Adipose tissue as an endocrine organ:
Adipose tissue has been recognized as the quantitatively most important energy store of the human body for many years, in addition to its functions as mechanical and thermal insulator. During the last 10 years, adipose tissue has come into focus as an endocrine organ important for development of many diseases related to obesity including insulin resistance, type 2 diabetes, dyslipidemia, hypertension and cardiovascular disease. Adipose tissue secretes a variety of bioactive peptides that play important roles in insulin action, energy homeostasis, inflammation, and cell growth. These secretory proteins from the adipose organ are named adipokines and have many physiological effects on different organs including the brain, bone, reproductive organs, liver, skeletal muscles, immune cells and blood vessels. Adipokines may locally regulate fat mass by modulating adipocyte size/number or angiogenesis and inversely increased fat mass leads to dysregulation of adipocyte functions.
Chemistry of amino acids with their clinical applicationsrohini sane
A comprehensive presentation on Chemistry of Amino acids with their clinical applications for MBBS , BDS, B Pharm & Biotechnology students to facilitate easy- learning.
Content :-
What is porphyrin?
Biosynthesis of porphyrin (heme)
Site
Reactions
Regulation
Degradation of heme
Site
Reactions
Reference
What is Porphyrin?
Porphyrins are cyclic compound formed by the linkage of four pyrrole rings through methyne(=HC-)bridges.
Structure of hemoglobin & chlorophyll
Examples of some important humanand animal hemoproteins.
Biosynthesis of heme
Site of biosynthesis:-
-Liver (hepatocyte) & Bone Marrow
( erythryoid producing cells )
2) ALA dehydratase :-
The substrates are two molecules of ALA.
The product is porphobilinogen, the first pyrrole.
ALA dehydratase is a -SH containing enzyme.
It is very susceptible to inhibition by lead.
3) Uroporphyrinogen I synthase and uroporphyrinogen IIIcosynthase
Production of uroporphyrinogen III requires two enzymes.The substrates are four molecules of porphobilinogen.
4) Uroporphyrinogen decarboxylase:-
Decarboxylates the acetic acid groups, converting them to methyl groups.
5) Coproporphyrinogen III oxidase:-
Catalyzes the conversion of two propionic acid groups to vinyl groups
6) Protoporphyrinogen IX oxidase:-
Protoporphyrinogen IX oxidase converts the methylene bridges between the pyrrole rings to methenyl bridges.
7) Ferrochelatase:-
Ferrochelatase adds Fe++ to protoporphyrin IX, forming heme.
• The enzyme requires Fe++, ascorbic acid and cysteine (reducing agents).
• Ferrochelatase is inhibited by lead.
Regulation of heme synthesis
Feedback regulation:- heme is a feedback inhibitor of ALA synthase. ALA synthase occurs in both hepatic (ALAS 1) and erythroid (ALAS 2) forms.
Effects of drugs and steroids:- Certain drugs and steroids can increase heme synthesis via increased production of the ratelimiting enzyme, ALA synthase
Substrate availability:- Fe++ must be available for ferrochelatase.
Degradation of heme
Site of Degradation :-
- cells of the reticulo endothelial system in spleen, liver and bone marrow
Heme Degradation
Most of the heme which is degraded comes from hemoglobin in red blood cells, which have a life span of about 120 days.
There is thus a turnover of about 6 g/day of hemoglobin.
Normally , senescent red blood cells and heme from other sources are engulfed by cells of the reticuloendothelial system.
The globin is recycled or converted into amino acids, which in turn are recycled or catabolized as required.
Heme is oxidized.
Microsomal heme oxygenase system
Transport of bilirubin in Plasma
Bilirubin on release from macrophages circulates as unconjugated bilirubin in plasma tightly bound to albumin.
HARPER’S ILLUSTRATED BIOCHEMISTRY (28TH EDITION) by robert murray,david A.bender,peter j kennekky,victor w rodwell,p.antony weil.(page No-271)
Biochemistry Lippincott’s Illustrated Reviews by Richard Harvey& Denise Ferrier
Adipose tissue as an endocrine organ:
Adipose tissue has been recognized as the quantitatively most important energy store of the human body for many years, in addition to its functions as mechanical and thermal insulator. During the last 10 years, adipose tissue has come into focus as an endocrine organ important for development of many diseases related to obesity including insulin resistance, type 2 diabetes, dyslipidemia, hypertension and cardiovascular disease. Adipose tissue secretes a variety of bioactive peptides that play important roles in insulin action, energy homeostasis, inflammation, and cell growth. These secretory proteins from the adipose organ are named adipokines and have many physiological effects on different organs including the brain, bone, reproductive organs, liver, skeletal muscles, immune cells and blood vessels. Adipokines may locally regulate fat mass by modulating adipocyte size/number or angiogenesis and inversely increased fat mass leads to dysregulation of adipocyte functions.
