Appunti Biochimica 2

BIOCHIMICA 2, Scienze Motorie UNIURB Sara Volponi

LIPIDI

COMBUSTIBILE METABOLICO immagazzinato in una persona di 70 kg

Costituente Energia Peso secco (g) Energia disponibile

(Kj/g di peso secco) (Kj)

GRASSO Trigliceridi 37 15 000 555 000

(tessuto adiposo) principale fonte

energetica

PROTEINE 17 6 000 102 000

(muscolo) *1

GLICOGENO 16 120 1 920

(muscolo) *2

GLICOGENO 16 70 1 120

(fegato)

GLUCOSIO 16 20 320

(fluido extracellulare)

*1 Il metabolismo delle proteine, e quindi degli amminoacidi, è poco rilevante dal punto di vista di

produzione di energia nel sostenere la contrazione.

Se dobbiamo sostenere l'attività contrattile, non dobbiamo degradare le nostre proteine, ma nelle

fasi di recupero dell'esercizio, avremo attivazione di sintesi proteica per sostenere la trofia

muscolare (muscolo ben sviluppato).

*2 Il glicogeno è una riserva energetica che deve essere spesa nell'immediato, sia il suo utilizzo che

la sua riformazione devono essere veloci.

Considerando la quantità di mg/100 ml di plasma, i lipidi sono rappresentati dai trigliceridi

(uomo 100-170, donna 80-130), dai fosfolipidi (200), dal colesterolo totale (uomo 160-230,

donna 80-130), di cui 30% libero e 70% esterificato, e dagli acidi grassi liberi (70).

Principalmente i ripidi vengono trasportati attraverso le lipoproteine, che possono essere divise in

chilomicroni (100-250), VLDL (130-200), LDL (200-400), HDL (50-130); esse indicano l'equilibrio

metabolico, di come sta funzionando il nostro metabolismo lipidico.

Possiamo avere dei processi che interessano i lipidi che possiamo chiamare di derivazione

esogena (1)-> tutti i lipidi introdotti attraverso la dieta (processo di digestione, assimilazione,

liberazione di lipidi a livello ematico);

poi abbiamo i lipidi di derivazione endogena (2) -> biosintesi (reazioni anaboliche all'interno del

che portano alla sintesi dei lipidi).

Il tessuto principale per la biosintesi dei lipidi è il fegato, che è molto ricco di trigliceridi, acidi

grassi, fosfolipidi e colesterolo, ed è in grado di riciclare i lipidi in eccesso che vengono a muoversi

nel circolo ematico e rimetterli in circolo (omeostasi dei lipidi).

Le riserve dei lipidi sono accumulate a livello del tessuto adiposo:

mobilizzazione delle riserve (3) -> comunicazione tra il tessuto adiposo e gli altri organi;

-quando questa comunicazione è fisiologica, il tessuto adiposo si sviluppa ma non in eccesso e

passa attraverso delle fasi che sono di accumulo e mobilizzazione;

-quando questo processo diventa patologico noi abbiamo una ipertrofia del tessuto adiposo che

può portare a una condizione di obesità, cioè di sviluppo eccessivo del tessuto adiposo, portando a

dei processi di infiammazione che sviluppano varie patologie metaboliche.

TRIGLICERIDI

15% in peso-uomo, 24% in peso-donna

Sono formati da una piccola molecola di glicerolo (tre atomi di carbonio) che Lega a sua volta 3

acidi grassi.

Quando questa molecola di trigliceride viene degradata, il glicerolo può entrare nella

gluconeogenesi (metabolismo dei carboidrati) mentre gli acidi grassi possono essere indirizzati

verso le reazioni del catabolismo per produrre energia (completamente ossidati), cioè

ossidoriduzioni con formazione di energia.

Quanta energia possiamo estrarre da un trigliceride?

Se consideriamo 10 kg totali di trigliceridi, possiamo ottenere una quantità ragguardevole

Kj Kcal (90

10 Kg x 38 (9 ) = 378 000 Kj 000 Kcal)

l'energia, cioè totali.

g g

Oltre ad avere un ruolo energetico, i lipidi possono essere anche molecole che vanno a costruire

ad esempio la base per molecola di segnalazione (es. costaglandine) o la base per delle vitamine;

abbiamo tante molecole a base lipidica che sono molto importanti nel processo vitale delle cellule,

come le membrane biologiche delle cellule.

