BIOCHIMICA 8. Ossigeno_Francesca Fornari.pdf

# Specie reattive dell'ossigeno (ROS) e danni cellulari Specie reattive dell'ossigeno (ROS) e danni cellulari Le specie reattive dell'ossigeno (ROS) sono molecole altamente instabili che giocano un ruolo cruciale nei processi cellulari, ma la loro eccessiva produzione può portare a danni significativi e a diverse patologie [1](#page=1) [2](#page=2) [3](#page=3) [4](#page=4). ## 1. Introduzione alle specie reattive dell'ossigeno (ROS) ### 1.1 Elettroni di valenza e radicali liberi Gli elettroni di valenza si trovano nel livello energetico più esterno delle molecole e sono coinvolti nella formazione dei legami chimici. I radicali liberi sono molecole che presentano un elettrone spaiato nel loro orbitale esterno, conferendo loro un'elevata reattività a causa della loro configurazione elettronica instabile [1](#page=1). ### 1.2 Ruolo dell'ossigeno nelle reazioni redox L'ossigeno agisce come accettore finale di elettroni nelle reazioni di ossidoriduzione (redox) . Nella catena respiratoria, l'ossigeno molecolare ($O_2$) viene ridotto attraverso l'aggiunta sequenziale di elettroni [1](#page=1) [2](#page=2). La reazione generale di riduzione dell'ossigeno è: $$O_2 + 4 e^{-} + 4 H^{+} \rightarrow 2 H_2O$$ ] [2](#page=2). Durante questo processo, l'ossigeno può essere ridotto mediante l'aggiunta di un elettrone alla volta, portando potenzialmente alla generazione di specie con un numero dispari di elettroni, ovvero specie radicaliche [2](#page=2). ### 1.3 Principali specie reattive dell'ossigeno (ROS) Le principali specie reattive dell'ossigeno includono: * **Anione superossido**: $O_2^{\bf.-}$ ] [3](#page=3). * **Anione perossido**: $O_2^{2-}$ ] [3](#page=3). * **Radicale idrossile**: $OH^{\bf.}$ ] [3](#page=3). * **Perossido di idrogeno (acqua ossigenata)**: $H_2O_2$ ] [3](#page=3). Il perossido di idrogeno, pur non essendo un radicale, si forma nel metabolismo cellulare ed è altamente reattivo. Può ulteriormente generare due radicali idrossili [3](#page=3). ## 2. ROS e danno cellulare ### 2.1 Stress ossidativo Quando la produzione di ROS supera la capacità dei sistemi antiossidanti cellulari di neutralizzarli, si instaura una condizione nota come stress ossidativo. Questo squilibrio può verificarsi, ad esempio, a causa di un eccesso di ROS generati durante la respirazione cellulare nei mitocondri [4](#page=4). ### 2.2 Danni biomolecolari indotti da ROS Lo stress ossidativo può causare danni a diverse macromolecole biologiche fondamentali per la cellula: * **Proteine**: Le ROS possono ossidare amminoacidi, alterare la struttura tridimensionale delle proteine e comprometterne la funzione [4](#page=4). * **Acidi nucleici**: Il DNA e l'RNA sono suscettibili all'attacco dei ROS, che possono portare a mutazioni, rotture del filamento e modifiche delle basi azotate [4](#page=4). * **Lipidi**: Gli acidi grassi insaturi presenti nelle membrane cellulari sono particolarmente vulnerabili all'ossidazione, un processo noto come perossidazione lipidica. Questo danneggia l'integrità e la fluidità delle membrane [4](#page=4). > **Tip:** La perossidazione degli acidi grassi insaturi è un indicatore chiave del danno da stress ossidativo a carico delle membrane cellulari [4](#page=4). ### 2.3 Patologie correlate e invecchiamento L'eccesso di specie reattive dell'ossigeno e i conseguenti danni cellulari sono strettamente correlati a numerose patologie umane. Tra queste, figurano malattie cardiovascolari, artriti, mutazioni genetiche che possono portare allo sviluppo di cancro, e sono inoltre un fattore contribuente