Schemi corso di Biochimica

IL METABOLISMO DEL GLICOGENO

Il glicogeno è la principale forma di riserva di carboidrati negli animali. Il suo

metabolismo è connesso alla disponibilità di glucosio nel sangue (glicemia).

Enzimi specifici e sotto stretto controllo di particolari ormoni (insulina e glucagone)

catalizzano la rimozione o l’aggiunta di unità monosaccaridiche al glicogeno.

Anomalie a carico del metabolismo del glicogeno si manifestano in patologie

genericamente definite glicogenosi.

Glicogenosintesi

È l’aggiunta di unità monosaccaridiche alla macromolecola di glicogeno

preesistente glucosio è elevata

quando la disponibilità di e la massa dei depositi di glicogeno

presenti nel fegato si accresce.

Substrato fondamentale della glicogenosintesi è il glucosio, che per essere

incorporato al glicogeno deve essera attivato:

GLUCOSIO-1-P + UTP -UDP- GLUCOSIO mediante l’enzima fosfoglucomutasi

1. l’enzima glicogeno sintasi catalizza l’incorporazione dell’UDP-Glucosio nella

molecola del glicogeno creando tra le 2 molecole un legame che compporta

liberazione di UDP.

La catena viene quindi estesa di 1 unità con creazione di un legame a1-4

glucosidico. preesistenza di una

Affinché la reazione possa avvenire è necessaria la

molecola di glicogeno. In alcuni casi una proteina, la glicogenina, può fungere

da innesco per la reazione.

2. L’introduzione di una nuova ramificazione nel contesto di una molecola di

glicogeno prevede l’intervento di un enzima specifico (enzima ramifcante),

capace di trasferire una porzione del legame precedentemente creato, ad una

catena vicina.

Glicogenolisi

È la degradazione del glicogeno che consiste nel progressivo e sequenziale distacco di

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singole unità monosaccaridiche a partire dalle catene più esterne della

macromolecola.

Enzimi necessari:

1. Fosforilasi: scinde i legami a(1-4)-glucosidici, da cui dipende la velocità di

degradazione

2. L’enzima deramifcante: scinde i legami a(1-6)- glucosidici .

In entrambi i casi, l’idrolisi del legame procede con la contemporanea

introduzione di un residuo fosfato sul carbonio 1 del glucosio che si libera, generando

in questo modo glucosio-1-fosfato.

L’unità di glucosio 1-fosfato generata dalla glicogenolisi viene trasformata in glucosio

6-fosfato dalla fosfoglucomutasi che:

 Nel muscolo: viene ossidata

 Nel fegato: tramite la glucosio 6-fosfatasi rende possibile il distacco del fosfato

e la formazione del glucosio

Regolazione glicogenosintesi e glicogenolisi

Sono meccanismi tra loro opposti regolati da:

 Fattori allosterici

 Meccanismi ormoni-dipendenti

Sono regolati essenzialmente

 dal cAMP: secondo messaggero i cui livelli intracellulari sono

controllati da cascate di segnali indotte da

ormoni quali glucagone, insulina e

adrenalina.

- Glucagone ed adrenalina determinano l’innalzamento del cAMP e hanno

un effetto iperglicemizzante

- L’insulina provoca la riduzione dei livelli di cAMP e contribuisce all’effetto

ipoglicemizzante

 ione Ca++

 AMP.

Glicogenosi: Difetti a carico del metabolismo del glicogeno, caratterizzati

dall’accumulo anormale, per tipo o quantità, di glicogeno. 38

LIPIDI

Alcuni (grassi ed oli) sono importanti fonti di energia, altri hanno prevalentemente

compiti strutturali (fosfolipidi), alcuni agiscono da ormoni o ancora favoriscono

l’assorbimento ed il trasporto delle sostanze nutritive.

I lipidi sono un gruppo eterogeneo di macromolecole accomunate dalla proprietà di

essere insolubili in acqua e solubili in solventi non polari

Comprendono una serie di composti molto diversi dal punto di vista chimico e

suddivisibili in diverse categorie:

- gli acidi grassi,i trigliceridi,i fosfolipidi

le prostaglandine,le cere,i terpeni ,gli steroidi.

-

Dal punto di vista biologico sono una fonte di energia importante per l’organismo, che

può accumularne, quale riserva, quantità elevate nel tessuto adiposo, che agisce

anche da isolante termico e meccanico.

I lipidi svolgono anche altre funzioni importanti: sono componenti strutturali

essenziali delle membrane biologiche ed alcuni di essi agiscono da ormoni.

ACIDI GRASSI

Gli acidi grassi sono acidi monocarbossilici (gruppo

funzionale –COOH) con una lunga catena alifatica, che può

essere:

1. satura (senza doppi legami)

2. insatura (con doppi legami C=C).

Sono abbondanti in natura, anche se per lo più non in forma

libera, ma uniti tramite legami estere o ammidici ad altre

molecole.

La nomenclatura ufficiale assegna un nome all’acido grasso in base alla lunghezza

della catena alifatica.

Il nome verrà poi opportunamente variato in modo da indicare presenza e posizione di

eventuali doppi legami.

Esistono anche alcune abbreviazioni spesso utilizzate in luogo della nomenclatura

estesa.

PROPRIETA’ FISICHE 39

Le proprietà fisiche degli acidi grassi sono determinate

prevalentemente dalle caratteristiche (lunghezza, numero e tipo di

doppi legami) della catena idrocarburica.

La presenza del gruppo funzionale –COOH associato ad una

catena alifatica, fa sì che queste molecole abbiano una testa

polare, che può interagire con l’acqua, ed una porzione altamente

idrofobica.

