Assorbimento e digestione dei lipidi

I trigliceridi immagazzinati nel tessuto adiposo devono essere mobilizzati:

le lipasi interne rompono i trigliceridi liberando i singoli acidi grassi che

verranno portati in circolo per essere trasportati ai tessuti (muscolo

scheletrico, cuore e corteccia renale) dove vengono ossidati per per

produrre energia. Questi singoli acidi grassi si legano a una proteina di

trasporto del sangue: l’albumina, che li trasporta dove è necessario. È

una proteina molto abbondante, ed è una proteina aspecifica, cioè

trasporta diverse varietà di molecole tra cui gli accidi grassi.

Quindi il sistema di mobilizzazione una volta immagazzinati negli adipociti

è controllato dai processi di signalin.

Gli ormoni adrenalina e glucagone, secreti in risposta a una bassa

concentrazione di glucosio nel sangue attivano l’adenilil ciclasi della

membrana degli adipociti, che produce il secondo messaggero cAMP che

attiva la PKA. attivata

La lipasi degli adipociti è (fosforilata dalla PKA) quando è

necessaria energia la carica energetica è bassa adrenalina

⟹ ⟹

la lipasi degrada i lipidi e li manda per esempio al tessuto muscolare

⟹

per la contrazione perilipine.

A livello della superficie degli adipociti si trovano una serie di proteine di membrana, le

Quando queste vengono fosforilate dalla PKA si forma un complesso di interazione con la lipasi

ormone sensibile fosforilata e il sistema si attiva per far avvenire la degradazione.

Quindi la PKA fosforila le perilipine e la

lipasi ormone sensibile ⟹

completamente attivata.

Le perilipine normalmente non sono

fosforilate e sono legate agli attivatori

degli enzimi che sintetizzano i trigliceridi

(ATGL) e vengono immagazzinati.

Quando invece ho bisogno di energia e

non sto mangiando, mobilizzo le riserve di

lipidi: PKA fosforila sia le pirilipine che le

lipasi e quindi degrado le mie riserve

energetiche.

Una volta degradati i trigliceridi ciò che rimane è lo scheletro del glicerolo, che

viene usato come fonte di energia nella glicolisi oppure per la sintesi del

glucosio nella gluconeogenesi. Per essere mandato nella glicolisi il glicerolo

dev’essere attivato da una glicerolo chinasi che lo fosforila. Si forma glicerolo-

3-fosfato, viene ossidato a diidrossiacetone fosfato a spese del NAD grazie all’enzima glicerolo-3-fosfato

deidrogenasi. L’enzima trioso fosfato isomerasi converte questo composto in gliceraldeide-3-fosfato, che

viene ossidata nella via glicolitica. Nelle cellule animali gli enzimi coinvolti nell’ossidazione

degli acidi grassi si trovano nel mitocondrio, perciò gli acidi

grassi, per produrre energia, devono entrare nel

mitocondrio. Devono quindi essere immediatamente attivati

acilCoA.

con il CoA: si forma un tioestere, Il CoA lo

possediamo perché è la vitamina B5. L’enzima che opera questa reazione è l’acil-CoA sintetasi che

catalizza la formazione di un legame tioestere tra il gruppo carbossilico dell’acido grasso e il gruppo tiolico

del CoA, contemporaneamente l’ATP si scinde in AMP e PPi.

Questa reazione avviene per 3 motivi importanti:

1. Attivo l’acido grasso formo un legame altamente energetico

→

2. Blocco la carica negativa evito il fatto che la molecola si possa comportare da tensioattivo

→

(potenziale pericoloso per la stabilità delle membrane)

3. Aumento la solubilità della molecola

Per essere utilizzato, l’acido grasso attivato dev’essere trasportato nel mitocondrio attraverso un sistema di

navetta: dev’essere legato al gruppo

carnitina,

ossidrilico della formando acil-

carnitina. Questa transesterificazione è

carnitina aciltransferasi I

catalizzata dalla

presente sulla membrana mitocondriale

esterna. L’estere acil-carnitina attraversa la

membrana mitocondriale interna. Dopodichè

il gruppo acilico viene trasferito

enzimaticamente dalla carnitina ad una

molecola di CoA libera presente nella

matrice mitocondriale si forma

→

nuovamente il legame tioestere.

A questo punto l’acido grasso nel mitocondrio può essere degradato per liberare energia. Il processo di

degradazione degli acidi grassi è un processo di ossidazione.

Tutti gli acidi grassi saturi a numero di carbonio pari seguono un processo di degradazione ossidandoli,

quindi formando composti che liberino energia. L’acido palmitico (C16) è il lipide più comune.

ossidazione

Questo processo viene chiamato degli acidi grassi, perché sul carbonio avvengono molte

β β

O

reazioni. Il processo di degradazione dei lipidi avviene solo in presenza di . La -ox avviene nel

β

2

mitocon. I reazione: reaz reversibile

deidrogenazione che produce un doppio legame tra gli atomi di

acilCoA deidrogenasi.

carbonio e , catalizzata dall’enzima

α β

L’acido palmitico si ossida a spese del FAD che diventa

, il quale viene donato all’ubichinone che diventa

FADH 2

ubichinolo nella fosforilazione ossidativa. Il doppio legame

trans,

appena formato è nella configurazione mentre gli acidi

grassi presenti in natura normalmente hanno il doppio legame

cis

nella conformazione l’acilCoA deidrogenasi forma solo

⟹

trans.

doppi legami

Questa prima reazione è catalizzata da tre isozimi dell’acilCoA

deidrogenasi, ciascuno specifico per la lunghezza della catena

dell’acido grasso.