al processo di invecchiamento [4](#page=4). --- # Meccanismi di difesa contro i ROS e antiossidanti L'organismo possiede sofisticati meccanismi enzimatici e dietetici per neutralizzare le specie reattive dell'ossigeno (ROS) e proteggere le cellule dai danni ossidativi [5](#page=5) [6](#page=6). ### 2.1 Enzimi antiossidanti Esistono diversi enzimi chiave deputati alla neutralizzazione dei ROS, spesso agendo in sequenza per smantellare le specie reattive [5](#page=5) [6](#page=6). #### 2.1.1 Superossido dismutasi (SOD) La SOD è il primo enzima a intervenire, convertendo lo ione superossido ($O_2^{\ast -}$) in perossido di idrogeno ($H_2O_2$) e ossigeno molecolare ($O_2$). Le isoforme più comuni contengono Rame (Cu) o Zinco (Zn) come cofattori [5](#page=5). * **Reazione generale:** $2 \, O_2^{\ast -} + 2 \, H^+ \rightarrow H_2O_2 + O_2$ #### 2.1.2 Catalasi La catalasi agisce degradando il perossido di idrogeno ($H_2O_2$), un prodotto della reazione mediata dalla SOD, in acqua ($H_2O$) e ossigeno molecolare ($O_2$). Questo enzima è particolarmente efficiente e presente in alte concentrazioni nelle cellule [5](#page=5). * **Reazione:** $2 \, H_2O_2 \rightarrow 2 \, H_2O + O_2$ #### 2.1.3 Glutatione perossidasi (GPx) La glutatione perossidasi è un altro enzima fondamentale che neutralizza i perossidi, incluso il perossido di idrogeno. Il suo meccanismo richiede il glutatione (GSH) come co-substrato, un tripeptide contenente cisteina. Il selenio (Se) è un elemento essenziale per l'attività di questo enzima, agendo esso stesso come antiossidante [5](#page=5). * **Reazione generale (con H2O2):** $2 \, GSH + H_2O_2 \rightarrow GSSG + 2 \, H_2O$ (dove GSSG è il glutatione ossidato) #### 2.1.4 Enzimi che aumentano con l'allenamento aerobico È stato osservato che l'allenamento aerobico può indurre un aumento dell'attività di questi enzimi antiossidanti, migliorando le difese cellulari [5](#page=5). > **Tip:** L'azione sequenziale di SOD, catalasi e glutatione perossidasi costituisce un sistema di difesa a cascata contro le specie reattive dell'ossigeno. ### 2.2 Antiossidanti Oltre agli enzimi, l'organismo utilizza una varietà di antiossidanti, sia metabolici che dietetici, per contrastare i ROS e i danni ossidativi [6](#page=6). #### 2.2.1 Meccanismi d'azione degli antiossidanti Gli antiossidanti possono agire in due modi principali: * Bloccando direttamente i ROS formati all'interno della cellula o nei fluidi extracellulari (antiossidanti idrosolubili) [6](#page=6). * Proteggendo le membrane cellulari dai danni dei radicali liberi, in particolare la perossidazione lipidica, grazie alla loro localizzazione nelle membrane (antiossidanti liposolubili) [6](#page=6). #### 2.2.2 Antiossidanti dietetici Molti antiossidanti utili provengono dalla dieta, in particolare da frutta e verdura. Tra i più importanti troviamo [7](#page=7): * **Vitamina C (acido ascorbico):** Un potente antiossidante idrosolubile [7](#page=7). * **Vitamina E (tocoferoli):** La principale difesa antiossidante liposolubile, concentrata nelle membrane cellulari [7](#page=7). * **Glutatione:** Un tripeptide composto da glutammato, cisteina e glicina. Il suo gruppo tiolico (–SH) nella cisteina è essenziale per la sua attività antiossidante. Viene sintetizzato endogenamente ma la sua disponibilità può essere influenzata dalla dieta [7](#page=7). * **Selenio:** Un micronutriente essenziale per l'attività di enzimi come la glutatione perossidasi [7](#page=7). * **Carotenoidi:** Pigmenti vegetali, molti dei quali fungono da provitamina A e possiedono attività antiossidante [7](#page=7). * **Polifenoli:** Una vasta classe di composti vegetali con note proprietà antiossidanti [7](#page=7). #### 2.2.3 Antiossidanti metabolici e ormonali Alcuni prodotti del metabolismo cellulare e alcuni ormoni possiedono anche attività antiossidante endogena [8](#page=8). * **Acido urico:** Un prodotto del catabolismo delle purine, noto per le sue proprietà antiossidanti [8](#page=8). * **Bilirubina:** Un prodotto della degradazione dell'emoglobina, con effetti antiossidanti [8](#page=8). * **Estrogeni:** Questi ormoni sessuali femminili hanno dimostrato di possedere attività protettive antiossidanti [8](#page=8). * **Ubichinone (Coenzima Q):** Componente cruciale della catena di trasporto elettronico mitocondriale, ha anche un ruolo importante come antiossidante liposolubile [8](#page=8). > **Example:** La vitamina E, essendo liposolubile, si inserisce nelle membrane cellulari e intercetta i radicali liberi che altrimenti inizierebbero la cascata di perossidazione lipidica, proteggendo così l'integrità della membrana [7](#page=7). ### 2.3 Antiossidanti e sport L'esercizio fisico, in particolare quello intenso, può aumentare la produzione di ROS. Tuttavia, l'allenamento regolare stimola un adattamento delle difese antiossidanti dell'organismo [8](#page=8). * **Allenamento aerobico:** Porta a un aumento delle difese antiossidanti [5](#page=5) [8](#page=8). * **Adattamenti muscolari:** L'allenamento contribuisce ad adattamenti cellulari, come l'aumento del numero di mitocondri e una migliore regolazione del metabolismo, che possono indirettamente migliorare la gestione dello stress ossidativo [8](#page=8). > **Tip:** Mentre l'esercizio acuto può indurre uno stress ossidativo transitorio, l'allenamento cronico migliora la capacità dell'organismo di gestire i ROS, portando a un miglioramento complessivo dello stato redox e a una maggiore resistenza allo stress ossidativo a lungo termine. --- # Proteine leganti l'ossigeno: Emoglobina e Mioglobina Le proteine leganti l'ossigeno, come l'emoglobina e la mioglobina, sono essenziali per il trasporto e la riserva di ossigeno nell'organismo, differendo significativamente per struttura e funzione [9](#page=9). ### 3.1 Struttura generale delle emoproteine Le emoproteine, tra cui emoglobina e mioglobina, sono caratterizzate dalla presenza del gruppo prostetico eme. Questo gruppo contiene un atomo di ferro al suo interno, fondamentale per il legame con l'ossigeno. Il ferro nel gruppo eme di emoglobina e mioglobina funzionali si trova sempre nello stato ridotto (Fe++). Questo atomo di ferro è legato a un residuo di istidina della globina e possiede un ulteriore legame disponibile per legare l'ossigeno [10](#page=10) [11](#page=11) [9](#page=9). ### 3.2 Mioglobina (MB) La mioglobina umana è composta da una singola catena polipeptidica di 153 aminoacidi. Ha un peso molecolare di 17.600 Da. La sua struttura è prevalentemente terziaria, con circa il 75% di alfa-elica suddivisa in otto segmenti. La mioglobina contiene un singolo gruppo eme e presenta un'alta affinità per l'ossigeno. È abbondante nel muscolo scheletrico (1-1.5% delle proteine totali) e svolge la funzione di riserva di ossigeno muscolare [12](#page=12). ### 3.3 Emoglobina (Hb) L'emoglobina umana è costituita da quattro catene polipeptidiche, configurandosi come un eteropolimero. Il peso molecolare dell'emoglobina è di 64.500 Da. È composta da due catene alfa (141 aminoacidi ciascuna) e due catene beta (146 aminoacidi ciascuna). La sua struttura è quaternaria, essendo un tetramero. Anche l'emoglobina presenta struttura terziaria e segmenti di