Appunti di Biochimica

Nel glicogeno troviamo (gruppo -OH libero);

nell’estremità riducente, la glicogeno-fosforilasi attacca il glicogeno, scinde i

legami alpha 1-4 e libera glucosio 1-fosfato. Il glicogeno residuo viene scisso dalla

glicogeno-fosforilasi per raggiungere un punto che dista 4 residui da una

ramificazione, dove la sua azione si blocca. Qui interviene l’enzima deramificante,

che elimina le ramificazioni e scinde i legami alpha 1-6, liberando glucosio; una

volta risolta la ramificazione, la glicogeno-fosforilasi riprende la sua attività.

Nel muscolo, glucosio-6-fosfato può entrare come intermedio della glicolisi per

produrre energia necessaria alla contrazione muscolare. Quando il glicogeno è il

materiale di partenza della glicolisi, anziché avere un guadagno di 2 ATP otteniamo

3 molecole di ATP, poiché la formazione di glucosio-1-fosfato avviene grazie

all’ausilio di un fosfato inorganico; per questo il glicogeno è una molecola

energetica più efficiente del glucosio.

Nel fegato, la scissione del glicogeno ha lo scopo di rilasciare il glucosio nel

sangue quando la sua concentrazione si abbassa. La scissione del glucosio-6-

fosfato a glucosio richiede l’intervento di glucosio-6-fosfatasi, presente in reni e

fegato.

La glicogenosintesi è un processo che consiste nella conversione del glucosio in

glicogeno, nel citoplasma di cellule epatiche e muscolari. L’inizio della sintesi del

glicogeno necessita di una forma attivata di zucchero nucleotide; si forma perciò

UDP-glucosio glucosio-6-fosfato

(mediante chinasi), (mediante fosofoglucomutasi),

glucosio-1-fosfato

e (mediante UDP-glucosio-pirofosforilasi).

UDP-glucosio è il donatore delle unità di glucosio nella sintesi di glicogeno,

glicogeno-sintasi,

catalizzato da che catalizza anche il trasferimento del residuo

glicosidico di UDP-glucosio ad un’estremità non riducente di una molecola

ramificata di glicogeno. La nuova estremità non riducente può formare solo legami

amilo-transglicolasi.

alpha 1-4, perciò interviene

Dopo il trasferimento, glicogeno-sintasi può aggiungere altre unità di UDP-glucosio.

Glicogeno-sintasi non può dare inzio alla sintesi di glicogeno, ma ha bisogno di un

innesto (primer) detto glicogenina, gruppo ossidrilico di una specifica tirosina della

proteina.

Sul metabolismo del glicogeno interviene controllo ormonale, grazie a glucagone e

adrenalina, e regolazione allosterica, che agisce in fegato e muscolo in base alla

concentrazione di metaboliti.

La maggioranza dei lipidi assunti con la dieta sono trigliceridi, ma anche fosfolipidi e

colesterolo. Essi passano intatti da bocca a intestino, in cui inizia la loro digestione. Il

catabolismo dei lipidi avviene in diverse fasi metaboliche:

Emulsione e scissione dei composti lipidici:

I trigliceridi sono sostanze idrofobe e gli enzimi sono in soluzione acquosa, perciò

l’organismo deve fare emulsioni. Esse avvengono grazie ai sali biliari sintetizzati dal

fegato, conservati nella colecisti e rilasciati nell’intestino. L’azione degli enzimi lipasi

scissione dei trigliceridi

permette la in digliceridi e monogliceridi, per ottenere acidi

grassi e glicerolo.

Assorbimento da parte delle cellule epiteliali dell’intestino tenue e

ricomposizione dei composti lipidici:

Gli acidi grassi diffondono nelle cellule della mucosa intestinale, dove vengono

chilomicromi.

riassemblati in trigliceridi e inseriti in liproteine dette Essi sono particelle

sferiche con parte interna formata da trigliceridi e parte esterna formata da doppio

strato fosfolipidico, con apoproteine fondamentali per il passaggio dei chilomicromi.

