Appunti Biochimica 2

MOBILIZZAZIONE:

In risposta ad una bassa concentrazione di glucosio (scarsa energia a disposizione,

situazione di digiuno od i dieta ipocalorica), gli ormoni glucagone e adrenalina vengono

secreti nel sangue.

Questi ormoni si legano a specifici recettori posti sulla superficie della membrana

plasmatica degli adipociti, e da tale legame viene stimolata, attraverso la proteina Gs,

l’adenilato  ciclasi  che  comporterà  la  produzione  di  cAMP  (adenosina  mono  fosfato  ciclico)

a partire da ATP.

L’aumento  della  concentrazione  di  cAMP  determina  l’attivazione  della  PKA  (proteina

chinasi),  la  quale  fosforila  l’enzima  lipasi  ormone  sensibile  e  di  conseguenza  fosforila  la

perilipine  consentendo  l’accesso  alla  goccia  lipidica  e,  nello  stesso  momento,  permette

l’idrolisi  dei  trigliceridi  in  acido  grasso  +  glicerolo.

Gli  acidi  grassi  liberi  lasciano  l’adipocita  per  essere  immessi  nel  torrente  circolatorio  dove

andranno  a  legarsi  con  l’albumina  (proteina  del  plasma  che  regola  la  pressione  osmotica

necessaria per la corretta distribuzione dei liquidi corporei nei tessuti) che li veicolerà ai

vari tessuti principalmente al muscolo scheletrico.

Gli  acidi  grassi  giunti  ai  tessuti  bersaglio,  si  dissociano  dall’albumina  attraverso  specifici

trasportatori posti sulla membrana plasmatica delle cellule che costituiscono i vari tessuti,

entreranno nel citosol per essere ossidati e produrre energia.

Questo processo di mobilizzazione degli acidi grassi è molto lento, mediamente in un

esercizio  prolungato  l’apporto  significativo di energia di derivazione lipidica, avviene dopo

circa 20 minuti.

specifico recettore + glucagone + adrenalina + proteina Gs →  attivazione adenilato

ciclasi

adenilato ciclasi + ATP →  produzione Camp

ACCUMULO:

Il tessuto adiposo è in grado di immagazzinare gli acidi grassi in eccesso nel torrente

ematico,  ciò  avviene  grazie  alla  presenza  di  lipasi  localizzate  nell’intima  dei  capillari,  che

vanno a liberare gli acidi grassi trasportati nelle lipoproteine sotto forma di trigliceridi.

A questo punto, gli acidi grassi liberi, vengono esterificati nuovamente a trigliceridi ed

immagazzinati sotto forma di gocce lipidiche.

Tale processo di accumulo è  stimolato  dall’insulina

BIOSINTESI DEGLI ACIDI GRASSI

Gli acidi grassi, oltre ad essere assimilati attraverso la dieta, possono essere sintetizzati

direttamente  dall’organismo  attraverso  la  biosintesi  degli acidi grassi, processo che

avviene principalmente nel citoplasma delle cellule del fegato a partire dai gruppi acetile

(acetil-CoA)  generati  all’interno  di  esso.

Dato che tali gruppi possono derivare dal glucosio, è possibile convertire i carboidrati in

acidi grassi; tuttavia non è possibile convertire acidi grassi in carboidrati poiché

l’organismo  umano  non  possiede  quegli  enzimi  necessari  per  convertire  l’acetil-CoA

derivato dalla betaossidazione, in precursori della gluconeogenesi.

Biosintesi e degradazione degli acidi grassi sono vie metaboliche differenti che utilizzano

enzimi diversi e sono localizzate in compartimenti cellulari differenti; la separazione di

queste vie metaboliche ha dei vantaggi per quanto riguarda la loro regolazione.

Il processo di biosintesi degli acidi grassi, prevede la ripetizione di quattro reazioni

catalizzate da un complesso multienzimatico chiamato acido grasso sintasi (è presente

esclusivamente nel citosol, motivo per il quale la biosintesi degli acidi grassi può avvenire

soltanto nel citoplasma).

Al termine delle quattro reazioni, il prodotto ottenuto diventa substrato di un nuovo ciclo in

cui si ripeteranno le stessa quattro reazioni.

Al  termine  di  ogni  ciclo  si  ha  l’allungamento  della  catena  di  acido  grasso  di  due  carboni;

quando la lunghezza della catena carboniosa raggiunge i 16 carboni, ottenendo palmitato,

il prodotto lascia il ciclo di reazioni.

Il palmitato è il principale prodotto del complesso acido grasso sintasi ed è precursore

degli altri acidi grassi a catena lunga. Infatti questo acido grasso può essere allungato per

formare acidi grassi a catena ancora più lunga.

Questo processo di allungamento è catalizzato da uno specifico sistema enzimatico

presente  all’interno  del  reticolo  endoplasmatico  liscio  e  nei mitocondri.