alfa-elica. Ogni molecola di emoglobina contiene quattro gruppi eme uno per ciascuna subunità, e ha un'affinità variabile per l'ossigeno. L'emoglobina è contenuta nei globuli rossi ed è il principale trasportatore di ossigeno nel sangue. Il contenuto di emoglobina è più elevato nelle popolazioni che vivono ad alta quota [13](#page=13). ### 3.4 Trasporto di ossigeno da parte dell'emoglobina L'aria atmosferica contiene circa un quinto di ossigeno. A livello del mare, la pressione parziale dell'ossigeno ($pO_2$) è di circa 152 mmHg. Nei polmoni, l'emoglobina si carica di ossigeno, legandolo ai gruppi eme. Ogni molecola di emoglobina può legare fino a 4 molecole di ossigeno. Negli alveoli polmonari, l'aria è diluita con vapore acqueo e anidride carbonica provenienti dal sangue venoso, e la $pO_2$ scende a circa 100 mmHg. Nei tessuti periferici, dove l'ossigeno è scarso, l'emoglobina cede l'ossigeno legato [14](#page=14) [15](#page=15). ### 3.5 Trasporto di anidride carbonica (CO2) L'emoglobina può legare anche l'anidride carbonica (CO2), che si lega alla parte proteica (globina). Specificamente, la CO2 si lega ai quattro gruppi aminici N-terminali delle quattro subunità dell'emoglobina. Circa il 27% della CO2 prodotta dal metabolismo tissutale viene trasportata dai tessuti ai polmoni tramite l'emoglobina. La restante parte della CO2 è trasportata nel plasma sotto forma di ione bicarbonato ($HCO_3^-$) [15](#page=15). ### 3.6 Affinità per l'ossigeno di emoproteine La mioglobina e l'emoglobina presentano affinità diverse per l'ossigeno. Un'alta affinità indica un'elevata percentuale di proteina legata all'ossigeno anche a basse concentrazioni di quest'ultimo. La mioglobina, avendo un'alta affinità, è in grado di trattenere l'ossigeno anche quando le sue concentrazioni sono basse nei tessuti. L'emoglobina, invece, è più adatta al trasporto, rilasciando ossigeno ai tessuti dove la sua concentrazione è inferiore [16](#page=16). ### 3.7 Cooperatività nel legame dell'ossigeno all'emoglobina L'emoglobina è un tetramero e lega fino a 4 molecole di ossigeno, una per ogni subunità. L'affinità dell'emoglobina per la prima molecola di ossigeno è bassa. Tuttavia, una volta legata la prima molecola di O2, l'affinità dell'emoglobina per le molecole di ossigeno successive aumenta notevolmente, fino a circa 500 volte. Questo fenomeno è noto come cooperatività positiva [17](#page=17) [18](#page=18). ### 3.8 Cooperatività e proteine allosteriche La cooperatività è una caratteristica delle proteine allosteriche formate da più subunità. Il legame di un ligando (come l'ossigeno) a un sito di legame su una subunità modifica la conformazione della proteina, influenzando le proprietà di legame delle altre subunità. Nella cooperatività positiva, il legame del ligando a un sito aumenta l'affinità degli altri siti per la stessa molecola. Questo cambiamento conformazionale aumenta la capacità dell'emoglobina di legare ossigeno in modo efficiente nei polmoni e di rilasciarlo nei tessuti [18](#page=18). ### 3.9 Regolazione dell'affinità dell'emoglobina per l'ossigeno L'affinità dell'emoglobina per l'ossigeno è influenzata da numerosi fattori allosterici. Questi fattori possono diminuire l'affinità dell'Hb per l'O2 e favorirne il rilascio. Tra i principali fattori regolatori vi sono [19](#page=19): * **Temperatura**: Temperature elevate, tipiche dei tessuti in attività (muscolo che lavora), causano una diminuzione dell'affinità e favoriscono il rilascio di O2, utile per la sintesi di ATP tramite la catena respiratoria [20](#page=20). * **pH (Effetto Bohr)**: Un pH acido diminuisce