Catabolismo dei lipidi

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1 Catabolismo dei lipidi Il 90% dei lipidi è costituito da trigliceridi o triacilgliceroli o grassi neutri! 5 25 % peso corporeo dei mammiferi! E la fonte primaria di riserva di energia degli animali! Nel cuore e fegato rappresenta l 80% di apporto energetico in qualsiasi condizioni fisiologiche! Un uomo di 70 Kg ha circa 15 Kg di trigliceridi sufficienti per 12 settimane (0,23 kg di glicogeno, sufficienti per 12 ore)! I batteri non utilizzano i trigliceridi come energia di riserva! Le piante producono trigliceridi e li conservano nei frutti, nelle noci e nei semi 1

2 Dalla biosintesi epatica dei carboidrati in eccesso Utilizzazione dei lipidi nei vertebrati Dai grassi della dieta Dalla mobilizzazione dal tessuto adiposo (adipociti) 2

3 Utilizzo dei lipidi dalla dieta 3

4 Azione dei sali biliari e delle lipasi intestinali Sali biliari Colesterolo Colesterolo 4

5 Struttura molecolare di un chilomicrone Le apolipoproteine sono le proteine che legano i lipidi nel plasma nella forma priva ( apo ) di lipidi Nel plasma ci sono diverse proteine e lipidi associate in strutture sferiche (lipidi al centro e proteine all esterno) chiamate lipoproteine. Sono classificate in base alla loro densità Lipoproteina Densità (g/ml) Composizione (peso%) Proteine Fosfolipidi Colesterolo libero Esteri del colesterolo Triacilgliceroli Chilomicroni <1, VLDL 0,95-1, LDL 1,006-1, HDL 1,063-1,

6 Azione della lipoproteina lipasi Chilomicroni provenienti dal sistema linfatico e flusso sanguigno La lipoproteina lipasi, attivata nei capillari dall apoc-ii, rilascia acidi grassi e glicerolo Una carenza di apoc-ii comporta alti livelli di trigliceridi nel sangue 6

7 Mobilizzazione dei trigliceridi Glicerolo 7

8 Ingresso degli acidi grassi nei mitocondri (1) 8

9 Ingresso degli acidi grassi nei mitocondri (2) 9

10 Elettron Tranfer Flavoprotein FADH 2 FAD 10

11 Bilancio energetico della β-ossidazione del palmitato (1) 11

12 Bilancio energetico della β-ossidazione del palmitato (2) in c.s. Nelle condizioni reali intracellulari di reagenti e prodotti la resa sale oltre il 60% Gli uccelli migratori durante le transvolate utilizzano le riserve lipidiche accumulate nei giorni precedenti (i lipidi rappresentano il 70% del peso secco corporeo contro il 30% degli uccelli non migratori) Oltre alla notevole quantità di energia e alla ottima resa energetica si forma molta H 2 O Alcuni animali (orso bruno in letargo, cammelli) evitano la disidratazione grazie all H 2 O prodotta dalla completa ossidazione dei lipidi di riserva Cammello: 1kg di tripalmitina 1,4 litri H 2 O Orso bruno: perde 0,66 Kg/giorno 12

13 Insaturazione naturale in cis Intermedio in trans riconosciuto dagli enzimi della β-ossidazione 13

14 Ossidazione di un acido grasso polinsaturo

15 β-ossidazione 5 Acetil-CoA Gli acidi grassi a numero dispari di C sono presenti nelle piante e in alcuni organismi marini. Per la loro completa ossidazione hanno bisogno di tre reazioni in più Ciclo di krebs 15

16 L ossidazione degli acidi grassi è rigidamente regolata La coordinazione del metabolismo è a carico di due enzimi:! Acetil-CoA Carbossilasi (ACC) primo enzima della biosintesi acidi grassi! Carnitina aciltrasferasi I 16

17 Formazione dei corpi chetonici (1) Fegato (Mitocondri) Cervello Muscoli Cuore Surrene Steroli Citosol epatico Sangue 17

18 Formazione dei corpi chetonici (2) 18

19 Le fonti di energia nel muscolo e cervello Muscolo Cervello (β-idrossibutirrato) AMP ADP Adenilato chinasi (Miochinasi) 19