ACIDI GRASSI Caratteristiche:

-presenza di una lunga catena lineare di atomi di

carbonio legati tra di loro (ai Carboni sono legati

degli atomi di idrogeno)

gruppo carbossilico ↓

tanti legami, tanti elettroni, tanta energia;

i lipidi sono molto ridotti.

in condizioni acquose può dissociarsi e formare una carica negativa

Quindi l'acido grasso avrà la catena, formata da atomi di carbonio, idrofobica e la testa polare.

La riserva dei lipidi non è un acido grasso come tale, libero, ma nel tessuto adiposo troviamo i

trigliceridi: unione (esterificazione: legame estere) tra glicerolo e i 3 acidi grassi.

acidi grassi

glicerolo

Il gruppo carbossilico all'interno del trigliceride sarà mascherato e tutta la molecola sarà idrofobica

(sta dentro a una gocciolina lipidica della cellula adiposa e quindi non può legare l'acqua).

Un acido grasso in circolo lo troviamo legato all'albumina, dove la testa può interagire con l'acqua,

mentre la coda idrofobica con l'albumina.

Gli acidi grassi possono essere:

-saturi: non hanno doppi legami, solo legami singoli;

-insaturi: presentano doppi legami, possono essere monoinsaturi (con un solo doppio legame) o

polinsaturi (presentano più doppi legami, es. omega 3 -> formazione di molecole chiave,

comunicazione cellulare, contengono un po’ meno energia, sono più salutari).

Nei grassi solidi, come ad esempio il burro, noi abbiamo una maggioranza di acidi grassi saturi.

Nei grassi liquidi, come ad esempio gli oli, noi abbiamo una maggioranza di acidi grassi

monoinsaturi e polinsaturi (hanno delle caratteristiche che fanno sì che gli acidi grassi tendono a

formare con meno probabilità strutture solide).

A causa delle curvature dell'acido grasso polinsaturo, le molecole tra di

loro si vanno ad associare una vicina all'altra con difficoltà -> ingombro

sterico: le catene non riescono ad avvicinarsi più di tanto.

L'interazione tra le catene è minore e la molecola risulta più fluida -> più i

lipidi sono fluidi più riescono a stare in soluzione.

Se abbiamo acidi grassi saturi, formano dei bastoncelli, questi possono interagire

tramite le loro catene e formare una struttura solida a una certa temperatura; la

distanza minima tra le molecole fa sì che il legame sia più forte.

Possiamo avere acidi grassi diversi a seconda della lunghezza della catena.

L'acido grasso più abbondante nel nostro organismo è l'acido palmitico (acido non dissociato) o

palmitato (c'è una dissociazione dell'idrogeno), che è saturo.

-linolenato

Poi possiamo avere il linoleato, il e il parinarato che, a seconda del numero e la

posizione dei doppi legami, differiscono tra loro dal punto di vista delle caratteristiche chimico-

fisiche.

Il linoleato e il linolenato sono acidi grassi essenziali, cioè che il nostro organismo non è in grado di

sintetizzarli ma li dobbiamo assumere attraverso la dieta.

REAZIONI DI ASSORBIMENTO DEI LIPIDI

I lipidi in ambiente acquoso formano degli ammassi formati dall'aggregazione di più molecole.

Se vogliamo assimilare i lipidi dobbiamo cercare di solubilizzarli il più possibile.

La cistifellea produce i sali biliari, che emulsionano i lipidi, che insieme alle lipasi pancreatiche,

responsabili della lisi dei lipidi, e alle esterasi, responsabili della rottura dei gruppi estere che

caratterizzano i lipidi, contribuiscono alla degradazione dei lipidi nel duodeno.

Quindi questi enzimi sono coinvolti nel rompere, degradare e semplificare la molecola dei lipidi.

Trigliceride,

molecola completamente idrofobica (non ci sono

gruppi polari esposti) e complessa (formato da due

tipi di molecole)

-> in questa condizione la cellula non può

internalizzarlo, ma ha bisogno di spezzettarlo in

molecole più piccole.

Nel lume dell'intestino (ambiente acquoso) questo trigliceride forma degli aggregati:

i sali biliari emulsionano questi aggregati rendendoli sempre più piccoli; su queste strutture

micellari via via più piccole, intervengono degli enzimi specifici, come ad esempio lipasi

pancreatiche.

TRIGLICERIDI → +

1) ℎ

↓

rottura del legame estere tra il glicerolo e l'acido grasso monoacilglicerolo

+

lipasi 2 acidi grassi

→ +

2)

(azione combinata con la lipasi)

-> +

esterasi 1 acido grasso

glicerolo

→ +

2)

I lipidi che vanno a costituire gli aggregati, a volte possono essere formati anche da esteri del

colesterolo, che sono forme di lipidi.