l'affinità dell'Hb per l'O2. Questo fenomeno, noto come Effetto Bohr, è sintomatico di intenso metabolismo e lavoro muscolare, inducendo l'Hb a liberare O2 per i tessuti. L'Hb trasporta CO2 e H+ dai tessuti ai polmoni, legandosi ai gruppi N-terminali [20](#page=20) [21](#page=21). * **Acido 2,3-bifosfoglicerico (BGP)**: Il BGP aumenta nei globuli rossi in condizioni di ipossia (diminuzione dell'ossigeno). Riduce l'affinità dell'Hb per l'O2, favorendo il rilascio di ossigeno in alta quota dove la $pO_2$ è minore. Una molecola di BGP si lega a una molecola di Hb [22](#page=22). * **Concentrazione di CO2**: Un'elevata concentrazione di CO2 nei tessuti contribuisce alla diminuzione dell'affinità dell'Hb per l'O2, favorendone il rilascio [20](#page=20). ### 3.10 Emoglobina fetale (HbF) L'emoglobina fetale (HbF) presenta un'affinità per l'ossigeno aumentata rispetto all'emoglobina adulta (HbA). Questa maggiore affinità è cruciale per consentire il trasferimento di ossigeno dal sangue materno attraverso la placenta al feto. Le catene gamma dell'HbF differiscono dalle catene beta dell'HbA per alcuni aminoacidi; in particolare, un'istidina (un aminoacido basico e carico positivamente) sostituisce una serina (un aminoacido polare ma non carico). Questa modifica strutturale contribuisce all'aumentata affinità per l'ossigeno [23](#page=23). --- # Emoglobinopatie e Globuli Rossi This section explores hereditary and acquired hemoglobinopathies, as well as the characteristics, life cycle, production (erythropoiesis), and the role of erythropoietin in red blood cells. ### 4.1 Emoglobinopatie Emoglobinopatie rappresentano un gruppo di patologie caratterizzate dalla presenza di emoglobine patologiche, che possono essere acquisite o ereditarie [24](#page=24). #### 4.1.1 Emoglobinopatie ereditarie Le emoglobinopatie ereditarie derivano da mutazioni genetiche che portano alla sostituzione di uno o più amminoacidi (AA) in una delle catene dell'emoglobina (Hb). Questa alterazione modifica la capacità dell'emoglobina di legare l'ossigeno, dando origine a malattie genetiche. Un esempio classico di sostituzione amminoacidica è la mutazione che porta alla sostituzione dell'acido glutammico con la valina [25](#page=25). #### 4.1.2 Talassemie Le talassemie sono un'altra forma di emoglobinopatia ereditaria, caratterizzate da una ridotta produzione delle catene globiniche α o β, che a sua volta genera emoglobine abnormi. In Italia, circa il 20% della popolazione è portatrice di geni mutati per queste alterazioni [26](#page=26). #### 4.1.3 Emoglobinopatie acquisite Tra le emoglobinopatie acquisite, degno di nota è l'avvelenamento da monossido di carbonio, che causa morte per asfissia in pochi minuti a causa della formazione di carbossiemoglobina, un'emoglobina patologica che compromette il trasporto di ossigeno [24](#page=24). ### 4.2 Globuli rossi (eritrociti) I globuli rossi, o eritrociti, sono cellule del sangue deputate al trasporto dell'ossigeno (O2) dai polmoni ai tessuti e di una parte dell'anidride carbonica (CO2) dai tessuti ai polmoni [27](#page=27). #### 4.2.1 Composizione e quantità Ogni globulo rosso contiene circa 300 milioni di molecole di emoglobina. I valori medi di eritrociti nel sangue sono di 4,5-6 milioni per millimetro cubo (mm3) nell'uomo e 4-5 milioni/mm3 nella donna. La concentrazione di emoglobina è in media di 13,5-18 grammi per decilitro (g/dL) nell'uomo e 11,5-16,5 g/dL nella donna. Nelle analisi del sangue, vengono misurati il numero di globuli rossi per mm3 e la quantità di emoglobina per dL di sangue [27](#page=27). > **Tip:** L'ematocrito