20 Biosintesi degli acidi grassi NADPH 20

21 Acetil-CoA Carbossilasi (ACC):il primo enzima della sintesi degli acidi grassi Precursore principale della biosintesi La reazione avviene in due tappe come in tutte le carbossilasi biotina dipendenti (Piruvato carbossilasi, Propionil-CoA carbossilasi) 21

22 Acido grasso sintasi: il sitema multienzimatico della sintesi degli acidi grassi Entra una volta solo all inizio Entra sempre ad ogni ciclo Acil Carrier Protein ACC 22

23 Biosintesi del palmitato (C16:0) Per produrre una molecola di palmitato occorrono 7 cicli 23

24 Localizzazione della biosintesi degli acidi grassi Citosol epatico: [NADPH]/[NADP + ]~75 [NADH]/[NAD + ]~8x 10-4 Ciò permette che il catabolismo NAD + dipendente del glucosio (glicolisi) e la biosintesi degli acidi grassi avvenga contemporaneamente nello stesso compartimento 24

25 Trasporto dell acetil-coa dai mitocondri al citosol 5 25

26 La biosintesi degli acidi grassi è fortemente regolata Glicolisi PFK-1 Inibizione allosterica (citosolico) Attivazione allosterica (citosolico) Acil-CoA (citosolico) carnitina aciltransferasi I Acil-CoA (mitocondriale) Inibizione allosterica (la fosforilazione provoca la depolimerizzazione della forma attiva dell enzima) Regolazione covalente β-ossidazione 26

27 Il palmitato è il precursore degli acidi grassi a catena lunga Sistema di allungamento degli acidi grassi (reticolo endoplasmatico liscio e mitocondri) Insaturazione degli acidi grassi (reticolo endoplasmatico liscio) Ossidasi a funzione mista Eicosanoidi 27

28 Eicosanoidi Arachidonato (eicosatetraenoato) C20:4 (Δ 5,8,11,14 ) Cicloossigenasi (COX-1, COX-2) via ciclica Aspirina Prostaglandine (PGF 2, PGD 2, PGE 2, PGI 2 ) Dilatazione vasi sanguigni Aggregazione piastrinica Infiammazione, Dolore Calore corporeo (febbre) Contrazione uterina Mandano in calore animali Stimolano il travaglio Secrezione mucina gastrica Causate da PG sintetizzate da COX-2 da PG sintetizzate da COX-1 via lineare Trombossani (TxA 2 ) Leucotrieni Costrizione vasi sanguigni Aggregazione delle piastrine Coagulazione del sangue Costrizione vie aeree (asma) 28

29 Biosintesi Prostaglandine e Trombossani Farmaci Antinfiammatori Non Steroidei Adrenalina (ormone), Trombina (proteasi), Metillina (veleno delle api) Via ciclica Reticolo endoplasmatico Cicloossigenasi (COX-1, COX-2) Una nuova classe di FANS (Vioxx*, Celebrex), sono in grado di inibire selettivamente la COX-1 e ovviare agli effetti collaterali dei FANS di prima generazione * Ritirato per effetti collaterali al sistema cardiocircolatorio 29

30 Biosintesi dei lipidi NADPH 30

31 Biosintesi dei triacilgliceroli & fosfolipidi 31

32 Controllo ormonale della biosintesi dei trigliceridi Citrato liasi Complesso piruvato deidrogenasi Perdita di peso 32

33 Ciclo del triacilglicerolo Durante il digiuno, negli adipociti dei mammiferi, gli acidi grassi ottenuti dall idrolisi dei trigliceridi, sono in parte esportati tramite il sangue per essere utilizzati come fonte di energia (es: ai muscoli), il resto va al fegato dove sono convertiti in trigliceridi.questi ritornano agli adipociti come acidi grassi, per idrolisi di una lipoproteina lipasi, e riconvertiti in trigliceridi. Questo ciclo del triacilglicerolo ha la funzione di mantenere una concentrazione costante di acidi grassi liberi nel sangue come fonte di energia immediatamente utilizzabile in caso di emergenza. 33

34 Regolazione del ciclo del triacilglicerolo Gliceroneogenesi 34

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