Quanto più lunga è la porzione alifatica tanto maggiore è

l’insolubilità in acqua. La presenza di una testa polare rende conto

della tendenza degli acidi grassi a formare micelle in ambiente acquoso

Le micelle sono strutture praticamente sferiche, che espongono sulla superficie, a

contatto con l’acqua, il gruppo carbossilico polare, mentre nascondono all’interno,

lontano dall’acqua, la porzione alifatica ed idrofobica

numero degli atomi di carbonio

Il nella catena influenza inoltre altre proprietà fisiche di

queste molecole: dato che le interazioni deboli idrofobiche e di van der Waals

aumentano all’aumentare della lunghezza della catena, anche i punti di fusione e di

ebollizione seguono la stessa regola. La presenza di doppi legami, specie se in

configurazione trans, influenza fortemente questi parametri fisici.

Quindi le molecole insature (specie se in configurazione trans) avranno quindi punto di

fusione molto più basso rispetto ad acidi grassi della stessa lunghezza, ma saturi.

PROPRIETA’ CHIMICHE

Dal punto di vista chimico gli acidi grassi hanno le stesse caratteristiche degli acidi

carbossilici. Sono acidi deboli con una costante di acidità Ka = 10-5 , quindi in

acqua sono per lo più nella forma indissociata.

Le reazioni principali, che coinvolgono il gruppo funzionale carbossilico, sono quelle di:

1. saponificazione: reagiscono con gli idrossidi di metalli alcalini formando sali

solubili in acqua, detti saponi.

2. Esterificazione: reagiscono con alcoli a formare appunto legami estere. Nei

tessuti umani, la maggior parte degli acidi grassi è presente in forma

esterificata.

Alcune reazioni possono coinvolgere la catena alifatica, che quando insatura, può

andare incontro ad ossidazione

I TRIESTERI DEL GLICEROLO

Sono molecole abbondanti negli organismi animali e vegetali e svolgono funzioni

diverse. Sono una riserva energetica importante, in quanto, rispetto ai carboidrati,

forniscono a parità di peso, il doppio delle calorie. Inoltre, essendo altamente

idrofobici, l’accumulo avviene senza trattenere molecole di acqua. Alla funzione

energetica si associano anche quelle di isolamento termico e protezione

meccanica.

Sono costituite da una molecola di glicerolo, un polialcol,

Esistono molecole in cui gli acidi grassi legati al glicerolo sono:

- uno (monacilgliceroli)

- due (diacilgliceroli).

Le caratteristiche fisiche sono riconducibili a quelle degli acidi grassi, anche se nei

triacilgliceroli, essendo il gruppo carbossilico degli acidi grassi impegnato nel legame

con il glicerolo, anche la minima porzione idrofilica viene persa, rendendo le molecole

completamente apolari ed idrofobiche. 40

Anche per le proprietà chimiche ci si deve rifare a quanto detto per gli acidi grassi,

considerando inoltre la presenza di legami estere nella molecola. L’idrolisi di questi

legami è una delle reazioni più importanti, essendo la prima tappa del catabolismo di

queste molecole, essa infatti libera i componenti del trigliceride: tre acidi grassi ed

una molecola di glicerolo

 SAPONIFICAZIONE I trigliceridi possono andare incontro a saponificazione se

riscaldati in presenza di idrossidi di metalli alcalini: in queste condizioni si ha

infatti la rottura dei legami estere e la formazione di sali di acidi grassi.

 IDROGENAZIONE Se gli acidi grassi presenti nel trigliceride sono insaturi,

possono subire reazioni di ossidazione oppure di idrogenazione.

Il metabolismo dei lipidi

Fasi:

1. l’emulsionamento a livello intestinale

2. l’idrolisi ad opera delle lipasi

3. la riesterifcazione negli enterociti

4. forrmazione dei chilomicroni

5. il trasporto nel sangue

6. la ridistribuzione ai tessuti.

1.EMULSIONAMENTO A LIVELLO INTESTINALE

La fase preponderante della digestione avviene nell’intestino tenue. In questo tratto

intestinale avviene un processo fisico fondamentale per consentire l’attacco

enzimatico dei lipidi da parte degli enzimi digestivi.

I lipidi, grazie alla secrezione della bile accumulata nella cistifellea, vengono

emulsionati e suddivisi in piccole sfere micellari che consentono il contatto tra

enzimi digestivi contenuti nell’ambiente acquoso e i lipidi idrofobici.

2.IDROLISI AD OPERA DELLE LIPASI

Contemporaneamente alla secrezione della bile si ha anche la secrezione dei succhi

pancreatici, che contengono i diversi enzimi digestivi in grado di scindere i legami

presenti nelle molecole:

Lipasi pancreatica/Lipasi ormone-sensibile/Lipasi lipo-proteica:

- consentono l’adesione alla superficie delle micelle lipidiche, idrolizzando i

trigliceridi per rendere possibile l’accesso all’interno nel cuore delle micelle

dove sono contenuti i prodotti della liposi

Procolipasi:

- è una proteina che viene attivata nel lume intestinale tramite

proteolisi parziale catalizzata dalla tripsina

- Fosfolipasi

- Colesterolo esterasi

Avvengono altri processi digestivi a carico di: 41

- Esteri del colesterolo: sono attaccati dalla colesterolo esterasi che scinde il

legame liberando colesterolo e 1 acido grasso (solo il 40-50% del colesterolo

può essere assorbito)

- Fosfolipidi: sono idrolizzati da un enzima pancreatico, la fosfolpasi A2 che

rimuove l’acido grasso e genera lisofosfolipidi che possono essere rapidamente

assorbiti.

La fospolpasi A2 permette anche la formazione di lisolecitina che facili