Biochimica parte II - Metabolismo

ATP.

- Via metabolica regolata in 3 punti, sicuramente nella prima reazione. Hanno un

deltaG negativo e sono irreversibili. Sono la prima, la terza e la quarta, queste ultime

due sono quelle dove si forma la CO2.

- Sintasi non interviene ATP, quindi 2+4 formano il citrato per disidratazione, quindi

condensazione aldolica.

- Il delta G è negativo, il citrato è una molecola simmetrica che però è prochiralica

quindi si comporta asimmetricamente grazie al lavoro degli enzimi.

- Una volta formato il citrato ci sono tutta una serie di reazioni che puntano alla

formazione di CO2 quindi alla rottura di un legame C-C, quindi tutti i legami devono

essere aggiustati per far si che la rottura del legame sia termodinamicamente favorita.

- la seconda reazione prevede l’isomerizzazione del citrato a isocitrato, quindi si ha una

prima disidratazione a formare il cis-Aconitato e poi una successiva aggiunta di una

molecola d’acqua a formare l’isocitrato.

- L’enzima aconitasi effettua sia disidratazione che idratazione

- Sono proteine con doppio lavoro, come l’aconitasi, ha anche altri ruoli tra cui

l’omeostasi del ferro, perché nel suo sito catalitico contiene un centro per lo zolfo che

ha il ruolo di intrappolare il substrato ma anche quello di entrata e di uscita delle

molecole K per fare la reazione vista ora

- Un altro ruolo della aconitasi citosolica è quello di rilasciare il ferro in condizioni di

necessità, omeostasi del ferro.

- Prima formazione della CO2 anche in questo caso la decarbossilazione è accoppiata a una

reazione redox, quindi il NAD+ interviene nella reazione e viene ridotto e l’isocitrato viene

ossidato ad alfa-ketoglutarato, liberando una CO2. Delta negativo

- Altra tappa limitante, si ha la trasformazione dell'alfa-chetoglutarato in Succinil-CoA

con la liberazione della seconda molecola di CO2 a carico del complesso

dell’alfa.chetoglutarato deidrogenasi. Anche questo è un complesso simile alla

piruvato deidrogenasi che lega la tiamina come coenzima.

- Anche qui si ha la formazione si un composto ad alta energia con la formazione di un

legame tioestere, quindi anche qui la decarbossilazione è accoppiata a una

ossidazione a carico del NAD+ che si riduce a NADH.

- Siamo alla conversione del Succinil-CoA in Succinato, viene idrolizzato un tioestere,

quindi si libera energia che viene utilizzata per fosforilare un GDP a GTP. Una parte

dell’energia viene usata per sintetizzare ATP, meccanismo di fosforilazione al livello

del substrato perché indipendente dalla fosforilazione ossidativa. Quando forniamo

ATP in punti diversi della fosforilazione ossidativa a livello del substrato si chiama

fosforilazione a livello del substrato.

- Succinil-CoA sintetasi, a differenza di <sintasi= indica che qua c’è il coinvolgimento DI

ATP, quindi sintesi di ATP

- Adesso abbiamo fatto le due molecole di CO2, abbiamo formato la nostra molecola di

GTP quindi ora ci rimane da formare un FADH2 e un'altra molecola di NADH.

- FADH2 viene formato qui attraverso la succinato deidrogenasi, i due idrogeni

vengono trasferiti attraverso una reazione redox al FAD che diventa FADH2 e si

ottiene il fumarato.

- Dal fumarato si ha la trasformazione in malato, attraverso una fumarasi, in cui si ha

l’idratazione di una molecola di Acqua

- E poi la formazione dell’ultima molecola di NADH a carico della malato deidrogenasi

a formare l’ossalacetato

- Bilancio nella tabella

- NADH e FADH2 poi vanno nella fosforilazione ossidativa a formare ATP, per la

conversione di un NADH si formano due molecole e mezzo di ATP e per la

conversione di una molecola di FAD si formano 1,5 molecole di ATP.

- Sono tutte strutture utilizzate per la sintesi delle altre molecole.

- Il ciclo dell’acido citrico viene definita una via anfibolica, il ciclo dell’acido citrico fa

sia catabolismo che quindi produce energia fino all’ossidazione con la formazione di

CO2 ma fornisce pure tanti intermedi metabolici che sono punti di partenza per

molte vie biosintetiche e lo vediamo bene nella figura.

- Esempio dell’ossalacetato

- Produce molto intermedi utili per altre vie biosintetiche, e quindi in realtà viene

privata di molti intermedi metabolici, quindi esistono delle reazioni che si chiamano

anaplerotiche che sono delle reazioni che in parte abbiamo gia visto che hanno il

ruolo di rimpiazzare tutti gli intermedi metabolici che sono necessari per il ciclo

dell’acido citrico nel momento in cui vengono usati in altre vie biosintetiche.

Le principali via anaplerotiche sono queste, in particolare ricorda la prima che forma

ossalacetato

- la regolazione dell’acido citrico non è così complicata come quella della via glicolitica

- Croce rossa inibisce mentre triangolo verde attivazione.

- Regolazione all’inizio della via tramite piruvato deidrogenasi, anche per disponibilità

di substrato

Lezione 24 <Catabolismo degli acidi grassi=

- Mentre il glucosio e tutti i carboidrati la degradazione è mediata da trasportatori etc..

nella degradazione degli acidi grassi nei costituenti è un po più difficile, infatti

passano praticamente inalterate e iniziano ad essere degradate solamente quando

arrivano nell’intestino tenue, perché sono insolubili in acqua, dove arriva in aiuto una

miscela di sali biliari del pancreas e cistifellea che aiutano alla degradazione.

