Concetti Chiave
- Il ciclo del citrato inizia con la formazione di citrato nel mitocondrio, che viene poi trasportato nel citosol e scisso in Acetil-CoA e ossalacetato.
- L'Acetil-CoA carbossilasi è il principale punto di controllo nella sintesi degli acidi grassi, regolata da fattori allosterici, covalenti e genetici.
- Il costo energetico per la sintesi degli acidi grassi è di 2 ATP per ogni Acetil-CoA, con un totale di 3 ATP se si considera anche la conversione del piruvato.
- Negli acidi grassi più lunghi, il sistema di allungamento nel reticolo endoplasmatico utilizza malonil-CoA e Coenzima A per aggiungere carboni.
- Le desaturasi nel reticolo endoplasmatico introducono doppi legami negli acidi grassi, utilizzando NADPH, ma sono limitate alla formazione di legami fino alla posizione 9.
Il ciclo del citrato
La cellula usa quindi lo shuttle del citrato:
1. Nel mitocondrio, l'Acetil-CoA si unisce all'ossalacetato per formare Citrato. Tale reazione è la prima tappa del ciclo di Krebs, catalizzata dalla citrato sintasi.
2. Il citrato ha un trasportatore per uscire nel citosol.
3. Nel citosol, l'enzima Citrato Liasi rompe il citrato, liberando l'Acetil-CoA pronto per la sintesi e l'ossalacetato. Questa operazione costa 1 ATP per ogni acetile trasportato.
4. L'ossalacetato rimasto nel citosol non ha un trasportatore, quindi per tornare nel mitocondrio, viene trasformato in Malato. A questo punto il malato nel citosol ha due strade:
• Rientrare direttamente nel mitocondrio mediante il trasportatore malato-alfa-chetoglutarato. Dopodiché verrà riconvertito in ossalacetato.
• Trasformarsi in Piruvato tramite l'Enzima Malico. La reazione dell'enzima malico produce NADPH, quindi parte del NADPH utile alla sintesi degli acidi grassi proviene dal malato. La restante parte proviene dalla via del pentosio fosfato. Il piruvato, una volta entrato nel mitocondrio, verrà riconvertito in ossalacetato dalla piruvato carbossilasi. Per ogni acetil-CoA aggiunto all’acido grasso sono quindi stati usati 2 ATP (biotina, citrato liasi). Se interviene anche la conversione del piruvato in ossalacetato si spendono un totale di 3 ATP (biotina, citrato liasi e citrato carbossilasi). Il citrato è anche attivatore nel citosol del primo enzima della sintesi: l'Acetil-CoA carbossilasi.
Regolazione dell'Acetil-CoA carbossilasi
L'Acetil-CoA Carbossilasi (ACC) è il punto di controllo principale (la tappa limitante).
Regolazione Allosterica:
• Attivatore: Citrato. Quando i mitocondri sono pieni di energia, il citrato "esce" nel citosol. Qui segnala all'ACC di mettersi al lavoro e, contemporaneamente, blocca la glicolisi (inibendo la fosfofruttochinasi-1) per evitare di bruciare altro zucchero inutilmente.
• Inibitore: Palmitoil-CoA. È il prodotto finale della sintesi. Se ce n'è troppo, si lega all'ACC e la spegne (feedback negativo).
Regolazione Covalente:
• Forma Attiva (Defosforilata): L'enzima si unisce e forma lunghi filamenti.
• Forma Inattiva (Fosforilata): Sotto l'effetto di Glucagone o Adrenalina o di un alto AMP, l'enzima viene fosforilato dalla proteina chinasi AMPK. Il filamento si rompe in monomeri inattivi.
Regolazione Genetica:
I recettori PPAR, quando assumiamo molti grassi, accendono una via di segnalazione che limita l'espressione dei geni che fabbricano gli enzimi della sintesi dei grassi.
Sintesi e allungamento degli acidi grassi
Il palmitato (16:0) è il prodotto finale di FAS (acido grasso sintasi). Se la cellula ha bisogno di acidi grassi più lunghi, come lo stearato (18:0), interviene il sistema di allungamento nel reticolo endoplasmatico liscio. Il meccanismo è identico alla sintesi del palmitato. Si aggiungono 2 carboni alla volta usando il malonil-CoA, ma mentre nella sintesi degli acidi grassi si utilizza ACP come trasportatore, qui si usa il Coenzima A (CoA).Per rendere i grassi insaturi, la cellula deve inserire dei doppi legami. Questo compito spetta a un enzima chiamato acil-CoA desaturasi presente sempre nel RE, un’ossidasi a funzione mista perché ossida contemporaneamente due substrati (acido grasso e NADPH), quindi catalizza una reazione di ossidazione. L'enzima toglie due idrogeni e crea un doppio legame in posizione ∆9. Per formare il doppio legame, l'enzima ha bisogno di elettroni. Gli elettroni vengono ceduti dal NADPH attraverso una catena: NADPH li cede a una flavoproteina (FAD o FMN) e lei a suda volta li cede al citocromo b5. Se formiamo un doppio legame sul palmitato (16:0) otteniamo il palmitoleato (16:1). Se lo formiamo sullo stearato (18:0) otteniamo l'oleato (18:1). Le nostre desaturasi posso fare doppi legami fini posizione 9, dalla posizione 10 in poi non sanno farli. Il Linoleico (omega-6) e l'alfa-linolenico (omega-3) hanno doppi legami in posizioni che noi non possiamo creare (12 e 15).
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo del citrato nel ciclo del citrato e nella sintesi degli acidi grassi?
- Come viene regolata l'Acetil-CoA carbossilasi?
- Qual è il prodotto finale della sintesi degli acidi grassi e come si ottengono acidi grassi più lunghi?
- Qual è il ruolo dell'enzima acil-CoA desaturasi nella formazione di acidi grassi insaturi?
- Perché il linoleico e l'alfa-linolenico sono considerati acidi grassi essenziali?
Il citrato, prodotto nel mitocondrio dall'unione di Acetil-CoA e ossalacetato, esce nel citosol dove attiva l'Acetil-CoA carbossilasi per la sintesi degli acidi grassi e inibisce la glicolisi, evitando un eccesso di zucchero (cfr. testo).
L'Acetil-CoA carbossilasi è regolata allostericamente dal citrato (attivatore) e dal palmitoil-CoA (inibitore). Inoltre, la sua attività è influenzata da modificazioni covalenti e dalla regolazione genetica tramite i recettori PPAR (cfr. testo).
Il prodotto finale della sintesi degli acidi grassi è il palmitato (16:0). Per ottenere acidi grassi più lunghi, come lo stearato (18:0), si utilizza un sistema di allungamento nel reticolo endoplasmatico liscio, aggiungendo 2 carboni alla volta (cfr. testo).
L'enzima acil-CoA desaturasi catalizza l'inserimento di doppi legami negli acidi grassi, utilizzando NADPH per fornire elettroni. Questo processo avviene nel reticolo endoplasmatico e permette di ottenere acidi grassi insaturi come il palmitoleato e l'oleato (cfr. testo).
Il linoleico (omega-6) e l'alfa-linolenico (omega-3) sono considerati essenziali perché contengono doppi legami in posizioni (12 e 15) che non possiamo sintetizzare, rendendo necessaria la loro assunzione tramite la dieta (cfr. testo).
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo
