Riassunto esame Biochimica, Prof. Santoro Sara, libro consigliato I principi di Biochimica di Lehninger, Lehninger

Catabolismo degli acidi grassi

Il catabolismo degli acidi grassi è un’altra via catabolica che permette di ricavare energia. Il nostro organismo, per ricavare energia, utilizza come combustibile metabolico, oltre al glucosio, anche gli acidi grassi. Alcuni organi come il cuore e il fegato ricavano l’80% del loro fabbisogno energetico proprio dall’ossidazione degli acidi grassi.

Energia dagli acidi grassi

Essi contengono atomi di carbonio in forma più ridotta rispetto a quanto non lo siano nei carboidrati e nelle proteine: per questo l’ossidazione degli acidi grassi fornisce più energia di quella fornita dall’ossidazione di pari quantità di carboidrati o proteine. Considerando l’ossidazione di 1 g di sostanza, i glucidi e le proteine forniscono 4,1 Kcal, un grasso fornisce 9,3 Kcal, cioè più del doppio.

Fasi dell'ossidazione degli acidi grassi

L’ossidazione degli acidi grassi avviene nei mitocondri e si svolge in tre fasi:

1. Beta-ossidazione degli acidi grassi

La prima fase è la beta-ossidazione degli acidi grassi. Attraverso tale processo, gli acidi grassi vengono degradati ad acetil-CoA. Si producono molecole di acetil-CoA, il cui numero dipende dalla lunghezza della catena idrocarburica dell’acido grasso, e coenzimi ridotti, che vengono poi trasferiti alla catena respiratoria.

Tramite questo processo, gli acidi grassi subiscono la rimozione graduale di unità a 2 atomi di carbonio, sotto forma di molecole di acetil-CoA, iniziando dall’estremità carbossiterminale della catena. La denominazione di beta-ossidazione deriva dal fatto che l’ossidazione riguarda sempre il carbonio in posizione 3, o carbonio beta, secondo la vecchia nomenclatura, a partire dall’estremità carbossilica.

Consiste in una sequenza di quattro reazioni, questa sequenza o ciclo di quattro reazioni si ripete più volte in base alla lunghezza della catena. A ogni ciclo vengono rimossi dall’acido grasso 2 atomi di carbonio sotto forma di acetil-CoA. Ad esempio, l’acido palmitico, acido grasso a 16 atomi di carbonio, subisce sette cicli della sequenza di quattro reazioni della beta-ossidazione, perdendo a ogni ciclo un’unità bicaboniosa sotto forma di acetil-CoA. Alla fine dei sette cicli, anche gli ultimi 2 atomi di carbonio diventano acetil-CoA.

2. Ciclo di Krebs

Nella seconda fase, le molecole di acetil-CoA prodotte tramite la beta-ossidazione entrano nel ciclo di Krebs dove vengono ossidate a CO₂. Anch’esso avviene nella matrice del mitocondrio. Il ciclo di Krebs rappresenta infatti una via di ossidazione comune percorsa anche dall’acetil-CoA derivato dal glucosio. Anche nel ciclo di Krebs si producono coenzimi ridotti, che poi trasferiscono gli elettroni alla catena respiratoria.

3. Catena respiratoria e sintesi di ATP

Nella terza fase, i coenzimi ridotti, prodotti attraverso la beta-ossidazione e nel ciclo di Krebs, donano gli elettroni alla catena respiratoria e vengono utilizzati per la sintesi di ATP attraverso la fosforilazione ossidativa. Quindi, l’energia rilasciata dall’ossidazione degli acidi grassi viene conservata sotto forma di ATP.

Fonti degli acidi grassi

Gli acidi grassi possono derivare da tre fonti:

• Grassi assunti con la dieta
• Lipidi depositati o conservati nelle cellule adipose sotto forma di gocce insolubili
• Lipidi sintetizzati in un organo e poi esportati in un altro (ad esempio, lipidi sintetizzati nel fegato da carboidrati in eccesso e poi esportati al tessuto adiposo per la conservazione).

Assorbimento dei trigliceridi assunti con la dieta

I trigliceridi assunti con la dieta hanno la caratteristica di essere insolubili in acqua e tendono a unirsi formando grossi agglomerati o particelle, limitando l'azione digestiva delle lipasi.

Affinché possano essere assorbiti attraverso la parete intestinale, i trigliceridi assunti con la dieta vengono emulsionati con sali biliari nell’intestino tenue, formando micelle miste composte da sali biliari e trigliceridi. I sali biliari sono molecole anfipatiche sintetizzate nel fegato a partire dal colesterolo e secrete dalla cistifellea nell’intestino tenue dopo un pasto ricco di grassi.

