Biochimica

TIMIDILATO

al posto dell'uracile il DNA utilizza la timina, sintetizzata a partire da

• dUMP

la via inizia con la formazione di dUTP che si ha:

• sia per deamminazione del dCTP(deamminasi)

◦ sia per fosforilazione del dUDP(nucleoside difosfato chinasi)

◦

dUTP-->dUMP (dUTPasi)

• dUMP-->dTMP (timidilato sintasi)-->dTTP

• per questa reazione viene utilizzato l'N5,N10-metilen-tetraidrofolato,

• che viene convertito a diidrofolato

diidrofolato--> tetraidrofolato (diidrofolato riduttasi) con ossidazione di

• NADPH+H--> NADP

il tetraidrofolato +serina--> N5,N10-metilen-tetraidrofolato + glicina

• in questo metabolismo si ha una inibizione enzimatica irreversibile sulla

• timidilato sintasi e la diidrofolato riduttasi

BIOSINTESI di NUCLEOTIDI tramite le VIE di RECUPERO

molto attive nel cervello

• le basi pirimidiniche e puriniche libere si formano costantemente nelle

• cellule durante la degradazione dei nucleotidi

adenina + PRPP --> adenilato + PPi (adenilfosforibosiltransferasi)

ipoxantina (adenina deamminata)+ PRPP --> inosinato + PPi (HGPRT)

guanina + PRPP--> guanilato + Ppi (HGPRT)

sindrome di Lesch-Nyhan, dovuta alla carenza dell'enzima ipoxantina-

• guanina fosforbosiltransferasi (HGPRT) = disordine neurologico,

autolesionismo incontrollabile

livelli di acidi urici alti nel sangue (GOTTA)--> sintesi de novo di

▪ nucleotidi purinici incontrollata (20x) e degradazione

aumento cellulare dei livelli di PRPP

▪ incapacità di mantenere i livelli di IMP e GMP tramite le vie di

▪ recupero

DEGRADAZIONE DEI NUCLEOTIDI

NMP--> nucleoside + Pi (nucleotidasi)

• nucleosidi--> base + zucchero (nucleosidasi)

• basi puriniche--> acido urico

• basi pirimidiniche:

• gruppo amminico--> urea

▪ scheletro carbonioso--> β-alanina

▪

BIOSINTESI DEI LIPIDI

principali fonti energetiche e costitutenti mebrane plasmatiche

• avviene nel fegato e negli adipocit (anche ghiandole mammarie)

• de novo

definita sintesi (liponeogenesi)

•

CITOSOL: sintesi degli acidi grassi (tappe iniziali di steroli) e produzione di

NADPH

R.E.: sintesi di fosfolipidi, steroli, allungamento e insaturazione degli acidi

grassi

MITOCONDRI: ossidazione acidi grassi, produzione di acetil-CoA, sintesi corpi

chetonici, allungamento acidi grassi

(nelle PIANTE il R.E. svolge le stesse funzioni, i cloroplasti sintetizzano gli

acidi graai e producono NADPH e ATP, nei perossisomi ha sede l'ossidazione

degli acidi grassi)

NADPH è l'agente riducente della biosintesi, è generato principalmente nella

via del pentosio fosfato e nella reazione che avviene nel ciclo di fissazione del C

nelle piante:

malato--> piruvato + NADPH grazie all'enzima malico

ACETIL-CoA è il punto di partenza della biosintesi, arriva dall’ossidazione del

piruvato e dal catabolismo dello scheletro carbonioso degli amminoacidi.

L’acetil-CoA che deriva dall’ossidazione degli acidi grassi non è una fonte di

atomi di C per la sintesi di acidi grassi in quanto le due vie sono regolate in

modo coordinato e complementare.

La membrana mitocondriale interna è impermeabile all’acetil-CoA.