L’energia  necessaria  a  rendere  favorevole  la  sintesi  di  acidi  grassi  viene  fornita  dall’ATP

consumata per la formazione di malonil-CoA a partire da acetil-CoA  +  CO2  (l’acetil-CoA

subisce  una  carbossilazione  da  parte  dell’acetil-CoA carbossilasi che richiede un elevato

utilizzo di energia). Il malonil-CoA è il primo intermedio della biosintesi citosolica degli acidi

grassi  a  catena  lunga  e  l’aumento  di  concentrazione  di  esso  va  ad  inibire  la

betaossidazione,  agendo  sul  sistema  “shuttle  della  carnitina”.

L’acetil-CoA,  normalmente,  è  un  composto  che  troviamo  all’interno  dei  mitocondri,  in

quanto  è  prodotto  al  loro  interno  (bisogna  “estrarre”  l’acetil-CoA poiché la biosintesi

avviene  nel  citosol).  L’esportazione  verso  l’ambiente  citosolico  avviene  quando  all’interno

dei mitocondri aumenta la concentrazione di acetil-CoA e ATP (si produce più energia del

dovuto).

Poiché  la  membrana  mitocondriale  interna  è  impermeabile  all’acetil-CoA, esso fuoriesce

dall’ambiente  mitocondriale  mediante  un  processo  indiretto:  l’acetil-CoA  entra  all’interno

del  ciclo  di  Krebs  reagendo  con  l’ossalacetato  e  producendo  così  citrato  il  quale,

servendosi di uno specifico trasportatore presente sulla membrana mitocondriale interna,

fuoriesce dalla matrice mitocondriale finendo nel citosol; qui il citrato viene scisso,

attraverso la citrato liasi, in ossalacetato + acetil-CoA.

L’ossalacetato  rientrerà  nel  mitocondrio  per  essere  disponibile  per  il  ciclo  di  Krebs,  ciò

mediante  un  meccanismo  indiretto  (l’ossalacetato  è  ridotto  in malato, tramite la malato

deidrogenasi; tale reazione produce energia). A questo punto il malato diventa piruvato

per via di una decarbossilazione ossidativa per poi trasformarsi in ossalacetato grazie alla

piruvato carbossilasi.

L’acetil-CoA citoplasmatico potrà invece entrare a disposizione del meccanismo di

biosintesi degli acidi grassi, e se prodotto in eccesso non viene sprecato bensì utilizzato

per costituire nuovi acidi grassi da poter ossidare (betaossidazione) o immagazzinare

sotto forma di trigliceridi o fosfolipidi.

REGOLAZIONE BIOSINTESI ACIDI GRASSI

L’esportazione  del  citrato,  con  conseguente  formazione  dell’acetil-CoA citoplasmatico,

svolge  un  ruolo  essenziale  nell’attivazione  dell’ossidazione  degli  acidi  grassi  o  la

conservazione degli stessi attraverso la loro sintesi.

Quando  all’interno  del  mitocondrio  aumenta  la  concentrazione  di  ATP  e  acetil-CoA, viene

esportato citrato fuori dal mitocondrio, determinando:

- attivazione della biosintesi degli acidi grassi →  il  citrato  è  precursore  dell’acetil-CoA

citosolico  che  rappresenta  il  segnale  allosterico  per  l’attivazione  dell’acetil-CoA

carbossilasi (enzima che catalizza la reazione acetil-CoA + CO2 →  malonil-CoA).

- inibizione glicolisi →  allo  stesso  tempo  il  citrato  inibisce  l’attivazione  della

fosfofruttochinasi (reazione 3 glicolisi) inibendo a sua volta il processo della glicolisi.

I due processi (attivazione e inibizione) non avvengono simultaneamente in quanto

l’attivazione  di  uno  disattiva  l’altro.  La  ragione  di  questa  regolazione  è  determinata  dal

fatto che se i due cicli avvenissero simultaneamente, si avrebbe un ciclo futile con

dispendio di energia.

L’acetil-CoA carbossilasi, è dotato anche di un sistema di regolazione ormonale: gli ormoni

glucagone e adrenalina innescano una reazione di fosforilazione cellulare con

conseguente  fosforilazione  dell’enzima  (lo  disattivano),  il  quale  inattivato  blocca  la

biosintesi degli acidi grassi.

L’insulina,  invece,  attiva  la  biosintesi degli acidi grassi e la conseguente biosintesi dei

trigliceridi. Glucagone e adrenalina

Questi due ormoni vengono immessi in circolo nelle situazioni in cui è necessario alzare i

livelli di glicemia (attivazione glicogeno lisi epatica con conseguente disattivazione

glicogeno sintesi epatica) o in quelle situazioni in cui è necessario produrre energia per

svolgere  un’attività  di  una  certa  intensità  (attivazione  glicogeno  lisi  muscolare  con

conseguente disattivazione glicogeno sintesi muscolare).

Ricapitolando

Quando viene prodotta più energia del necessario si ha:

- attivazione della biosintesi degli acidi grassi;

- disattivazione betaossidazione.

I due meccanismi non possono avvenire simultaneamente in quanto, durante la sintesi

degli acidi grassi, la produzione del primo intermedio, il malonil-CoA, inibisce la

betaossidazione agendo sul sistema shuttle della carnitina.

I due processi se dovessero avvenire simultaneamente, genererebbero un ciclo f