BIOCHIMICA e BIOTECNOLOGIE degli ALIMENTI

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1 Seconda Università degli Studi di Napoli DiSTABiF Anno Accademico Corso di Laurea Magistrale in SCIENZE DEGLI ALIMENTI E DELLA NUTRIZIONE UMANA Insegnamento di BIOCHIMICA e BIOTECNOLOGIE degli ALIMENTI Prof. Augusto Parente Lezione

2 Acidi grassi CH 3 (CH 2 )n-cooh -Triacilgliceroli acidi grassi 9 kcal/g (900 kcal/100g)

3 Acidi grassi saturi e (alcuni) insaturi C:= Nome comune Temperatura di fusione ( C.) Fonti Acidi grassi a catena corta Acido acetico Acido propionico (Ha proprietà antifungine) 4:0 Acido butirrico -8 Grassi del latte 5:0 Acido valerico (valerianico) 6:0 Acido capronico -3 Grassi del latte Acidi grassi a catena media 7:0 Acido enantico -8 Infiorescenze della vite 8:0 Acido caprilico 16 Grassi del latte, grassi del cocco 9:0 Acido pelargonico 13 Olio di geranio 10:0 Acido caprico 31 Grassi animali e vegetali 12:0 Acido laurico 43,2 Grassi animali e vegetali Acidi grassi a catena lunga 14:0 Acido miristico 53,9-35 Radice di valeriana o di eliotropo Grassi del latte, oli di pesce, Grassi animali e vegetali 16:0 Acido palmitico 62,8 Grassi animali e vegetali 16:1 Acido palmitoleico tra -0,5 e 0,5 Oli di pesce e vegetali

4 C:= Nome comune Temperaturadi fusione ( C) Fonti 17:0 Acido margarico 61,3 grassi animali e vegetali 18:0 Acido stearico 69,6 grassi animali e vegetali 18:1 Acido oleico 16 Grassi animali e Oli vegetali 20:0 Acido arachico 75,4 22:0 Acido beenico 80,0 24:0 Acido lignocerico 84,2 26:0 Acido cerotico 87,7 in piccole quantità nei semi vegetali e nei grassi animali in piccole quantità nei semi vegetali e nei grassi animali, nellamalattia di Gaucher alcuni grassi vegetali, componente della sfingomielina cera d'api, cera carnauba, grasso della lana 28:0 Acido montanico 90,9 cere animali e vegetali 30:0 Acido melissico 93,6 cere animali e vegetali 32:0 Acido laceroico

5 -Nomenclatura CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -COOH Acidi grassi essenziali (EFA) acido linoleico (C 18:2 ), acido linolenico (C 18:3) e arachidonico (C20:4; ω-6) Acido stearidonico (ω-3) semi di canapa, olio di semi di ribes nero

6 Acido linoleico C18:2 (ω-6) Acido linolenico C18:3 (ω-3) (ω-6)

7 I lipidi della dieta - Monogliceridi - digliceridi - acidi grassi e glicerolo - Capillari di muscoli e tessuto adiposo

8 Struttura di un chilomicrone

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10 Utilizzazione del glicerolo dei trigliceridi: - Fosforilazione - Ossidazione in C2

11 Attivazione degli acidi grassi -34 kj/mole

12 Carnitina

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14 Reazioni della -ossidazione

15 Bilancio energetico della -ossidazione completa dell acido palmitico. Acido palmitico + ATP + CoA-SH Palmitoil-CoA + AMP + PPi 2Pi -2 ATP Palmitoil-CoA + 7 CoA-SH + 7 FAD + 7 NAD H 2 O 8 acetil-coa + 7 FADH (NADH + H + ) 96 ATP 14 ATP 21 ATP ATP totali 129 ATP** DG o dalla ossidazione completa= 2340 kcal/mole DG o dalla -ossidazione= 949 kcal/mole Resa: 40% ** Se si assume che per ogni NADH= 2,5 ATP FADH 2 = 1,5 ATP In totale si avranno 108 ATP

16 Ossidazione degli acidi grassi insaturi Oleil -CoA monoinsaturo Spostamento della posizione e della configurazione del doppio legame cis-d

17 Ossidazione degli acidi grassi insaturi: Linoleil-CoA cis-d 9, cis- D 12 -poliinsaturo Oltre alla isomerasi è necessario un secondo enzima, una reduttasi NADPH dipendente