Rimozione delle cellule intestinali e trasporto nel circolo linfatico:

Le porzioni proteiche dei chilomicromi vengono riconosciute dai recettori per

fuoriuscire dalla cellula dell’intestino ed entrare in sistema linfatico e circolo

cellule bersaglio

sanguigno. Una volta immessi si dirigono verso le (muscolo e

adipocita).

Azione delle lipoproteine lipasi:

l’enzima lipoproteina lipasi

Nei capillari di questi tessuti idrolizza i trigliceridi ad acidi

grassi e glicerolo. Nel muscolo gli acidi grassi vengono ossidati per ottenere energia,

mentre nell’adipocita vengono riesterificati per formare trigliceridi utili alla riserva

energetica. Il rilascio da queste riserve è sotto controllo ormonale, e vengono diffusi

albumina del siero,

nel sangue, dove si legano alla proteina detta che li veicola alle

cellule dove avviene l’ossidazione degli acidi grassi.

Il glicerolo viene ridotto a glicerolo-3-fosfato, trasformato in diidrossiacetone-fosfato

per poi diventare d-Gliceraldeide-3-fosfato, intermedio della glicolisi.

Ossidazione degli acidi grassi interessa solo acidi grassi saturi a catena molto

lunga o insaturi. Essa è composta da 3 fasi: citosol,

Attivazione degli acidi grassi ad acil-coa: Avviene nel dove l’acido

grasso reagisce con una molecola di coenzima A per formare Acil-CoA (forma

Acil-CoA-sintetasi

attivata dell’acido grasso), grazie alla catalizzazione di che

richiede ATP; essa viene convertita in AMP e pirofosfato (idrolizzato in 2 gruppi

fosfato).

Ingresso degli Acil-CoA nei mitocondri: Gli acidi grassi saturi fino a 12 atomi di

carbonio entrano direttamente nel mitocondrio, mentre gli acidi grassi saturi (con

più atomi di carbonio) ed insaturi necessitano attivazione. Il passaggio è consentito

carnitina,

dalla molecola concentrata nel muscolo, trasformandosi in Acil-carnitina

che attraversa la membrana interna del mitocondrio grazie al trasportatore

carnitina-traslocasi.

Trasferimento del gruppo acilico nella matrice: L’acido grasso viene

trasferito ad una molecola di CoA presente nella membrana, con reazione

carnitina-transferasi.

catalizzata da

Ossidazione completa degli acidi grassi:

Produzione di acetil-CoA (Beta-ossidazione): Gli acidi grassi con numero pari

rimozione di 2 atomi di

di atomi di carbonio (saturi) vengono ossidati con la

carbonio partendo dall’estremità carbossilica. I prodotti saranno Acetil-CoA e acil-

CoA con 2 atomi di carbonio in meno rispetto alla molecola iniziale. Essa subisce

si producono NAD

un nuovo ciclo di beta-ossidazione, ripetuto 6 volte, durante cui

e Fad (ridotti).

Gli acidi grassi a numero dispari di atomi di carbonio (saturi) procede normalmente

fino alla formazione di propionil-CoA, con seguente trasformazione di Metilmalonil-

CoA e succinil-CoA, allungato di 1 carbonio per entrare nel ciclo dell’acido citrico.

Gli acidi grassi insaturi monoinsaturi vengono legati al CoA per entrare nella

matrice. Subiscono 3 cicli di beta-ossidazione, producendo 3 acetil-CoA e una

molecola a 12 atomi di carbonio, detto cis-dodecenil-CoA. L’enzima ausilario enoil-

CoA-isomerasi lo converte in trans-dodecenil-CoA, che continua la beta-

ossidazione.

Gli acidi grassi insaturi poliinsaturi (acido linoleico) vanno incontro a 3 cicli di beta-

ossidazione, producendo 3 molecole di acetil-CoA e 1 acil-CoA insatura a 12 atomi

di carbonio, con doppi legami cis in 3 e 6. Il legame in cis viene eliminato da enoil-

isomerasi e 2,4-dienoil-CoA, con Acetil-CoA che può continuare la beta-ossidazione.