Il colesterolo sta a livello delle membrane biologiche

risultato: colesterolo libero e acido grasso libero,

che può entrare all'interno dell'enterocita (cellula

che riveste l'epitelio della mucosa intestinale)

All'interno dello stomaco noi possiamo avere principalmente trigliceridi, che possono essere

degradati da varie lipasi -> lipasi gastriche e lipasi pancreatiche.

Il processo di degradazione è un processo progressivo che avviene in maniera sequenziale durante

il movimento del cibo nel tratto intestinale.

Quindi lipasi e le esterasi vengono coadiuvate dall'azione dei sali biliari (fegato), che hanno una

funzione di emulsione dei grassi.

Oltre a questo, siccome i lipidi possono essere trigliceridi, colesterolo esterificato, possiamo avere

anche i fosfolipidi.

Fosfolipidi -> costituenti delle membrane biologiche con testa idrofila (rivolta verso l'ambiente

acquoso) e coda idrofobica (rivolta verso lo spazio tra i due foglietti lipidici).

I fosfolipidi subiscono un'azione di fosfolipasi A2, che produrrà il lisofosfatidilcolina.

Sali biliari

Processo di emulsione -> FACCIA IDROFOBICA verso il trigliceride (lipidi)

↓ FACCIA IDROFILICA verso l’ambiente acquoso (lume intestinale)

il sale biliare riduce la masserella di grassi in strutture via via più piccole che tendono a stare in

soluzione.

Successivamente rimarrà un monoacilglicerolo che verrà spezzato dalle esterasi in glicerolo e acido

grasso, e quindi di nuovo avverrà la liberazione di molecole semplici (Il processo di digestione dei

lipidi è un processo complesso).

A questo punto le micelle, date dagli acidi grassi semplici, possono entrare nell’enterocita.

↓ Nel core della micella si sono unite tutte le code degli acidi grassi

(idrofobiche), mentre il guscio è composto dalle teste (idrofiliche)

negative che sono rappresentate dai gruppi carbossilici

(nel lume c'è l'acqua).

Nel lume intestinale vengono liberati acidi grassi resi liberi, una molecola di glicerolo (3C) è una di

monoacilglicerolo (3C + 1 acido grasso in posizione 2), che possono superare le cellule che

costituiscono l'epitelio che ricopre il lume.

Una volta assimilate, sono rilasciate all'interno del circolo linfatico per poi passare al circolo

ematico e a tutti i tessuti.

Le pareti dell'intestino presentano delle protuberanze che aumentano la superficie di interazione,

andando a massimizzare la superficie di interazione tra la parte dell'intestino e l'ambiente del

lume, in modo tale che questo processo di assimilazione sia il più efficiente possibile.

In questo modo abbiamo una presenza abbondante di vasi al di sotto dell'epitelio che sono in

grado di essere veicolati a livello dei vari tessuti.

Dovremmo distinguere varie fasi nel processo di assimilazione:

-lipidi che vengono progressivamente degradati a livello del cavo orale;

-poi via via nello stomaco;

-e ancora poi nel dotto intestinale.

Una volta che questi lipidi sono stati illuminati e degradati, supereranno e attraverseranno la

barriera dell'epitelio intestinale e da qui verranno trasferiti al circolo ematico.

Quindi la prima fase è molto importante nel processo di assimilazione ce l'abbiamo a livello

dell'enterocita: sta sulla superficie dell'intestino e rappresenta la prima barriera che lipide, che

viene assimilato attraverso la via esogena, deve attraversare per poi passare nel circolo ematico.

Il trigliceride, come lipide complesso, non può entrare all'interno dell'enterocita, ma deve essere

prima smontato ad acidi grassi e monoacilglicerolo e il monoacilglicerolo deve essere

ulteriormente degradato a acido grasso e glicerolo, che entrano dentro l’enterocita.

Se la catena sarà corta, l'acido grasso potrà entrare liberamente, se l'acido grasso avrà una catena

lunga e complessa, allora questo processo dovrà essere agevolato da delle proteine trasportatrici

specifiche.

Una volta che l'acido grasso si trova dentro l’enterocita, a livello del reticolo endoplasmatico,

avverrà il processo opposto a quello appena descritto, cioè una riesterificazione.