Chemistry of amino acids with their clinical applicationsrohini sane
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Content :-
What is porphyrin?
Biosynthesis of porphyrin (heme)
Site
Reactions
Regulation
Degradation of heme
Site
Reactions
Reference
What is Porphyrin?
Porphyrins are cyclic compound formed by the linkage of four pyrrole rings through methyne(=HC-)bridges.
Structure of hemoglobin & chlorophyll
Examples of some important humanand animal hemoproteins.
Biosynthesis of heme
Site of biosynthesis:-
-Liver (hepatocyte) & Bone Marrow
( erythryoid producing cells )
2) ALA dehydratase :-
The substrates are two molecules of ALA.
The product is porphobilinogen, the first pyrrole.
ALA dehydratase is a -SH containing enzyme.
It is very susceptible to inhibition by lead.
3) Uroporphyrinogen I synthase and uroporphyrinogen IIIcosynthase
Production of uroporphyrinogen III requires two enzymes.The substrates are four molecules of porphobilinogen.
4) Uroporphyrinogen decarboxylase:-
Decarboxylates the acetic acid groups, converting them to methyl groups.
5) Coproporphyrinogen III oxidase:-
Catalyzes the conversion of two propionic acid groups to vinyl groups
6) Protoporphyrinogen IX oxidase:-
Protoporphyrinogen IX oxidase converts the methylene bridges between the pyrrole rings to methenyl bridges.
7) Ferrochelatase:-
Ferrochelatase adds Fe++ to protoporphyrin IX, forming heme.
• The enzyme requires Fe++, ascorbic acid and cysteine (reducing agents).
• Ferrochelatase is inhibited by lead.
Regulation of heme synthesis
Feedback regulation:- heme is a feedback inhibitor of ALA synthase. ALA synthase occurs in both hepatic (ALAS 1) and erythroid (ALAS 2) forms.
Effects of drugs and steroids:- Certain drugs and steroids can increase heme synthesis via increased production of the ratelimiting enzyme, ALA synthase
Substrate availability:- Fe++ must be available for ferrochelatase.
Degradation of heme
Site of Degradation :-
- cells of the reticulo endothelial system in spleen, liver and bone marrow
Heme Degradation
Most of the heme which is degraded comes from hemoglobin in red blood cells, which have a life span of about 120 days.
There is thus a turnover of about 6 g/day of hemoglobin.
Normally , senescent red blood cells and heme from other sources are engulfed by cells of the reticuloendothelial system.
The globin is recycled or converted into amino acids, which in turn are recycled or catabolized as required.
Heme is oxidized.
Microsomal heme oxygenase system
Transport of bilirubin in Plasma
Bilirubin on release from macrophages circulates as unconjugated bilirubin in plasma tightly bound to albumin.
HARPER’S ILLUSTRATED BIOCHEMISTRY (28TH EDITION) by robert murray,david A.bender,peter j kennekky,victor w rodwell,p.antony weil.(page No-271)
Biochemistry Lippincott’s Illustrated Reviews by Richard Harvey& Denise Ferrier
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Digestione dei nutrienti e digestione dei carboidrati.pptxFrancescaFava7
Slides in italian describing the physiology of nutrition, in particular relative to general digestion and absorption of nutrients and specifically focusing on carbohydrate digestion.
Esiti esame Bioch Siste Umana del 23.01.2017.
Chi volesse rifiutare il voto: scrivere una mail a francesca.re1@unimib.it entro venedì sera. poi i voti saranno registrati senza possibilità di cambiamenti.
Esito esame Biochimica Sist Umana del 13 dicembre 2016.
SOLO chi RIFIUTA il voto: scrivetemi una mail entro domani alle 12. POI i voti saranno registrati.
Proposte stage 2016-2017. In verde: studenti e relativi periodi GIA' ASSEGNATI.
