologica, si consideri che un individuo di 70 kg può immagazzinare circa 15 kg di triacilgliceroli, una riserva sufficiente a sostenere il metabolismo basale per circa 12 settimane.

La cellula sintetizza grassi principalmente a partire da precursori idrosolubili semplici, come l’acetato. È cruciale comprendere che l’anabolismo (la sintesi) non è il semplice inverso del catabolismo (la degradazione). Le vie biosintetiche divergono da quelle degradative per poter superare tappe termodinamicamente irreversibili, permettendo alla cellula un controllo indipendente e coordinato dei due processi, evitando così cicli futili che sprecherebbero risorse preziose.

In quanto processo anabolico, la sintesi dei lipidi è endergonica, ovvero richiede un input di energia sotto forma di ATP, ed è riduttiva, necessitando di potere riducente fornito principalmente dal NADPH. In questa lezione analizzeremo come la cellula trasforma l’acetil-CoA in catene aciliche complesse, descrivendo la logica molecolare, i complessi enzimatici coinvolti e i raffinati meccanismi di regolazione che mantengono l’omeostasi lipidica.

VIDEO

1. Riassunto Esecutivo

Il metabolismo non deve essere inteso semplicemente come un insieme di reazioni biochimiche isolate all’interno della singola cellula, bensì come un sistema integrato e coordinato a livello dell’intero organismo. Negli organismi multicellulari complessi, la sopravvivenza dipende dalla capacità di organi e tessuti specializzati di cooperare efficacemente. Questa cooperazione è orchestrata dal sistema neuroendocrino, che utilizza segnali ormonali e nervosi per ottimizzare l’allocazione delle risorse energetiche e dei precursori biosintetici in base alle necessità sistemiche.

In questo scenario, assistiamo a una precisa divisione del lavoro: il fegato agisce come centrale di elaborazione e distribuzione dei nutrienti; il tessuto adiposo funge da deposito energetico dinamico e organo endocrino; il muscolo rappresenta il motore meccanico; il cervello assume il ruolo di coordinatore supremo. Uno dei pilastri di questa integrazione è il mantenimento della glicemia (concentrazione di glucosio nel sangue) intorno al set-point di 4,5 mM. Tale parametro è vitale per il cervello, che dipende quasi esclusivamente dal glucosio per il proprio metabolismo energetico. Gli ormoni agiscono come messaggeri essenziali per mantenere l’omeostasi: l’insulina segnala l’abbondanza, mentre glucagone, epinefrina e cortisolo mediano le risposte alla carenza energetica o allo stress, garantendo che l’equilibrio metabolico sia preservato anche in condizioni critiche.

VIDEO