Biochimica

BIOCHIMICA

attiva) in equilibrio con una deidrogenasi fosforilasi (forma inattiva). Tutti gli enzimi che fanno

parte del catabolismo, nella forma fosforilata sono inattivi.

CICLO DEL GLIOSSILATO

È un metabolismo che ritroviamo esclusivamente nelle cellule

vegetali e può anche essere considerato una deviazione del ciclo di

Krebs, perché è una via metabolica troviamo alcune reazioni in

comune, anche se è localizzato in un ambiente completamente

diverso, quindi sfrutta degli enzimi che in realtà sono isoforme

diverse di quelli che troviamo nel mitocondrio.

Questo tipo di metabolismo ha luogo all’interno di organuli che

prendono il nome di gliossisomi, una forma specializzata di

perossisomi presenti nelle cellule vegetali durante la fase di

germinazione, quindi nel seme dove non troviamo pigmenti

fotosintetici e troviamo principalmente sostanze lipidiche

(trigliceridi e steroli). Il seme riesce comunque a sintetizzare

zuccheri, partendo da lipidi, ed è un metabolismo esclusivo del

mondo vegetali, infatti gli animali non sono in grado di sintetizzare

zuccheri partendo da lipidi, ma solo il contrario.

Gli zuccheri che vengono prodotti serviranno alla pianta come

materiale di partenza per la sintesi di tutte le molecole che servono

per la fase dell’accrescimento.

TAPPA 1

Durante questo ciclo abbiamo l’acetil-CoA (generato a partire dagli acidi grassi che provengono dai

trigliceridi contenuti nel seme) intraprende una via metabolica che non rilascia CO2 come avviene

con l’ossalacetato

nel ciclo di Krebs, infatti fornisce un frammento bicarbonioso che condensa a

carico dell’enzima citrato sintasi per produrre il citrato.

TAPPA 2 attraverso l’enzima

In questa tappa il citrato diviene isocitrato aconitasi; altra reazione in comune

col ciclo di Krebs.

TAPPA 3

È una reazione che non abbiamo in comune con il ciclo di Krebs, infatti è catalizzata da un enzima

che va a frammentare l’isocitrato in grado di generare il

diverso, chiamato isocitrato liasi, succinato

(frammento dei primi due atomi di carbonio legati a 2 gruppi carbossilici deprotonato) e il

e nell’altro

gliossilato (presenta 2 C dove troviamo in uno il gruppo carbossilico deprotonato

un’aldeide, quindi si parla di aldeide carbossilica)

TAPPA 4

Delle due molecole precedentemente prodotte solo il gliossilato viene riciclato, mentre il succinato

è il prodotto netto di questa via metabolica.

Al gliossilato viene aggiunta una nuova molecola di acetil-CoA ed è una reazione catalizzata da un

enzima che non ritroviamo nel mitocondrio e prende il nome di malato sintasi, permettendo la

formazione del malato, che rappresenta anche un intermedio del ciclo di Krebs.

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TAPPA 5

Il malato viene convertito in ossalacetato in una reazione catalizzata dalla malato deidrogenasi (in

comune col ciclo di Krebs).

Attraverso 2 enzimi diversi rispetto al ciclo dell’acido citrico è possibile convertire gli scheletri

carboniosi che poi possono essere utilizzati come materiali di partenza per la sintesi di glucosio, a

partire da 2 molecole di acetil-CoA.

Il prodotto netto è il succinato, che può essere utilizzato come materiale di partenza per la sintesi di

glucosio, questo perché, essendo un intermedio del ciclo di Krebs, è possibile convertirlo a

fumarato, poi in malato e successivamente in ossalacetato, che a questo punto rappresenta un

intermedio della gluconeogenesi e ritrovarsi a livello del citosol, e a questo punto (grazie

all’intervento della fosfoenolpiruvato carbossichinasi) può essere trasformato in fosfoenolpiruvato e

poi a ritroso nella gluconeogenesi.

All’interno della cellula vegetale troviamo dei grandi vacuoli lipidici, per

garantire elevata disponibilità di acidi grassi, che generano acetil-CoA, in

grado poi di attivare i gliossisomi e quindi la via del gliossilato, in grado di

generare il succinato (come prodotto netto) il quale a livello dei mitocondri

ripercorre parte del ciclo di Krebs in modo da produrre ossalacetato. Questo

poi viene utilizzato come materiale di partenza per la gluconeogenesi, che

avviene a livello del citosol.

Infatti, come possiamo notare dall’immagine, queste strutture sono anche in

perché (partendo dall’alto)

stretta relazione fisica, ma anche metabolica,

possiamo osservare:

• Nel vacuolo lipidico avviene la scissione dei trigliceridi per dare acidi

grassi

• Gli acidi grassi a livello del gliossisoma portano alla formazione di

acetil-CoA, grazie al processo di beta-ossidazione.

L’acetil-CoA entra nel ciclo del gliossilato.

Il prodotto netto di questa reazione.

• Il succinato trasloca a livello del mitocondrio, alimentando attraverso

→

la sua trasformazione in fumarato malato, che viene poi traslocato

nel citosol, dove viene trasformato in ossalacetato dalla malato

deidrogenasi, dando poi il via alla gluconeogenesi, per poi formare

esosi.

CATABOLISMO DEGLI ACIDI GRASSI

Via metabolica che fa parte del catabolismo che permette di utilizzare gli acidi grassi ai fini

energetici, ovvero la loro ossidazione.

Gli acidi grassi sono delle molecole complessivamente anfipatiche, che si trovano depositate

all’interno del tessuto adiposo dei vertebrati sotto forma di trigliceridi, quindi la forma esterificata

col glicerolo.