FORMAZIONE DELLA MALONIL-CoA

processo irreversibile catalizzato dall'acetil-CoA carbossilasi = singolo

• polipeptide contenente un gruppo prosteico (biotina) legato

covalentemente al residuo di Lys

acetil-CoA + ione carbonato + ATP --> malonil-CoA + H2O + ADP + Pi

•

1. gruppo carbossilico del carbonato trasferito alla biotina

2. biotina trasferisce il gruppo all'acetil-CoA (rende carbonio metilenico

fortemente nucleofilo)

animali non sono in grado di convertire gli acidi grassi in glucosio poichè

• acetil-CoA non può essere riconvertito in piruvato (piante possono)

acetil-CoA è il punto di partenza della biosintesi, quindi ogni sostanza (aa

• e glucidi) capace di trasformarsi in essa è un potenziale precursone degli

acidi grassi

i glucidi vengono trasformati in grassi quando si satura il glicogeno (400-

• 500g)

BIOSINTESI DEGLI ACIDI GRASSI

seequenza di 4 tappe che si ripetono, ogni ripetizione allunga la catena di

• 2C

agente riducente è il NADPH , i druppi attivatori sono 2 gruppi -SH legati

• a due proteine

sinstema multienzimatico = acido grasso sintasi 1 (il 2 si trova in piante

• e batteri)

singola catena polipeptidica multifunzionale con 6 domini, ognuno

▪ con sito attivo--> catalizza 7 reazioni differenti

si trova nel citosol

▪ 6 domini: MAT-ACP-KS-KR-DH-ER

▪ produce un singolo prodotto e non vengono formati/rilasciati

▪ intermedi

il prodotto finale a 16 C abbandonerà il ciclo: C15-C16 costituiti da

▪ metilico e carbossilico dell acetil-CoA, il resto della catena è

costituito dalla formazione malonil-CoA

il gruppo acetilico dell'acetil-coA viene trasferito al ACP (malonil/acetil-CoA-

ACP trasferasi MAT )

il gruppo malonilico viene trasferito alla KS presso il gruppo Cys-SH

(malonil/acetil-CoA-ACP trasferasi MAT)

I gruppi tiolici (-SH) sono ora caricati coi 2 gruppi acetilici e malonilici in forma

attivata

1. CONDENSAZIONE: KS trasferisce il gruppo acetilico che si trova nel

suo sito attivo al gruppo malonilico dell'-SH dell ACP formando

acetoacetil-ACP, processo esoergonico

2. RIDUZIONE: KR riduce il gruppo carbonilico--> D-β-idrossibutirrile.

Donatore di elettroni è il NADPH

3. DEIDRATAZIONE: DH rimuove una molecola di H2O creando un doppio

legame --> trans-Δ2-butenoil-ACP

4. RIDUZIONE: ER riduce il doppio legame--> butirril-ACP.

Donatore di elettroni è il NADPH

----------------------------------------------------------------------------------------

5. gruppo butirrilico trasferito al -SH del KS

6. ora un altro malonile viene trasferito sull'-SH del ACP che condensa con

il gruppo butirrilico

PRODOTTO: acile a 6C legato covalentemente all' -SH dell'ACP

per produrre palmitato saturo a 16C necessari 7 cicli

• palmitato viene staccato dall'ACP grazie alla tioesterasi TE presente nel

• complesso enzimatico (idrolisi)

REAZIONE COMPLESSIVA

8 acetil-CoA + 7 ATP + 14 NADPH + 14H--> palmitato + 8 CoA + 7ADP + 7Pi +

14 NADP + 6 H2O

eccesso di glicosio-->eccesso di piruvato--> citrato-->acetil-CoA--> eccesso

produzione di acidi grassi

REGOLAZIONE BIOSINTESI

Inibizione allosterica su acetil-CoA carbossilasi:

attivatore: citrato

▪ quando ATP e acetil-CoA aumentano nel mitocondrio, citrato viene

esportato, diventa precursore dell'acetil-coA citosolico e attiva

l'acetil-CoA carbossilasi

inibitore: acidi grassi (Palmitil-CoA)

▪

Modificazione covalente-ormonale:

glucagone e adrenalina: danno il via alla fosforilazione che inattiva

▪ enzima --> sintesi acidi grassi bloccata

insulina attiva le fosfatasi che defosforilano l'enzima attivandolo

▪ --> malonil-CoA viene prodotta e va a inibire l'enzima carnitina acil

transferasi 1

BIOSINTESI ACIDI GRASSI A CATENA LUNGA

palmitato può essere allungato a stearato (18C) o più tramite il sistema di

• allungamento degli acidi grassi (nel REL)