18 Ossidazione degli acidi grassi a numero dispari di atomi di C. Si ha formazione di propionil-coa (che può derivare anche dalla degradazione di alcuni amminoacidi- Ile, Thr e Met). Il propionil-coa entra nel ciclo di Krebs come succinil-coa Biotina e carbossibiotina Nei ruminanti l acido propionico è anche un prodotto della fermentazione di carboidrati (conversione di piruvato a ossalacetato, mediata da una carbossiltransferasi, e successiva conversione, attraverso -> malato-> succinato -> succinil-coa, a metilmalonilcoa e propionilcoa ->Acido propionico) L acido propionico ha proprietà antifungine.

19 -OSSIDAZIONE La -ossidazione avviene nel reticolo endoplasmatico del fegato e rene di alcuni organismi, inclusi di vertebrati. Nei mammiferi è poco importante ma quando la - ossidazione non funziona bene, essa assume una maggiore importanza. I substrati della reazione sono acidi grassi da 10 a 12 C. Si ottiene una acido grasso con due carbossili, ognuno dei quali può legare il CoASH. A questo punto si ha l ingresso nei mitocondri dove la molecola viene ossidato attraverso la ossidazione. Idrossilazione Ossidazione della posizione

20 CORPI CHETONICI si formano nel fegato - Acetone- prodotto in piccole quantità ed eliminato con la respirazione - Acetoacetato - D- -idrossibutirrato Trasportati nel sangue ai tessuti extraepatici, vengono ossidati nel ciclo di Krebs, per soddisfare le esigenze energetiche di muscolo scheletrico, cuore e corteccia renale. Il cervello di solito utilizza glucosio come fonte di energia, ma in condizione di digiuno prolungato, può adattarsi ad utilizzarli. Derivano da acetil-coa

21 Formazione dei corpi chetonici In condizioni di digiuno o diabete non trattato. Mitocondri del fegato Intermedio nella biosintesi degli steroli (ma nel citosol)

22 D- -idrossibutirrato come fonte di energia Ciclo di Krebs

23 - Diete rigide - Diabete non trattato - Digiuno

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25 Biosintesi degli acidi grassi La fonte di CARBONIO per la biosintesi è l ACETIL-CoA che deriva da carboidrati ed amminoacidi. 1- Localizzazione: citoplasma (la -ossidazione avviene nei mitocondri); 2- I componenti intermedi di sintesi sono legati al gruppo SH della fosfopanteteina, che è il gruppo prostetico della Acyl Carrier Protein (ACP) nei procarioti e della acido grasso sintetasi negli eucarioti; 3- L acido grasso sintetasi è un complesso multienzimatico costituito da sette proteine enzimatiche; 4- L allungamento avviene per aggiunta di unità Bicarboniose che vengono trasportate dalla Malonil- fosfo (P)-panteteina. La reazione di allungamento è favorita dalla reazione di decarbossilazione del Malonil-CoA; 5- L agente riducente è il NADPH + H + ; 6- L allungamento si interrompe quando l acido grasso raggiunge la lunghezza di 16 atomi di carbonio (acido palmitico). L ulteriore allungamento avviene ad opera di altri sistemi enzimatici; 7- Ruolo del citrato e della CO 2

26 Sintesi di NADPH

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28 Acetil-SCoA + ATP + HCO 3 - Acetil-CoA carbossilasi Malonil-SCoA

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33 Struttura dell acido grasso sintasi I KS= -chetoacil-coa sintasi; MAT= malonil/acetilcoa-acp trasferasi; DH= -idrossaicil- ACP deidratasi; ER= enoil-acp reduttasi; KR= -chetoacil-acp reduttasi. TE= tioesterasi

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35 Sintesi acidi grassi Acetil-CoA + 7 malonil-coa + 14 NADPH + H + Palmitato (16:0) + 7 CO NADP CoA-SH + 6 H 2 O Per la sintesi di Malonil-SCoA 7 Acetil-CoA+ 7 CO ATP 7 malonil CoA +7 ADP + 7P i + 7H + IN totale 8 Acetil-CoA + 7 ATP + 14 NADPH + H + Palmitato (16:0) + 14 NADP CoA-SH + 6 H 2 O+ 7 ATP + 7P i

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