Si parla di trigliceridi che sono fatti da una molecola di glicerolo e tre catene di acidi grassi

legati tramite un legame estere. Fondamentalmente vengono emulsionati tramite sali biliari

e quindi formano delle micelle, perché la degradazione anche agli enzimi è difficile, quindi

puntano a rendere le micelle sempre più piccole. Quando avviene l’emulsione le particelle di

glicerolo e acidi grassi iniziano ad essere degradate dai vasi dell’intestino e a quel punto

possono penetrare la parete intestinale e poi convertiti in trigliceridi per il loro trasporto,

attraverso speciali complessi proteici.

Li portano nei vari distretti e vengono attaccati dalle lipasi, passano nella parete del vaso

sanguigno ed entrano nelle nostre cellule per immagazzinamento o ossidazione per dare

energia.

- Gli acidi grassi possono essere insaturi o saturi

- Nell’immagine sono l’acido palmitico che è un acido grasso con una catena

carboniosa a 16 atomi di carbonio ed è saturo.

- Quello sotto è un acido grasso con catena C18 con saturazione in posizione 9 e quello

è acido oleico

- La particolarità degli acidi insaturi è che per via del doppio legame è possibile avere

un isomeria, mentre nei peptidi la forma più stabile è la forma trans, negli acidi grassi

insaturi la conformazione stabile naturale è cis, e questo comporta che le catene

lunghe si trovino entrambe dallo stesso lato, comportando un ripiegamento dell’acido

grassi.

La tabella mostra il contenuto energetico tra le varie classi, carboidrati e proteine hanno un

deltaH hanno più o meno lo stesso range energetico, mentre per quanto riguarda i grassi

siamo su 37 Kj quindi liberano molta energia.

Abbiamo visto 3 acidi gliceroli e noi li degradiamo in glicerolo e acidi grassi, dal glicerolo si

ricava solamente il 5% dell’energia, quindi trascurabile, il 95% dell’energia si ricava dal

catabolismo degli acidi grasso ed è quello che vedremo.

Il glicerolo entra nel metabolismo attraverso le semplici reazioni riportate sopra.

La molecola deve essere attivata (portata ad un'energia più alta) attraverso la fosforilazione

che è ad opera di una chinasi,m quindi si ha il glicerolo-3-fosfato, si ha una ossidazione dalla

glicerolo fosfato deidrogenasi. Il diidrossiacetone fosfato (isomero della gliceraldeide 3

fosfato) che entra direttamente nella via glicolitica, quindi il glicerolo attraverso 2 passaggi

può entrare nella via glicolitica.

Il metabolismo dei lipidi coincide con il metabolismo degli acidi grassi, tutta la serie di

reazioni che converte gli acidi grassi in energia si chiama beta ossidazione.

Quindi gli acidi grassi vengono convertiti in acetil CoA per poi entrare nel ciclo di Krebs

oppure essere convertiti in corpi chetonici.

- La beta-ossidazione porta alla formazione di acetil CoA, FADH2 e NADH e tutta la

regolazione della via è sottoposta a controllo ormonale tramite insulina e glucagone.

Il primo step parte da un acido grasso, per attivarlo utilizziamo il CoA, e come abbiamo visto

già in tutte le altre vie dobbiamo impiegare ATP, quindi il nostro acido grasso attraverso

l’idrolisi di ATP diventa Acil-adenilato legato all’enzima.

A questo punto il gruppo carbonilico è suscettibile all’attacco nucleofilo del CoA, quindi dal

gruppo tiolo (elettroni dello zolfo), formando acetil-CoA che è un tioestere con un alto

contenuto energetico, e questa reazione è termodinamicamente spontanea e il suo deltaG è

molto negativo quindi irreversibile, perché guadagna energia sia da questa formazione che

da quella del pirofosfato sempre un composto ad alta energia.

Gli acidi grassi vengono trasportati nel citosol e per essere degradati devono entrare nei

mitocondri, dove avviene la beta-ossidaziione.

il sistema di trasporto è quello a carico della carnitina, quindi devono passare attraverso la

membrana mitocondriale.

La carnitina è un amminoacido non essenziale con struttura modificata riportata sopra, e

fondamentalmente con un enzima che si chiama carnitina aciltransferasi catalizza il

trasferimento del gruppo acile dal coenzima A a questo ossidrile qui, poi si sposta e lo porta

all’interno della matrice mitocondriale e ad opera della carnitina aciltransferasi prende un

CoA che si trova all’interno del mitocondrio e fa la reazione inversa.

L’entrata dell’acetil CoA rappresenta anche una tappa importante per la regolazione della via

metabolica e infatti la carnitina transferasi è regolata da inibizione da substrato dal

malonil-CoA che fondamentalmente è il punto di partenza per la sintesi degli acidi grassi, se

c’è tanto malonil vuol dire che bisogna partire con la sintesi degli acidi grassi, la carnitina

viene inattivata e quindi tutti gli acetil-CoA vengono impiegati nella sintesi e non vengono

mandati nel mitocondrio per essere degradati.

Quindi la carnitina è una navetta che permette l’entrata dell’acetil-CoA nel mitocondrio

(tappa regolata) e poi vedremo che fondamentalmente le due vie di degradazione e

biosintetica avvengono proprio in scompartimenti diversi ed è importante proprio

mantenere separati i CoA che servono per la degradazione e i CoA che servono per la sintesi.

- Abbiamo il nostro lungo acido grasso, la beta-ossidazione stacca una molecola di due

atomi di carbonio alla volta, quindi forma molecole di acetil-CoA che entra nel ciclo