Gli acidi grassi possono essere utilizzati come combustibili a seguito della loro ossidazione, perché

il nostro metabolismo è in grado di sostenere la produzione di ATP utilizzando nutrienti diversi, che

in questo caso sono gli acidi grassi del tessuto adiposo, dove viene attivata una reazione di idrolisi

dei trigliceridi in modo da liberare gli acidi grassi e veicolati ai tessuti in modo da poter essere

utilizzati (non il sistema nervoso, perché è alimentato principalmente da glucosio).

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Gli acidi grassi provengono da:

• Dieta, quindi quelli che introduciamo con la dieta

• Trigliceridi contenuti negli adipociti, quindi nei tessuti di riserva

• Quelli sintetizzati dal fegato ed esportati agli altri organi, perché nel fegato, quando il ciclo

di Krebs rallenta a causa di un accumulo della carica energetica (ATP), l’eccesso di zuccheri

per accumulo del citrato, può essere trasformato in lipidi.

Negli animali non è possibile la conversione dei lipidi in zuccheri, ma solo il contrario,

questo perché la reazione catalizzata dalla piruvato deidrogenasi è irreversibile, quindi una

volta che il piruvato viene trasformato in acetil-CoA, non può ritornare ad essere piruvato,

ma viene utilizzato o nel catabolismo (attraverso le fasi terminali del metabolismo

ossidativo) oppure funzionare da materiale di partenza per la sintesi di lipidi.

I lipidi che provengono dal tessuto adiposo vengono rilasciati sottoforma di acidi grassi coniugati

con l’albumina del siero, una proteina abbondante a livello del sangue, in grado di veicolare i grassi

dal tessuto adiposo a tutti gli altri tessuti. Dal fegato i lipidi sintetizzati ex-novo vengono trasportati

a tutti gli altri tessuti in maniera diversa, quindi coniugati a delle lipoproteine, per esempio il

che consente di trasferire le sostanze idrofobiche all’interno del sangue, che contiene

chilomicrone

un solvente acquoso, quindi una matrice che per natura chimica sarebbe di difficile trasporto per le

sostanze idrofobiche.

è una lipoproteina sintetizzata a livello dell’intestino e dove

Il chilomicrone

ritroviamo i lipidi provenienti dalla dieta, a differenza delle VLDL che

vengono generate nel fegato e trasportano lipidi sintetizzati in quest’organo

ed esportati in circolo.

Possiamo riconoscere i lipidi di origine di riserva, che vengono rilasciati

sottoforma di albumina coniugata agli acidi grassi, da quelli sintetizzati dal

fegato, perché vengono trasportati sottoforma di lipoproteine.

I tessuti che utilizzano più di tutti acidi grassi a scopo energetico sono il

fegato e per l’80% il cuore, quindi un muscolo con tessuto completamente

aerobio, perché ha un’elevata disponibilità di ossigeno.

La contrazione continua del cuore è un’attività continua ed è aerobia, al

contrario della contrazione intensa del muscolo scheletrico, e che si basa sull’utilizzo degli acidi

grassi.

Gli acidi grassi sono le uniche risorse energetiche per alcuni animali, come nel caso di quelli che

vanno in letargo, che non si alimentano per lunga parte dell’anno, sfruttando le riserve di acidi

grassi contenuti all’interno del tessuto adiposo; lo utilizzano in modalità aerobia con la beta

ossidazione.

DESTINONO DEI LIPIDI DALLA DIETA

I grassi con la dieta vengono introdotti a livello dello stomaco dove non avviene nulla, perché non

abbiamo gli enzimi per degradarli, ma nell’intestino tenue vengono emulsionati per la presenza di

sostanze detergenti, cioè i Sali biliari, questo perché i lipidi sono un aggregato di sostanze

idrofobiche che raggiungono il lume intestinale e così non potrebbero essere attaccati dalle lipasi,

quindi è necessario ridurli in microgocce (emulsionarli) da parte dei Sali biliari che sono sostanze

anfipatiche, che permettono la rimozione dei legami presenti a livello degli aggregati lipidici,

rendendo possibile la formazione di microgocce aggredibili da parte di enzimi che sono delle lipasi.

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Le lipasi intestinali sono delle esterasi, quindi idrolasi intestinali che vanno a rimuovere i legami

estere tra glicerolo e acidi grassi, portando alla liberazione di questi componenti e che vengono

internalizzati da parte della mucosa intestinale, più precisamente dagli enterociti.

A questo punto dentro gli enterociti avviene nuovamente la sintesi dei trigliceridi, quindi si ha

nuovamente la formazione del triacil glicerolo, che poi viene impacchettato in chilomicroni e poi

vengono dirottati prima nei vasi linfatici e successivamente in quelli ematici. Una volta in circolo

vengono dirottati verso le cellule che utilizzano i lipidi, quindi verso adipociti o nei miociti (cellule

muscolari) che utilizzano gli acidi grassi come carburante per generare ATP.

MOBILIZZAZIONE DEI TRIGLICERIDI DEPOSITATI NEL TESSUTO ADIPOSO

Nell’immagine sono rappresentati un adipocita, un capillare e un

miocita.

Gli acidi grassi a livello del tessuto adiposo vengono mobilizzati

grazie a degli ormoni che in condizioni di stress o di ipoglicemia

(adrenalina e glucagone) di liberare delle fonti energetiche

alternative rispetto agli zuccheri in modo che possano essere

utilizzate. Le fonti alternative agli zuccheri sono i lipidi, quindi gli

acidi grassi che provengono dai triacil gliceroli che a seguito

di questi ormoni

dell’azione (glucagone e adrenalina), vengono

liberati attraverso un meccanismo molecolare che passa attraverso