II reazione: reaz irreversibile

Viene aggiunta al doppio legame del prodotto una molecola d’acqua, formando composto

idratasi.

idrossilato ( -idrossiacil-CoA) ad opera di un enzima Dei due stereoisomeri che si possono

β

ottenere se ne forma solo uno (L- -idrossiacil-CoA) enzima stereoselettivo.

⟹

β

III reazione: questo composto idrossilato viene ulteriormente ossidato sul gruppo OH sul C a

β

gruppo cheto, si forma -chetoacilCoA, grazie a una deidrogenasi NAD dipendente. Il NADH

β

formato verrà mandato a produrre elettroni nella catena respiratoria.

IV reazione: questo composto cheto reagisce con una molecola di

CoA libero, staccando un frammento a 2 atomi di C sotto forma di

acetilCoA dalla regione carbossiterminale dell’acido grasso. Si forma

un acido grasso con 2C in meno; questo acetilCoA è quello che verrà

tiolasi.

mandato nel ciclo di Krebs. La reazione è catalizzata da una

I cicli di ossidazione possono continuare finchè l’acido grasso non è

β

completamente ossidato ad acetil CoA e contemporaneamente si sono

formati coenzimi ridotti.

la ossidazione ha come scopo quello di produrre coenzimi ridotti.

⟹ β

Dalla degradazione degli acidi grassi si produce una grande maggiore quantità di energia rispetto alla

degradazione dei lipidi, lo svantaggio è la lunghezza del processo.

Nel caso degli acidi insaturi:

Per la ossidazione degli acidi grassi insaturi sono necessari altri due enzimi: una isomerasi e una

β cis:

reduttasi. Negli acidi grassi insaturi spesso i doppi legami sono di tipo

trans

- Caso 1: il doppio legame è ed è in una posizione corretta (tra C2 e C3) può entrare

→

direttamente nella ossidazione

β cis

- Caso 2: il doppio legame è ed è in posizione corretta (tra C2 e C3) la ossidazione viene

→ β

cis.

bloccata perché l’enzima non riconosce i doppi legami In questo caso intervengono delle

cis trans

isomerasi che trasformano l’isomero in in modo che il composto possa proseguire nella β

ossidazione. trans

- Caso 3: il doppio legame è ma non è in posizione corretta intervengono delle isomerasi che

→

spostano il doppio legame insaturando la posizione sbagliata e saturando quella corretta.

cis

- Caso 4: il doppio legame è e non è in posizione corretta intervengono sia le isomerasi che le

→

reduttasi.

Nel caso di acidi grassi a catena dispari:

Avviene la ossidazione normale ma alla fine viene prodotto, oltre all’acetilCoA, anche un C3, il

β propionilCoA (acido propionico attivato). L’acetilCoA viene poi

ossidato nel ciclo di Krebs.

Il proprionilCoA acquista un C, da C3 passa a C4, grazie ad una

carbossilasi che lavora con la biotina come cofattore e formando lo

stereoisomero D del metilmalonilCoA. La formazione di questo

intermedio richiede energia, fornita dalla scissione dell’ATP in ADP e

Pi.

Reazione stereoselettiva (solo stereoisomero D)

→

Questa molecola viene convertita nello stereoisomero L (L-

epimerasi.

metilmalonilCoA) da un enzima chiamato L’isomero L va

incontro a un riarrangiamento formando succinilCoA, che entra nel

mutasi

ciclo di Krebs. Questo riarrangiamento è catalizzato da una

che ha come cofattore la vitamina B12 (nel gruppo eme c’è il cobalto

al posto del ferro).

grasso volatile”

Il propionato è un “acido prodotto dal metabolismo ruminale. È la prima fonte di glucosio

dei ruminanti attraverso la gluconeogenesi.

Propionato (da rumine) propionilCoA succinilCoA ossalacetato Glucosio

⟹ ⟹ ⟹ ⟹ ⟹ ⟹ ⟹

Regolazione della -ox degli acidi grassi

β

MalonilCoA citosol (primo intermedio della biosintesi degli acidi grassi) inibisce l’ingresso di AcilCoA nei

→

mitocondri

Insulina [MalonilCoA] -ox AG (inibita)

↑ ⟹ ↑ ⟹ ↓ β

Glucagone [MalonilCoA] -ox AG

↑ ⟹ ↓ ⟹ ↑ β

Nel mitocondrio:

[AcetilCoA] e rapporto [NADH]/[NAD] inibiscono la -ox AG

↑ ↑ ⟹ β La coordinazione del

metabolismo degli acidi grassi è

operata da due enzimi: l’acetil-

CoA carbossilasi (ACC), il

primo enzima nella sintesi degli

carnitina

acidi grassi, e la

aciltransferasi I, che determina il

trasporto di acidi grassi nel

mitocondrio per la ossidazione.

β

Il Malonil-CoA che si forma per

carbossilazione a partire da una

molecola di acetil-CoA ad opera

dell’enzima acetil-CoA carbossilasi (primo enzima della biosintesi). Alte concentrazioni di malonil-CoA

carnitina aciltransferasi I

blocca l’enzima blocca il passaggio degli acidi grassi nel mitocondrio

⟹ ⟹

blocca la -ox e ne favorisce la biosintesi.

β

Acetil-CoA carbossilasi (ACC):

- Forma attiva non fosforilata

→

- Forma inattiva fosforilata

→

Pasto ad alto contenuto di carboidrati innalza il livello di glucosio nel sangue rilascio di insulina

⟹ ⟹ ⟹

la proteina fosfatasi insulino-dipendente defosforila ACC attivandola ACC catalizza la formazione di

⟹

malonilCoA il malonilCoA inibisce la carnitina aciltransferasi I, impedendo l&rsqu