Quindi l'acido grasso verrà di nuovo riconvertito a trigliceride con un processo sequenziale:

-REAZIONE DI ATTIVAZIONE DELL’ACIDO GRASSO -> Adenilazione

Adenilazione: attaccare, al gruppo funzionale del gruppo carbossilico dell'acido grasso, una

molecola prima di AMP e, nella seconda fase, l’AMP viene sostituito dal CoA con la formazione

dell’Acil-CoA e rilascio di AMP

L'acido grasso viene attivato energeticamente per poi essere unito alla molecola del

monoacilglicerolo per formare il trigliceride.

+ + → ~ +

2 − + ~ →

La forma energetica utilizzata è l’ATP, che verrà coniugata all'acido grasso (adenilazione), e l'acido

grasso adenilato reagirà con il coenzima A, sostituendo il gruppo adenile formando l’Acetil-CoA.

↓

Acil~CoA -> forma di acido grasso attivato che può reagire con il 2-monoacilglicerolo per formare

il trigliceride (va indirizzato verso i vari tessuti dell'organismo).

+ ~ →

Il trigliceride, essendo idrofobo, deve essere trasportato nell'ambiente acquoso da una proteina

trasportatrice.

Quindi la strategia è quella di impacchettare questi trigliceridi, questi acidi grassi esterificati, il

colesterolo, all'interno delle lipoproteine:

sulla loro superficie sono presenti tanti fosfolipidi; solo uno strato di fosfolipidi perché all'interno

abbiamo un ambiente completamente idrofobico formato da trigliceridi o colesterolo esterificato.

I chilomicroni sono sintetizzati dall’enterocita e sono responsabili del trasporto dei lipidi di origine

esogena.

Dopo un pasto, il numero di chilomicroni aumenterà, perché rappresenta la quota di lipidi

introdotta attraverso l'alimentazione.

Per funzionare correttamente, il chilomicrone, ma tutte le lipoproteine, hanno anche una quota

proteica: APOE, APOC, APOA, e APOB48 -> sorta di impronta digitale della lipoproteina;

↓

permettono alla lipoproteina di riconoscere i loro tessuti bersaglio.

Questo meccanismo di secrezione di lipoproteine viene utilizzato principalmente per i trigliceridi,

per gli acidi grassi a lunga catena e per il colesterolo.

Possiamo anche avere la liberazione di acidi grassi dall’enterocita ma a catena più corta (un po’

meno idrofobici), che quando vengono rilasciati nel sangue, vengono veicolati attraverso

l'interazione con una proteina specifica che si chiama albumina.

Quantificazione dei lipidi:

nello stato post-assorbitivo il plasma contiene circa 500 mg di lipidi totali di cui circa:

-120 mg di trigliceridi;

-220 mg di colesterolo;

-160 mg di fosfolipidi.

↑

Il processo di degradazione del trigliceride avviene fuori dall'enterocita (ambiente extracellulare).

Abbiamo diversi tipi di lipoproteine:

-lipoproteine di derivazione dall’intestino -> chilomicroni (2% proteine, 85% trigliceridi, fosfolipidi)

(più leggeri);

-lipoproteine derivazione dal fegato: più una lipoproteina e densa più

VLDL -> very low density lipoprotein avrà un contenuto proteico in

↓ rapporto elevato

IDL -> intermediate density lipoprotein (fase di transizione)

↓

LDL -> low density lipoprotein

↓

HDL -> high density lipoprotein

Più una lipoproteina è densa, minore sarà il suo contenuto di lipidi.

Quindi le lipoproteine hanno un numero variabile di lipidi e proteine:

quelle a densità più bassa (più leggere) hanno più lipidi;

quelle a densità maggiore (più pesanti) hanno meno lipidi e più proteine.

Non cambia solo il rapporto tra lipidi e proteine, cambia anche il rapporto tra proteine e tipologie

di lipidi:

-chilomicroni e VLDL -> trasportano trigliceridi 85% e 60%;

-LDL (colesterolo cattivo) -> trigliceridi 6% -> trasportano un contenuto molto elevato di

colesterolo dal fegato ai tessuti;

-HDL -> hanno il ruolo di raccogliere il colesterolo buono in eccesso nel circolo ematico e portarlo

al fegato (trasporta il colesterolo in direzione opposta all’LDL per poter essere rielaborato)

(hanno principalmente proteine).

VIE DI TRASPORTO DELLE LIPOPROTEINE E IL LORO DESTINO

Parte esogena -> del processo di assimilazione dei lipidi di derivazione alimentare.

Partiamo dall’ intestino (1).

Dall'intestino produciamo i chilomicroni (2) che passano prima attraverso la linfa e poi attraverso

il circolo ematico.

Durante il loro viaggio, queste lipoproteine scaricano il loro contenuto grazie