rappresenta la percentuale della parte corpuscolata del sangue, composta in larga parte da globuli rossi. I valori normali sono circa 40-52% nell'uomo e 37-47% nella donna [27](#page=27). #### 4.2.2 Ciclo vitale ed eritropoiesi I globuli rossi hanno una vita media di circa 120 giorni. La loro distruzione avviene principalmente nel fegato e nella milza, e i loro componenti vengono riciclati. I globuli rossi non possiedono il nucleo e altri organelli, il che impedisce loro di riparare danni. Questa caratteristica conferisce ai globuli rossi un'elevata stabilità dell'mRNA delle globine, e l'emoglobina costituisce circa il 95% delle proteine dell'eritrocita [28](#page=28). #### 4.2.3 Produzione dei globuli rossi I globuli rossi vengono prodotti nel midollo osseo [28](#page=28). #### 4.2.4 Ruolo dell'eritropoietina L'eritropoietina (EPO) è un ormone prodotto dai reni in risposta a condizioni di bassa pressione parziale di ossigeno (pO2). L'EPO stimola la produzione di globuli rossi a partire dai loro precursori nel midollo osseo [28](#page=28). > **Tip:** La perdita degli organelli e del nucleo da parte dei globuli rossi maturi è una caratteristica funzionale cruciale che permette di massimizzare lo spazio per l'emoglobina. --- # Doping e rischi associati all'eritropoiesi potenziata L'uso di eritropoietina (EPO) e strategie correlate per aumentare la capacità di trasporto dell'ossigeno nel sangue rappresenta una forma di doping con significativi rischi per la salute. ### 5.1 L'eritropoietina (EPO) come agente ergogenico L'eritropoietina (EPO) è un ormone glicoproteico che agisce come regolatore primario dell'eritropoiesi, ovvero la formazione dei globuli rossi. Viene prodotta nel fegato durante la vita fetale e nei reni nell'adulto. L'aumento della produzione di eritrociti è naturalmente stimolato in condizioni di ipossia, come l'altitudine elevata. L'EPO è considerato un agente ergogenico perché migliora la capacità del sangue di trasportare ossigeno, con conseguente miglioramento delle prestazioni fisiche [29](#page=29). A causa di questi effetti, il Comitato Olimpico Internazionale (CIO) ha vietato l'uso di EPO negli sport nel 1994, introducendo controlli più stringenti e la verifica dell'ematocrito. Anche le trasfusioni di sangue, sia autologhe che omologhe, sono vietate. L'iniezione di EPO umana ricombinante, tipicamente somministrata per via sottocutanea, è anch'essa proibita. È importante notare che i record ottenuti durante le Olimpiadi di Città del Messico, caratterizzate da un'altitudine di 2500 metri, sono stati in seguito annullati [29](#page=29). ### 5.2 Nuove strategie di doping per l'eritropoiesi potenziata Oltre all'EPO, sono state sviluppate nuove strategie di doping volte a potenziare l'eritropoiesi o il trasporto di ossigeno: * **Equivalenti di eritropoietina (EPO):** Farmaci come la darbopoietina (NESP - novel erythropoiesis stimulating protein) agiscono in modo simile all'EPO [30](#page=30). * **EPO mimetic:** Queste sostanze attivano le vie di segnalazione dell'EPO senza essere chimicamente identiche all'ormone [30](#page=30). * **Trasportatori di ossigeno naturali (perfluorocarburi):** Questi composti artificiali sono progettati per trasportare ossigeno ma, a differenza dell'EPO, non alterano i parametri ematologici [30](#page=30). * **Liberazione di EPO da cellule incapsulate:** Tecniche che mirano a indurre il corpo a produrre EPO attraverso l'introduzione di cellule modificate [30](#page=30). * **Doping genetico:** L'uso di manipolazioni genetiche per aumentare la produzione di EPO o migliorare il trasporto di