CoA è il donatore di gruppi acili

• molonil-CoA è il donatore di gruppi bicarboniosi

• meccanismo analogo a quello della biosintesi del palmitato

•

BIOSINTESI ACIDI GRASSI INSATURI (INSATURAZIONE DEI SATURI)

palmitato e stearato sono i precursori del palmitoleato (16:1 delta 9) e

• dell'oleato (18:delta 9), che hanno doppio legame cis

acil-CoA-desaturasi introduce il doppio legame attr. reazione ossidativa

• reazioni avvengono sulla parte interna della membrana del REL

• i due substrati di questo enzima sono l'acido grasso e il NADH o

• NADPH--> vengono rimossi da entrambi simultaneamente 2 elettroni

ACIDI GRASSI ESSENZIALI

mammiferi non possono introdurre doppi legami tra C10 e CH3 terminale

• linoleato (18:2 delta 9,12) e a-linoleato (18:3 delta 9,12,15) non possono

• essere sintetizzati dai mammiferi , nelle piante si

acidi grassi essenziali = linoleato e a-linoleato, precursori di molte

• biomolecole, devono essere assunti attr. materiale vegetale

a-linoleato: precursore γ-linoleato, precursore di arachidonato, che

• produce :

prostaglandine

▪ trombossani

▪ leucotrieni

▪

BIOSINTESI DI TRIGLICERIDI

acidi grassi, assunti o sintetizzati, hanno due posibili vie: formazione di

• trigliceridi per fnz riserva, o formazione di fosfolipidi per fnz

strutturale

uomo di 70kg può conservare ca 15kg di trigliceridi

• le due vie hanno lo stesso punto di partenza: formazione di esteri del

• glicerolo con acidi grassi

infatti le due vie hanno 2 precursori: acil-CoA e glicerolo-3P

• glicerolo-3P--> si forma nel citosol a partire da diidrossi acetone fosfato,

• un intermedio glicolitico,(glicerolo 3P deidrogenasi) e in piccole quantità

dal glicerolo di fegato e reni che viene fosforilato da glicerolo chinasi

acil-CoA deriva dagli acidi grassi grazie alla catalisi dell'acil-CoA

• sintetasi

1. glicerolo 3-P + acil-CoA --> acido fosfatidico (può essere convertito in

trigliceride o in glicerofosfolipide)

enzima: aciltransferasi: trasferimento di acil-CoA attraverso legame

estere

2. acido fosfatidico--> 1,2-diacilglicerolo

enzima: fosfatasi dell'acido fosfatidico

3. 1,2-diacilglicerolo --> triacilglicerolo

enzima: aciltransferasi

1. acido fosfatidico--> glicerofosfolipide mediante l'attacco della

testa polare (serina , colina , etanolammina,

(fosfatidilserina) (fosfatidilcolina)

inositolo):

strategia 1: usata dai batteri e cellule eucariote

▪ diacilglicerolo viene attivato con CDP , poi gruppo P subisce

attacco nucleofilo dell'ossidrile legato alla testa polare

strategia 2: usata solo dalle cellule eucariote

▪ testa polare viene attivata con CDP, poi gruppo P subisce

attacco elettrofilo dell'ossidrile del diacilglicerolo

BIOSINTESI del COLESTEROLO

ruoli: componente delle membrane cellulari

▪ precursore di ormoni steroidei

▪ precursore acidi biliari

▪

è l'unico sterolo sintetizzato dai mammiferi, non è richiesto assumerlo

• dalla dieta dal momento che viene sintetizzato a partire da precursori

semplici

struttura a 4 anelli fusi che formano il nucleo steroideo

• atomi di carbonio derivano da un unico precursore: acetato

• unità isopreniche = intermedi essenziali della via biosintetica (precursori

• anche di altri lipidi)

richiede:

Acetil-CoA derivata dalla ossidazione