In giallo: studenti e periodi disponibili ANCORA DA CONFERMARE.
I gialli dovrebbero farmi sapere (VIA MAIL) la loro decisione al più presto per eventuale liberazione di posti. grazie.
2. LIPOPROTEINE
Le lipoproteine sono macromolecole derivanti dalla combinazione di una proteina
con lipidi di varia natura: colesterolo, esteri del colesterolo, fosfolipidi e trigliceridi.
Le lipoproteine più conosciute sono quelle del plasma, deputate al trasporto dei lipidi
dall'intestino al fegato e dal fegato ai diversi tessuti.
3. STRUTTURA DELLE LIPOPROTEINE
Strutture sferoidali/discoidali
trigliceride
fosfolipide
colesterolo
esteri del
colesterolo
Il nucleo centrale è costituito dalle sostanze idrofobe, gli acidi grassi ed il colesterolo
esterificato, in superficie sono presenti una o più apoproteine e i fosfolipidi con i
gruppi polari all’esterno e scarse quantità di colesterolo libero.
6. TIPI DI LIPOPROTEINE
Lipoproteine Chilomicroni VLDL LDL HDL
IDL
Densità (g/ml) 0.93 0.95-1.006 1.019-1.063 1.063-1.210
Diametro µm 8-50 3-8 2-3 0,5-1
Composizione:
proteine % <2 8 22 50
lipidi % 98 92 78 50
Lipide maggiore Trigliceridi Trigliceridi Colesterolo Colesterolo
Trasporto trigliceridi Trasporto trigliceridi Trasporto Trasporto
Funzione principale esogeni (assunti con endogeni colesterolo ai colesterolo dai
gli alimenti) (sintetizzati tessuti periferici tessuti periferici al
dall'organismo) dal fegato fegato
Metabolismo Intestino
Origine Intestino Fegato
delle VLDL Fegato
7. In un soggetto umano a digiuno si riconoscono
4 classi di lipoproteine plasmatiche
Nel periodo immediatamente dopo un pasto si
ritrovano ANCHE i chilomicroni
8. LE LIPOPROTEINE HANNO DIVERSA DENSITA’
Esiste un quinto tipo di lipoproteine plasmatiche, che tuttavia non
raggiunge concentrazioni significative a causa del suo rapido ricambio. Si
tratta delle IDL, a densità intermedia, prodotte per effetto della
degradazione dei chilomicroni e delle VLDL (contengono trigliceridi e
colesterolo in parti quasi uguali).
9.
10. ELETTROFORESI DELLE LIPOPROTEINE
Separazione delle lipoproteine
mediante ultracentrifugazione
Separazione delle lipoproteine
mediante elettroforesi
12. APOLIPOPROTEINE
• Sono glicoproteine (MW 8-550 kDa)
• Sintetizzate nel fegato e nell’intestino (RER)
• Se ne conoscono almeno 10
• Appartengono a 5 classi diverse (A-E)
• Alto contenuto α-eliche anfipatiche
13. Le eliche anfipatiche delle apoproteine fanno da «collante» tra componenti idrofobici
(catene alifatiche dei lipidi) e componenti idrofili (gruppi di testa dei lipidi, acqua)
Eliche idrofile Eliche anfipatiche Eliche idrofobiche
14. FUNZIONI DELLE APOPROTEINE
Funzione strutturale (es. ApoB100): aumentano la
stabilità strutturale della lipoproteina e le
conferiscono proprietà idrofiliche.
Cofattori enzimatici (es. Apo C-II, ApoA-I): attivano
alcuni enzimi utili al metabolismo delle lipoproteine.
Ligandi per i recettori (es. ApoE): agiscono come
ligandi per i recettori localizzati nei tessuti periferici.
15.
16. ApoB-100 e ApoB-48
Nelle cellule intestinali la presenza di un codone di stop fa sì che sia prodotta una proteina
che è il 48% delle dimensioni della stessa proteina sintetizzata a livello del fegato.
19. FUNZIONI DELLE LIPOPROTEINE
1. Trasportare i lipidi esogeni (alimentari) dall’intestino al fegato;
2. Distribuire i lipidi endogeni dal fegato a tutti gli organi attraverso il sistema vascolare;
3. Riportare dalle cellule periferiche al fegato i lipidi non più necessari per una ulteriore
ridistribuzione o per la definitiva eliminazione attraverso la via biliare.