Ingresso di acetil-CoA nel ciclo di Krebs

Produzione di energia

L’acetil CoA può entrare nel ciclo di Krebs, ma quando in eccesso viene indirizzato

alla sintesi dei corpi chetonici (persone con diabete di tipo 1 o con digiuni

prolungati). I corpi chetonici sono acetone, aceto acetato e beta-idrossibutirato.

Il fegato produce corpi chetonici per gli altri tessuti senza poterli utilizzare, poiché

servono a recuperare nuovamente CoA nei tessuti, dato che il fegato è incapace di

tioforasi.

farlo per l’assenza di Si formano nella matrice mitocondriale degli

condensazione di 2 molecole di Acetil CoA,

epatociti nel fegato, a partire dalla che

formerà aceto acetato. Esso può originare il beta-idrossibutirato tramite reazione di

riduzione o può subire una reazione di decarbossilazione per formare acetone. Per

queste reazioni viene speso NADH, recuperando CoA.

L’acetone è un composto volatile, eliminato dall’organismo con la respirazione. Gli

altri due corpi chetonici vengono trasferiti da fegato a tessuti che necessitano

energia metabolica (CoA), dove subiranno la trasformazione in 2 molecole di

Acetil-CoA.

La sintesi degli acidi grassi avviene in fegato, ghiandole mammarie

(allattamento) e tessuto adiposo. Essa è massima quando entrano nell’organismo

alti livelli di carboidrati, poiché nel fegato aumentano ATP e NADH (per scissione di

glucosio e molecole di piruvato). In presenza di ossigeno il piruvato viene ossidato

piruvato-deidrogenasi.

formando Acetil CoA, grazie a

Trasferimento di Acetil-Coa da mitocondrio a citosol:



L’aumento di NADH e ATP blocca il ciclo di Krebs, causando un accumulo di citrato

nel mitocondrio. Acetil-CoA viene trasferito nel citosol in quanto non necessario,

grazie al citrato citosolico, che stimola anche Acetil-CoA-carbossilasi

(fondamentale per la sintesi degli acidi grassi).

La sintesi degli acidi grassi avviene nel citosol, dove troviamo tanta Acetil-CoA (per

via di decarbossilazione del piruvato, degradazione di amminoacidi e beta-

ossidazione). Acetil-CoA si condensa con ossalacetato, grazie a citrato-citrasi, per

formare il citrato, che può attraversare la membrana mitocondriale ed entrare nel

citoplasma. Attaverso una reazione inversa (1 ATP) rilascia ossalacetato e Acetil-

citrato-liasi,

CoA, grazie a che darà inizio alla sintesi.

Ossalacetato non deve stare nel citosol, ma viene ridotto a malato con ossidazione

di NADH, che può rientrare nel mitocondrio o ossidarsi a piruvato, che entra nel

mitocondrio e reagisce con CO2 per riformare ossalacetato (1 ATP).

Attivazione di Acetil-CoA:



La sintesi degli acidi grassi necessita inoltre dell’attivazione dell’Acetil-CoA,

trasformato in malonil-CoA grazie all’enzima Acetil-CoA-carbossilasi che aggiunge

CO2 ad Acetil-CoA, ottenuta dallo ione bicarbonato (1 ATP); esso necessita della

biotina. La sintesi necessita di un complesso enzimatico detto acido-grasso-sintasi,

formato da 7 proteine (di cui ricordiamo KS e ACP).

Sintesi degli acidi grassi:



Qui sono fondamentali Malonil-CoA, Acetil-Coa e Acido grasso sintasi. La subunità

KS, grazie ad un residuo di cisteina, può legare Acetil-CoA, rilasciando CoA e

formando Acetil-KS. ACP presenta un residuo di cisteina con cui lega il Malonil-CoA,

con rilascio di CoA e formazione di Malonil-ACP. È formata da 4 fasi:

condensazione,

Condensazione: Acetil-ACP e Malonil-ACP subiscono una

 formando intermedio Acetoacetil-ACP. riduzione,

Riduzione: Acetoacetil-ACP subisce una formando intermedio

 Id