Catabolismo acidi grassi PDF

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CARATTERISTICHE GENERALI DEI LIPIDI I lipidi sono un gruppo di composti diversi, che hanno in comune la caratteristica di essere insolubili in acqua. Essi svolgono funzioni biologiche molto diverse: - di riserva o di deposito trigliceridi -di membrana fosfolipidi, glicolipidi e steroli - lipidi con attività biologiche specifiche ormoni, vitamine I lipidi sono quelli che apportano maggiormente energia al nostro organismo e si classificano in due grandi categorie: 1) lipidi semplici che hanno funzione di riserva, quali i trigliceridi fatti da grassi od oli. 2) lipidi complessi come i fosfolipidi che costituiscono le membrane biologiche. -LIPIDI SEMPLICI I grassi ed oli (lipidi alimentari) sono composti che derivano dagli acidi grassi che sono composti costituiti da catene idrocarburiche contenente da 4 a 36 atomi di C, con un gruppo carbossilico(COOH) all’estremità. Ci sono due modi per numerare gli atomi di carbonio: quella che parte dal C del gruppo carbossilico terminale, l’omega invece si usa partendo dall’ultimo atomo di carbonio opposto al –COOH. Un’altra caratteristica degli acidi grassi è che essi possono essere saturi quando presentano tutti legami semplici C-C; e insaturi che si distinguono in monoinsaturi con un solo doppio legame e polinsaturi con più doppi legami. Un esempio di acido grasso che sappiamo sintetizzare è l’acido palmitico che è saturo e che contiene 16 atomi di carbonio. Se non c’è alcun doppio legame la scrittura è 16:0 che sta ad indicare che non c’è alcun doppio legame; se invece c’è un doppio legame la sua posizione è indicata col simbolo D e dal numero del primo C del doppio legame: ad esempio acido palmitoleico che è 16:1D9. Omega invece è un simbolo che si mette per indicare che si sta partendo dall’ultimo carbonio e poi si aggiunge la posizione del primo doppio legame, ad esempio la denominazione omega-3 si basa sulla presenza del doppio legame alla posizione 3 a partire dall’ultimo C dell’acido grasso. Gli omega sono acidi essenziali perché non sappiamo mettere doppi legami a partire dalla posizione 9 a omega non sappiamo sintetizzarli e quindi ad esempio omega 6, omega 3 sono considerati essenziali e dunque bisogna prenderli dall’esterno per avere insaturazione e ricavare precursori molto importanti per il nostro organismo. I grassi polinsaturi, con più di 20 atomi di carbonio sono essenziali. I lipidi più semplici costruiti a partire dagli acidi grassi sono i trigliceridi  glicerolo esterificato con tre acidi grassi. Il legame si fa tra gli –OH (gruppo ossidrilico) del glicerolo (ne ha tre) con tre acidi grassi che possono essere uguali o diversi. Come fonte energetica presentano due tipi di vantaggio: 1) gli atomi di C sono più ridotti rispetto a quelli presenti ad esempio nel glucosio 2) sono idrofobici. LIPIDI COMPLESSI Sono i glicerofosfolipidi e gli sfingolipidi. Gli sfingolipidi li troviamo a livello delle guaine mieliniche e contengono la sfingosina, un aa alcol alifatico a catena lunga, ma non il glicerolo. I glicerofosfolipidi sono quelli che si trovano a livello delle membrane, e sono importanti perché il glicerolo con i suoi tre –OH può esterificare un fosfato e quindi fare i fosfolipidi. I glicerofosfolipidi dopo il fosfato possono mettere altri composti quali la serina, l’etanolammina, un altro glicerolo o inositolo 3-P, che sono importanti perché fanno una categoria di glicerofosfolipidi che troviamo nelle membrane biologiche. Ad esempio si crea il fosfatidato: il più semplice fosfolipide.

METABOLISMO ACIDI GRASSI E LORO TRASPORTO AI MITOCONDRI La maggior parte dei lipidi della dieta è costituita da trigliceridi che devono essere degradati ad acidi grassi per poter essere assorbiti a livello intestinale. Nel nostro organismo gli acidi grassi non si trovano quasi mai in forma libera ma nel metabolismo sono esterificati con il coenzima A e tale esterificazione è possibile perché il coenzima A ha un –SH terminale che sostituisce l’ossigeno del carbossile formando l’acil-coA; nel caso in cui si hanno 2 atomi di C allora si formerà l’acetil-coA. Dunque il coenzima A è un trasportatore generale di gruppi acilici che è un termine generale per indicare gli acidi grassi. Gli acidi grassi non hanno un percorso facile perché essendo delle molecole lipofile, per essere assorbite hanno in primis la necessità di essere trasportate nell’intestino attraverso i sali biliari, sintetizzati dal fegato a partire dal colesterolo e che emulsionano i grassi inglobandoli in micelle composte da sali biliari e trigliceridi. Dopodiché nell’intestino queste micelle incontrano delle lipasi, prodotte dal pancreas, che degradano i trigliceridi in acidi grassi liberi; nelle cellule della mucosa intestinale vengono nuovamente riconvertiti in trigliceridi e inseriti in particelle lipoproteiche di trasporto, note come chilomicroni, che attraverso il circolo ematico e linfatico trasportano i lipidi della dieta a tutti i distretti dell’organismo. Il tessuto di preferenza degli acidi grassi sono il muscolare e l’adiposo. Nei capillari di questi tessuti l’enzima lipoproteina lipasi idrolizza i trigliceridi ad acidi grassi e glicerolo che nel muscolo sono ossidati per ricavare energia, mentre nel tessuto adiposo sono riesterificati a trigliceridi per essere conservati. Prima di poter essere utilizzati come combustibili, i trigliceridi devono essere idrolizzati per rilasciare gli acidi grassi mediante una reazione sottoposta a controllo ormonale. L’intero processo, noto come lipolisi, ha

