Il catabolismo degli acidi grassi

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1 Il catabolismo degli acidi grassi

2 I trigliceridi sono la principale fonte di energia

3 Il processo a 4 tappe di ossidazione degli acidi grassi a catena lunga ad acetil-coa, noto come β-ossidazione, è una via essenziale per la produzione di energia Nel cuore e nel fegato dei mammiferi, l apporto energetico di questa via rappresenta circa l 80% del fabbisogno in condizioni fisiologiche L acetil-coa viene ossidato completamente a CO 2 nel ciclo di Krebs, ma può avere destini alternativi. Nel fegato, esso può essere convertito in corpi chetonici, sostanze nutrienti solubili in acqua che possono essere esportate al cervello (e ad altri tessuti), quando non è disponibile il glucosio Le stesse proprietà che rendono i triacilgliceroli un ottima riserva energetica rappresentano un problema per il loro utilizzo come combustibile, a cominciare dalla loro digestione ed assorbimento

4 Mobilizzazione dei lipidi dagli adipociti Gli ormoni innescano la mobilizzazione delle riserve di triacilgliceroli I grassi neutri vengono depositati negli adipociti (e nelle cellule che sintetizzano gli steroli nella corteccia renale, nell ovaio e nei testicoli) sotto forma di goccioline lipidiche (adiposomi) rivestite da perilipine Tali proteine limitano l accessibilità delle gocce lipidiche ma, quando gli ormoni adrenalina e glucagone segnalano una carenza di glucosio e di energia, vengono fosforilate, permettendo così il trasferimento di una lipasi ormone-sensibile (anch essa fosforilata) dal citosol alla superficie delle gocce lipidiche La lipasi ormone-sensibile idrolizza i triacilgliceroli in glicerolo ed acidi grassi liberi (FFA), che diffondono nel sangue, dove si legano all albumina sierica. Questa proteina di trasporto (Mr 66000) lega non covalentemente fino a 10 molecole di acido grasso per monomero e rappresenta la metà di tutte le proteine del siero

5 Mobilizzazione dei lipidi dagli adipociti

6 Digestione dei lipidi assunti nella dieta In media, i triacilgliceroli della dieta forniscono circa il 40% dell energia richiesta giornalmente dall uomo nei Paesi industrializzati (anche se non si dovrebbe superare un apporto del 30%) Per poter essere assorbiti attraverso la parete dell intestino tenue, i triacilgliceroli ingeriti devono essere convertiti in micelle microscopiche finemente disperse La solubilizzazione viene effettuata dai sali biliari (acidi glicocolico e taurocolico), sintetizzati dal fegato e conservati nella cistifellea, che li rilascia nell intestino tenue dopo un pasto ricco di grassi Dopo questa prima tappa, altre sette reazioni permettono di consegnare gli acidi grassi ai miociti od agli adipociti, per la loro ossidazione finale

7 Digestione dei lipidi assunti nella dieta

8 Digestione dei lipidi assunti nella dieta

9 Il processo di β-ossidazione

10 Il CoA attiva gli acidi grassi per la degradazione Acil-CoA sintetasi

11 Gli acidi grassi sono attivati e trasportati nella matrice mitocondriale, dove avviene la loro ossidazione Gli acidi grassi con 14 o più atomi di carbonio (la maggior parte di quelli contenuti nella dieta) non possono attraversare la membrana mitocondriale direttamente, ma hanno bisogno di un sistema navetta o shuttle della carnitina Lo shuttle si basa su tre reazioni enzimatiche, la prima delle quali è catalizzata da una famiglia di isozimi (specifici per acidi grassi a corta, media o lunga catena), presenti nella membrana mitocondriale esterna: le acil-coa sintetasi Tali enzimi catalizzano la reazione generale: Acido grasso + CoA + ATP Acil-CoA + AMP + PP i La pirofosfatasi inorganica idrolizza immediatamente il PP i a due molecole di P i, liberando l energia necessaria a rendere possibile la sintesi di acil-coa

12 Il trasporto delle acil-carnitine nel mitocondrio

13 b-ossidazione degli acidi grassi saturi

14 La b-ossidazione degli acidi grassi saturi

15 La reazione dell acil-coa deidrogenasi

16 L enoil-coa idratasi aggiunge acqua al doppio legame

17 La L-Idrossiacil-CoA deidrogenasi ossida il gruppo β-idrossilico

18 Il meccanismo di reazione della tiolasi

19 Globalmente, la b-ossidazione di un acido grasso saturo con 2n atomi di carbonio genera: nacetil-coa + n-1 FADH 2 + n-1nadh + n-1h

20 Il bilancio energetico totale dell ossidazione di un acido grasso (per esempio, l acido palmitico, a 16 atomi di carbonio), che entra nel ciclo di Krebs è: Dal bilancio complessivo vanno sottratte due molecole di ATP, poiché l attivazione di un acido grasso costa l idrolisi di un ATP in AMP

21 La b-ossidazione degli acidi grassi a catena dispari

22 La vitamina B 12 Il coenzima B 12 è la forma coenzimatica della vitamina B 12, l unica a contenere cobalto. Infatti, il sistema dell anello corrinico (in blu), coordina uno ione cobalto (Co 3+ ), che viene coordinato sulla quinta posizione da un ribonucleotide che ha come base il dimetilbenzimidazolo (in giallo). La sesta posizione di coordinazione è occupata dalla 5 - deossiadenosina (in rosso), sostituita da un gruppo cianidrico durante il processo di purificazione. Pertanto, la vitamina B 12 viene isolata come cianocobalammina

23 La b-ossidazione degli acidi grassi insaturi *

24 * La b-ossidazione degli acidi grassi polinsaturi *

25 La β-ossidazione avviene anche nei perossisomi e nei gliossisomi, dove però la prima reazione genera H 2 O 2, immediatamente scissa dalla catalasi

26 I perossisomi ed i gliossisomi delle piante usano l acetil-coa ottenuto dalla β-ossidazione come precursore biosintetico

27 La a-ossidazione degli acidi grassi ramificata

28 Il processo di w-ossidazione Nel reticolo endoplasmatico del fegato e del rene avviene l w-ossidazione degli acidi grassi, una via secondaria e di emergenza nei mammiferi

29 La formazione dei corpi chetonici

30 La riconversione dei corpi chetonici in acetil-coa

31 Il fegato produce corpi chetonici per gli altri tessuti, soprattutto nel diabete e nel digiuno prolungato Nei soggetti diabetici non trattati i corpi chetonici possono raggiungere concentrazioni ematiche di 90 mg/ml, rispetto a valori normali inferiori a 3 mg/100 ml. Questa condizione viene detta chetosi