ossigeno [30](#page=30). ### 5.3 Rischi associati all'ematocrito elevato L'aumento artificiale dell'ematocrito (la percentuale di globuli rossi nel sangue) comporta gravi rischi per la salute, poiché un sangue eccessivamente viscoso incontra maggiori difficoltà nel suo percorso attraverso il sistema circolatorio [31](#page=31). Il cuore è costretto a contrarsi con maggiore forza per superare le resistenze periferiche e mantenere una pressione sanguigna adeguata. Un ematocrito troppo elevato può portare a diverse patologie cardiovascolari [31](#page=31): * **Ipertensione arteriosa:** Aumento della pressione sanguigna [31](#page=31). * **Trombosi di vasi cerebrali:** Formazione di coaguli nei vasi sanguigni del cervello [31](#page=31). * **Infarto del miocardio:** Danno al muscolo cardiaco dovuto all'interruzione del flusso sanguigno [31](#page=31). * **Collasso cardiocircolatorio:** Situazione di grave insufficienza del sistema circolatorio [31](#page=31). Queste condizioni aumentano significativamente il rischio di mortalità negli atleti professionisti che ricorrono a queste pratiche [31](#page=31). > **Tip:** Comprendere i meccanismi fisiologici dell'eritropoiesi e i rischi associati alla loro manipolazione è fondamentale per analizzare criticamente le pratiche dopanti e le loro conseguenze sulla salute. --- ## Errori comuni da evitare - Rivedete tutti gli argomenti accuratamente prima degli esami - Prestate attenzione alle formule e definizioni chiave - Praticate con gli esempi forniti in ogni sezione - Non memorizzate senza comprendere i concetti sottostanti

| Term | Definition | |------|------------| | Specie Reattive dell'Ossigeno (ROS) | Molecole altamente reattive contenenti ossigeno, formate durante processi metabolici normali o a causa di stress ossidativo, che possono danneggiare componenti cellulari come proteine, acidi nucleici e lipidi. | | Radicali liberi | Molecole che possiedono elettroni spaiati nei loro orbitali esterni, conferendo loro un'elevata reattività chimica e la tendenza a partecipare a reazioni a catena dannose per le cellule. | | Anione superossido | Una specie reattiva dell'ossigeno con formula chimica $O_2^{\cdot-}$, generata dalla riduzione parziale dell'ossigeno molecolare, che svolge un ruolo chiave nello stress ossidativo. | | Perossido di idrogeno | Una molecola ($H_2O_2$), nota anche come acqua ossigenata, che pur non essendo un radicale, è una specie reattiva dell'ossigeno altamente reattiva e può generare radicali idrossili. | | Radicale idrossile | Il radicale libero più reattivo e dannoso per le cellule, con formula $OH^{\cdot}$, spesso generato dalla decomposizione del perossido di idrogeno, capace di attaccare rapidamente macromolecole biologiche. | | Stress ossidativo | Uno squilibrio tra la produzione di specie reattive dell'ossigeno e la capacità dei sistemi antiossidanti di detossificare i prodotti intermedi reattivi o di riparare i danni da essi causati, portando a danno cellulare. | | Perossidazione lipidica | Un processo ossidativo che danneggia i lipidi nelle membrane cellulari, alterandone la fluidità e la funzionalità, e che è spesso mediato da radicali liberi. | | Superossido dismutasi (SOD) | Un enzima antiossidante cruciale che catalizza la dismutazione dell'anione superossido ($O_2^{\cdot-}$) in perossido di idrogeno ($H_2O_2$) e ossigeno molecolare ($O_2$), riducendo la sua tossicità. | | Catalasi | Un enzima antiossidante presente in molti organismi che decompone rapidamente il perossido di idrogeno ($H_2O_2$) in acqua ($H_2O$) e ossigeno molecolare ($O_2$), proteggendo le