origine dalla stimolazione di specifici recettori posizionati sulla membrana degli adipociti. Gli acidi grassi rilasciati nel torrente ematico ad opera di lipasi tissutali, si legano all’albumina sierica che funge da trasportatore, mentre il glicerolo viene captato e metabolizzato dal fegato. Quindi dalla demolizione di un trigliceride, oltre ai 3 acidi grassi si libera un glicerolo che viene dirottato dopo opportune trasformazioni a gliceraldeide-3P e quindi alla glicolisi destino del glicerolo. Dopo la lipolisi, nel fegato, il glicerolo può essere convertito in piruvato attraverso la glicolisi o in glucosio attraverso la gluconeogenesi. Nei tessuti extra-epatici, gli acidi grassi liberati dalla lipolisi sono utilizzati come combustibili metabolici per fornire energia Prima di essere trasferiti nei mitocondri, sede del loro catabolismo ossidativo, gli acidi grassi devono essere sottoposti al processo di shuttle della carnitina che coinvolge tre reazioni: 1- Ativazione dell’acido grasso mediante un legame tioestere con il coenzima A (CoA) diventando acil-CoA, questa reazione è catalizzata dalle acil-CoA sintetasi che utilizza anche ATP e che catalizzano la reazione generale: ACIDO GRASSO + CoA + ATP  acil- CoA + AMP +2 Pi Questa è una tappa essenziale affinchè si verifichi il suo trasporto nel mitocondrio; per attraversare la membrana mitocondriale interna, gli acidi grassi a lunga catena attivati vengono enzimaticamente coniugati alla carnitina mediante una reazione reversibile di transesterificazione, ovvero gli acidi grassi si legano all’ –OH della carnitina, formando acil-carnitina. L’acil-carnitina attraversa i mitocondri attraverso un trasportatore e il gruppo acilico viene trasferito al coenzima A mitocondriale liberando la carnitina che ritorna nello spazio intermembrana attraverso lo stesso trasportatore. Ora, finalmente l’acil-CoA si trova all’interno dei mitocondri.

OSSIDAZIONE ACIDI GRASSI SATURI Beta-ossidazione presenta le stesse tappe del ciclo di krebs che vanno dal succinato all’ossalacetato La degradazione ossidativa degli acidi grassi attraverso il processo della β-ossidazione consta di 4 tappe ognuna delle quali è costituita da reazioni tramite cui si stacca un acetil-CoA. Queste molecole possono essere ulteriormente ossidate a CO2 nel ciclo dell’acido citrico; allo stesso tempo però t utte le reazioni

della β-ossidazione consentono, mediante specifici trasportatori, come il NADH ed il FADH 2, di incanalare gli elettroni derivanti dall’ossidazione dei substrati direttamente nella catena di trasporto degli elettroni per fare la catena respiratoria e sintesi di ATP. Si chiama beta-ossidazione perché le fasi di cui è composta servono per mettere un ossigeno sulla posizione beta del carbonio. 1)La prima reazione è uguale alla reazione di passaggio da succinato a fumarato, perché è una deidrogenazione che toglie due idrogeni all’acido grasso , favorendo la formazione del doppio legame tra C-2 e C-3, e donando gli H+ al FAD. Si forma l’enoil-CoA; 2) Idratazione dell’enoil-CoA mediante l’aggiunta al doppio legame una molecola d’acqua con formazione del 3-idrossiacil CoA ad opera della enoil CoA idratasi ed è formalmente analoga a quella della fumarasi dove si faceva il malato; 3) Ossidazione del 3-idrossiacil CoA a 3-chetoacil CoA, catalizzata da una specifica deidrogenasi NAD+-dipendente (come nel ciclo di Krebs quando c’è l’aggiunta di –OH al malato facendo un chetone che è l’ossalacetato); 4) Scissione del 3-chetoacil CoA ad opera del gruppo –SH di una seconda molecola di CoA e formazione di acetil-CoA e di una nuova molecola di acil-CoA accorciata di due atomi di carbonio. Questa reazione è catalizzata dalla tiolasi. Prendendo un acido grasso a 16 atomi di carbonio come l’acido palmitico, dalla beta-ossidazione si ricavano 8 molecole di acetil-CoA. Anche nel caso della demolizione degli acidi grassi ci sono dei regolatori e sono sia molecole che agiscono negativamente, cioè molecole che indicano che c’è una forte carica energetica e quindi non vengono demoliti acidi grassi perché la cellula non ha bisogno di fare ATP e poi l’insulina e il glucagone; la beta-ossidazione è incrementata quando aumenta l’insulina ed è inibita quando il glucagone è elevato e quindi la stimolano i bassi livelli di glucagone in quanto è un stimolatore di bassa energia. La beta ossidazione è stimolata da digiuno, bassa concentrazione di ATP o AMP, bassi livelli di insulina ed elevati livelli di glucagone....