Le lipasi intestinali degradano i trigliceridi in monogliceridi, digliceridi, acidi grassi liberi e glicerolo. I prodotti della degradazione delle lipasi penetrano nelle cellule della mucosa intestinale (diffondendo attraverso le cellule epiteliali, gli enterociti, che rivestono la superficie dell’intestino), dove vengono riconvertiti in trigliceridi.

A questo punto, i trigliceridi riformati vengono uniti al colesterolo della dieta, a fosfolipidi e a specifiche proteine chiamate apolipoproteine per formare degli aggregati lipoproteici di forma sferica, chiamati chilomicroni.

Le apolipoproteine sporgono sulla superficie del chilomicrone e servono da segnali per il riconoscimento dei chilomicroni e delle altre lipoproteine da parte delle cellule. Infatti, i lipidi, essendo insolubili, non possono circolare liberamente nel sangue ma vengono trasportati nel sangue sotto forma di lipoproteine: aggregati lipoproteici di forma sferica. Nelle lipoproteine, i lipidi idrofobici (come i trigliceridi) sono immersi all’interno di queste particelle, mentre le catene laterali idrofiliche delle proteine e le teste polari dei lipidi (ad esempio, colesterolo, fosfolipidi) sporgono in superficie. L’ambiente interno delle lipoproteine è idrofobo, mentre esternamente la struttura è idrofila, per questo possono circolare nel flusso sanguigno, trasportando lipidi come trigliceridi, colesterolo, ecc.

Classi di lipoproteine plasmatiche

Esistono diverse classi di lipoproteine plasmatiche, che si differenziano per dimensione, densità e composizione lipidica e proteica. Esistono cinque classi di lipoproteine plasmatiche:

• Very low density lipoproteins (VLDL) = lipoproteine a densità molto bassa
• Low density lipoproteins (LDL) = lipoproteine a bassa densità
• Intermediate density lipoproteins (IDL) = lipoproteine a densità intermedia
• High density lipoproteins (HDL) = lipoproteine ad alta densità
• Chilomicroni (che al contrario delle precedenti non sono sempre presenti, ma compaiono nel sangue dopo un pasto ricco di grassi)

Trasporto e utilizzo dei chilomicroni

I chilomicroni passano attraverso il sistema linfatico, poi da questo al flusso sanguigno, e tramite il flusso sanguigno, giungono ai tessuti bersaglio (in particolare, tessuto muscolare e tessuto adiposo). All’interno dei capillari sanguigni dei tessuti bersaglio è presente l’enzima lipoproteina lipasi extracellulare o lipasi ormone-sensibile (enzima presente sulla superficie extracellulare delle cellule endoteliali) che viene riconosciuto e attivato da una specifica apoproteina presente sulla superficie dei chilomicroni (apoC-II). La lipoproteina lipasi idrolizza i trigliceridi contenuti nei chilomicroni in acidi grassi e glicerolo, che vengono quindi rilasciati.

Gli acidi grassi entrano nelle cellule del tessuto bersaglio. Nel muscolo, gli acidi grassi sono ossidati per ricavare energia, mentre nel tessuto adiposo sono riesterificati a trigliceridi per essere conservati.

Le restanti parti dei chilomicroni (particelle lipoproteiche da cui sono stati rimossi quasi completamente i trigliceridi, ma che contengono ancora colesterolo e apolipoproteine) raggiungono il fegato attraverso il flusso sanguigno, dove vengono internalizzate per endocitosi mediata da recettori, un processo in cui intervengono specifici recettori che riconoscono le apolipoproteine presenti sulla particella.

I trigliceridi che entrano nel fegato tramite questa via possono essere ossidati per ricavare energia o utilizzati per la sintesi di corpi chetonici. Quando con la dieta vengono introdotti più acidi grassi di quelli necessari per ottenere energia, essi vengono convertiti nel fegato in trigliceridi, che vengono legati a specifiche proteine per formare le VLDL (very low density lipoprotein). Esse vengono poi trasportate al tessuto adiposo dove i trigliceridi sono immagazzinati sotto forma di gocce lipidiche all’interno degli adipociti.

Le VLDL costituiscono il modo in cui il fegato esporta i trigliceridi in eccesso derivati dagli acidi grassi liberi plasmatici e dai residui chilomicronici, e dalla sintesi degli acidi grassi epatica.

Mobilizzazione dei trigliceridi

I trigliceridi vengono immagazzinati negli adipociti sotto forma di gocce lipidiche insolubili (costituite da un nucleo costituito da esteri degli steroli e da trigliceridi circondati da uno strato di fosfolipidi). Queste gocce lipidiche sono circondate da una famiglia di proteine (perilipine) che impediscono l’accesso alle gocce lipidiche, impedendo l’azione delle lipasi.

Quando l’organismo ha carenza di energia metabolica (quando il livello di glucosio nel sangue è basso), gli ormoni adrenalina e glucagone innescano la mobilizzazione dei trigliceridi.