cellule dai danni ossidativi. | | Glutatione perossidasi | Una famiglia di enzimi antiossidanti che utilizza il glutatione come substrato per ridurre i perossidi, compreso il perossido di idrogeno, convertendoli in alcoli innocui e acqua, spesso contenenti selenio. | | Antiossidanti | Sostanze chimiche che possono inibire l'ossidazione, neutralizzando i radicali liberi o le specie reattive dell'ossigeno, proteggendo le cellule dai danni ossidativi. | | Vitamina C | Un antiossidante idrosolubile (acido ascorbico) che gioca un ruolo importante nella protezione delle cellule dai danni ossidativi e nel supportare la funzione immunitaria. | | Vitamina E | Un gruppo di composti liposolubili (tocoferoli e tocotrienoli) che agiscono come potenti antiossidanti, proteggendo le membrane cellulari dai danni della perossidazione lipidica. | | Emoglobina (Hb) | Una proteina emica presente nei globuli rossi, responsabile del trasporto di ossigeno dai polmoni ai tessuti e di una parte dell'anidride carbonica dai tessuti ai polmoni. | | Mioglobina (Mb) | Una proteina emica che si trova nel muscolo scheletrico, che immagazzina ossigeno e lo rilascia quando necessario per la contrazione muscolare, agendo come una riserva di ossigeno intracellulare. | | Gruppo eme | Un complesso organometallico contenente un anello porfirinico e uno ione ferro, che è il sito di legame per l'ossigeno nell'emoglobina e nella mioglobina. | | Cooperatività | Un fenomeno per cui il legame di una molecola legante (ligando) a una subunità di una proteina multimerica modifica l'affinità delle altre subunità per lo stesso ligando, tipico del legame dell'ossigeno all'emoglobina. | | Effetto Bohr | La diminuzione dell'affinità dell'emoglobina per l'ossigeno in risposta all'aumento della concentrazione di anidride carbonica e/o alla diminuzione del pH nel sangue, facilitando il rilascio di ossigeno nei tessuti metabolicamente attivi. | | Acido 2,3-bifosfoglicerico (BGP) | Un composto organico presente nei globuli rossi che si lega all'emoglobina e ne diminuisce l'affinità per l'ossigeno, favorendo il rilascio di ossigeno nei tessuti, specialmente in condizioni di ipossia. | | Emoglobinopatie | Un gruppo di malattie genetiche causate da alterazioni nella struttura o nella sintesi dell'emoglobina, che possono compromettere il trasporto di ossigeno e causare vari disturbi ematologici. | | Talassemie | Un gruppo di disturbi genetici ereditari caratterizzati da una ridotta produzione di una o più catene globiniche (alfa o beta), che porta alla formazione di emoglobine anomale e anemia. | | Globuli rossi (eritrociti) | Le cellule del sangue prive di nucleo che contengono emoglobina e sono primariamente responsabili del trasporto di ossigeno dai polmoni ai tessuti e di una parte della CO2 dai tessuti ai polmoni. | | Eritropoiesi | Il processo di produzione dei globuli rossi (eritrociti) nel midollo osseo, stimolato dall'ormone eritropoietina in risposta a bassi livelli di ossigeno nel sangue. | | Eritropoietina (EPO) | Un ormone glicoproteico prodotto principalmente dai reni che stimola l'eritropoiesi, aumentando la produzione di globuli rossi e, di conseguenza, la capacità di trasporto dell'ossigeno del sangue. | | Ematocrito | La percentuale del volume totale del sangue occupata dai globuli rossi, che è un indicatore importante della massa eritrocitaria e della capacità di trasporto dell'ossigeno. | | Doping | L'uso di sostanze o metodi proibiti per migliorare artificialmente le prestazioni atletiche, che nel contesto dell'eritropoiesi potenziata include l'uso di EPO o trasfusioni di sangue. |