Tessuti periferici
23. LIPOPROTEINA LIPASI (LPL)
- Sulla superficie cellulare (t.adiposo)
sono ancorate, tramite catene di
proteoglicani, le lipoproteine lipasi.
ApoC-II
- I chilomicroni legano le lipasi mediante
apoC-II.
- Le lipasi idrolizzano i TG
LPL
Proteoglicani
26. Lecitina:colesterolo aciltransferasi
(LCAT)
La lecitina:colesterolo aciltransferasi
(LCAT) è una glicoproteina di 416
aminoacidi, sintetizzata nel fegato e secreta
nel plasma, dove circola per la maggior parte
associata alle HDL.
La concentrazione plasmatica di LCAT
nell’uomo (circa 5 mg/L).
32. CHILOMICRONI – sintesi (INTESTINO)
Apolipoproteina: Apo B-48
Apo B-48 viene sintetizzata sul RER
degli enterociti. Durante la sintesi (RER-
REL-GOLGI), la sua porzione N-
terminale acquisisce un nucleo di lipidi
idrofobici (TG ed esteri del colesterolo)
→ si formano chilomicroni
I chilomicroni vengono secreti mediante
esocitosi a livello della membrana
basolaterale degli enterociti ed entrano
nei vasi linfatici → sangue
Raggiungono il sangue circa 1-2 ore dopo
il pasto
37. Lipoproteine Chilomicroni VLDL LDL HDL
IDL
Densità (g/ml) 0.93 0.95-1.006 1.019-1.063 1.063-1.210
Diametro µm 8-50 3-8 2-3 0,5-1
Composizione:
proteine % <2 8 22 50
lipidi % 98 92 78 50
Lipide maggiore Trigliceridi Trigliceridi Colesterolo Colesterolo
Trasporto trigliceridi Trasporto trigliceridi Trasporto Trasporto
Funzione principale esogeni (assunti con endogeni colesterolo ai colesterolo dai
gli alimenti) (sintetizzati tessuti periferici tessuti periferici al
dall'organismo) dal fegato fegato
Metabolismo Intestino
Origine Intestino Fegato
delle VLDL Fegato
38.
39. Le VLDL trasportano
principalmente lipidi di origine
endogena
Le VLDL più dense rispetto ai
chilomicroni, cioè contengono meno
TG
40. VLDL – sintesi - FEGATO
Avviene nel fegato in
maniera del tutto simile a
quella dei chilomicroni
In ciascuna VLDL è
presente 1 sola molecola
di Apo B-100 (550 kDa)
42. fegato VLDL Tessuti periferici
(rilascio di TG)
50%
IDL
60% 50%
Ulteriore rilascio di TG
LDL
40%
Rilascio di colesterolo ai tessuti
43. Le LDL trasportano principalmente
colesterolo ai tessuti periferici
Colesterolo ‘CATTIVO’
44. Gli acidi grassi rilasciati
da chilomicroni e VLDL vengono
captati dalle cellule dei tessuti
periferici:
Ossidati a CO2 e Depositati nel
acqua per t.adiposo
produrre energia sottoforma di TG
47. Ipercolesterolemia Familiare
Patologia a trasmissione autosomico codominante (entrambi gli
alleli sono espressi in un soggetto eterozigote).
E’ caratterizzata da alti livelli ematici di LDL e colesterolo.
Dovuta a mutazioni “loss-of-function” del gene del recettore per le
LDL, localizzato sul braccio corto del cromosoma 19.
La forma eterozigote ha una incidenza di 1 caso ogni 500
individui.
La forma omozigote è molto più rara (1 caso ogni milione di
individui)
50. Lipoproteine Chilomicroni VLDL LDL HDL
IDL
Densità (g/ml) 0.93 0.95-1.006 1.019-1.063 1.063-1.210
Diametro µm 8-50 3-8 2-3 0,5-1
Composizione:
proteine % <2 8 22 50
lipidi % 98 92 78 50
Lipide maggiore Trigliceridi Trigliceridi Colesterolo Colesterolo
Trasporto trigliceridi Trasporto trigliceridi Trasporto Trasporto
Funzione principale esogeni (assunti con endogeni colesterolo ai colesterolo dai
gli alimenti) (sintetizzati tessuti periferici tessuti periferici al
dall'organismo) dal fegato fegato
Metabolismo Intestino
Origine Intestino Fegato
delle VLDL Fegato
51.
