Biochimica 7: metabolismo degli acidi grassi (beta-ossidazione degli acidi grassi, biosintesi degli acidi grassi, regolazione di beta-ossidazione e biosintesi degli acidi grassi, allungamento e desaturazione degli acidi grassi)

METABOLISMO DEGLI ACIDI GRASSI

Gli acidi grassi vengono assunti mediante la dieta, prevalentemente sotto forma di trigliceridi

(triacilgliceroli). Le prime molecole chimiche che i lipidi incontrano nell’organismo sono i sali biliari, che

operano un’emulsione dei grassi al fine di renderli accessibili agli enzimi lipolitici intestinali, i quali sono

idrofili. Le lipasi del lume intestinale scindono i trigliceridi, producendo acidi grassi liberi e

monoacilgliceroli. Queste molecole entrano nelle cellule della mucosa intestinale, in cui sono riconvertiti

in triacilgliceroli poiché essi contribuiscono alla formazione di importanti aggregati lipidici detti

chilomicroni.

Chilomicroni - I chilomicroni sono particelle lipidiche sintetizzate nelle cellule della mucosa intestinale. Essi

sono composti da una parte interna fatta essenzialmente da triacilgliceroli e esteri del colesterolo, da una

superficie esterna formata principalmente da un monostrato fosfolipidico e da molecole di colesterolo in

esso impilate, e da un rivestimento discontinuo esterno, superficialmente rispetto ai fosfolipidi, di

apolipoproteine, ossia proteine dotate di una grossa componente idrofobica.

I chilomicroni si immettono nella circolazione linfatica a livello dei capillari linfatici, e qui una delle

apolipoproteine attiva una lipoproteina-lipasi che attacca i chilomicroni e libera gli acidi grassi e il

glicerolo. Questi ultimi entrano, infine, nei vari tipi di cellule; a seconda del tipo di cellula in cui entrano,

acidi grassi e glicerolo vengono ossidati (ad esempio nelle fibrocellule muscolari) o riconvertiti in

trigliceridi per essere immagazzinati (ad esempio negli adipociti).

Acidi grassi come riserva - I vantaggi della riserva di trigliceridi rispetto a quella di glicogeno sono:

• a parità di massa, l’ossidazione produce più ATP;

• la riserva di grassi ha bisogno di meno idratazione, a differenza di quella di glicogeno che

dev’essere molto idratata.

β-OSSIDAZIONE DEGLI ACIDI GRASSI

Se i trigliceridi degli adipociti sono necessari ai tessuti, gli adipociti stessi, stimolati da alcuni ormoni,

promuovono la loro scissione in acidi grassi + glicerolo con conseguente liberazione. Gli acidi grassi,

essendo idrofobici, non possono viaggiare nella circolazione sanguigna, e così vengono legati dalla

proteina albumina, la principale proteina del siero. L’albumina trasporta gli acidi grassi nel sangue per

cederli, infine, ai tessuti che ne hanno bisogno.

L’utilità più comune degli acidi grassi è la produzione di energia mediante la loro β-ossidazione.

β-ossidazione e glicerolo - Anche il glicerolo proveniente dai trigliceridi, durante la β-ossidazione, viene

sfruttato per produrre energia. Esso viene fosforilato a spese di una molecola di ATP e poi ossidato dalla

glicerolo-3-fosfato-deidrogenasi, con produzione di una molecola di NADH. Il glicerolo-3-fosfato ossidato

diventa gliceraldeide-3-fosfato, la quale può essere utilizzata in due modi: o può immettersi nella via

glicolitica ed essere ossidata a piruvato, oppure può contribuire alla gluconeogenesi, formando fruttosio-

1,6-bisfosfato tramite la reazione inversa dell’aldolasi.

β-ossidazione e acidi grassi - Gli acidi grassi, per essere ossidati e dunque per produrre energia, devono

essere attivati. Il processo di attivazione degli acidi grassi consiste nel legame del coenzima-A all’acido

grasso stesso, catalizzato dall’acil-CoA-sintetasi. Questa reazione prevede la scissione di una molecola di

ATP in AMP + PP͵; in seguito, come spesso accade, il tutto viene reso irreversibile dalla pirofosfatasi che

scinde il pirofosfato in due ortofosfati (P͵ + P͵). La reazione complessiva prevede la spesa di due molecole

di ATP idrolizzate ad AMP e la formazione dell’acil-CoA.

Trasporto dell’acil-CoA nel mitocondrio - Gli enzimi della β-ossidazione si trovano nei mitocondri, dunque

l’acil-CoA prodotto dall’attivazione dell’acido grasso deve entrare nel mitocondrio. Tuttavia, l’acil-CoA non

può oltrepassare la membrana mitocondriale esterna, e così c’è bisogno di un particolare sistema di

trasporto, detto sistema di trasporto della carnitina.

Il primo step del sistema della carnitina prevede una reazione, catalizzata dall’enzima carnitina-acil-

trasferasi-I, che sostituisce il CoA dell’acil-CoA con una molecola di carnitina producendo acil-carnitina +

CoA. L’acil-carnitina può oltrepassare la membrana mitocondriale esterna, così entra nella matrice.

Una volta giunta nella matrice mitocondriale, l’acil-carnitina viene riconvertita in acil-CoA dall’enzima

carnitina-acil-trasferasi-II, che libera una molecola di carnitina libera, che può uscire dal mitocondrio ed

essere disponibile per legare altri gruppi acilici e renderli idonei al trasporto nella matrice mitocondriale.

Acidi grassi saturi a numero pari di atomi di carbonio - La β-ossidazione degli acidi grassi saturi a numero

pari di atomi di carbonio consta di 4 tappe, in ognuna delle quali viene rimossa un’unità bicarboniosa

dall’acido grasso, sotto forma di acetil-CoA. Queste quattro tappe formano un ciclo di β-ossidazione; ma

qual è il numero di cicli? Dipende dal numero di atomi di carbonio dell’acido grasso. Per gli acidi grassi

saturi a numero pari di carbonio il numero di cicli di β-ossidazione è pari alla metà degli atomi di carbonio

- 1. Avremo, dunque, che per l’acido palmitico, a 16 atomi di C, i cicli saranno 7 (16\2 = 8; 8-1 = 7).

Ogni ciclo produce