52. HDL - sintesi
Le HDL posso essere sintetizzate con
numerosi meccanismi
53. 1. Da fegato e intestino
2. Dai residui di chilomicroni e VLDL
3. ApoA-I + fosfolipidi e colesterolo 2
derivanti da altre lipoproteine o dalle
membrane cellulari
1
1
2
3
55. HDL - sintesi
Nella fase iniziale si chiamano HDL discoidali: sono
costituite da un doppio strato fosfolipidico (a differenza
delle altre lipoproteine), e colesterolo libero.
Contengono lecitina:colesterolo aciltransferasi (LCAT)
e apo A-I (attivatrice della LCAT), apoA-II, apoC-I e
apoC-II.
56. HDL - sintesi
Gli esteri del colesterolo si muovono verso il centro
della lipoproteina generando un nucleo lipidico non
polare che modifica il doppio strato fino a farlo
diventare unilamellare e sferico.
Questo processo e’ anche facilitato dalla degradazione
dei fosfolipidi da parte della LCAT
Le HDL discoidali si trasformano così in HDL1 HDL3
e poi in HDL2
57. HDL - sintesi
L-CAT così rimuove l’eccesso di colesterolo libero
proveniente dai tessuti, intrappolandolo all’ interno
delle HDL in forma esterificata
Le HDL sono quindi responsabili del “trasporto
inverso del colesterolo” (dai tessuti al fegato)
Colesterolo ‘BUONO’
58.
59. HDL cedono apoproteine a chilomicroni e VLDL
e acquistano colesterolo dalle membrane cellulari
60. HDL trasportano colesterolo al fegato
intestino fegato
endotelio
degradazione del
colesterolo a livello
extravasazione Trasporto epatico
(col. Esterificato)
cellule muscolari lisce
HDL
captazione di
fibroblasti macrofagi colesterolo libero
61. HDL cedono colesterolo a chilomicroni/VLDL
Le HDL mature sono indicate come
HDL3.
Dopo la reazione catalizzata da CEPT
con perdita di colesterolo e acquisto di
TG, le particelle con maggiori dimensioni
sono designate come HDL2
64. RECETTORI DELLE
LIPOPROTEINE
Sono proteine di membrana ad 1 segmento transmembrana
Recettori per le LDL
Legano regioni omologhe di Apo B-100 e Apo E.
Legano LDL (tutte le cellule), IDL e residui dei chilomicroni (solo nel
fegato).
Sono regolati dai livelli intracellulari di colesterolo
Recettori per i residui dei chilomicroni
Legano solo Apo E.
Sono presenti nel fegato.
Recettori per le HDL
Legano Apo A-I. Sono recettori spazzino di tipo B1.
Servono soprattutto a trattenere le HDL nel fegato per permettere alla
lipasi epatica di idrolizzarne i fosfolipidi, cui segue il rilascio degli
esteri del colesterolo
65. Dominio legante le
lipoproteine
Dominio intermedio di
glicosilazione
Dominio transmembrana
Dominio di internalizzazione
71. CAUSE
Tra le prime cause della malattia:
alimentazione ricca di grassi animali
ipercolesterolemia.
72.
73. COS’E’
E’ un irregolare ispessimento delle pareti delle arterie che porta
alla riduzione del lume ed irrigidimento delle pareti
Tale ispessimento è causato da accumulo di “placche
aterosclerotiche” costituite da:
- cellule muscolari lisce in proliferazione
- tessuto connettivo e glicosaminoglicani
- depositi di calcio
- cellule schiumose piene di lipidi (colesterolo)
74. Adesione di monociti e linfociti T ad un area danneggiata
dell’ endotelio.
I monociti migrano nello spazio subendoteliale dove si
differenziano in macrofagi
I macrofagi fagocitano grosse quantità di lipidi tramite i
recettori spazzino (scavenger).
75. La principale fonte di questi lipidi sembrano essere le
LDLox, chimicamente modificate per perossidazione dei
lipidi e della Apo B-100.
Tali modificazioni riducono l’ affinità delle LDLox per il
“recettore delle LDL” e le rende invece ligandi per i
recettori spazzino dei macrofagi.