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Biochimica Generale Mod.1 (Teoria Secondo Parziale)

Teoria secondo parziale di Biochimica generale, Unimi, STAL basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. Bonomi dell’università degli Studi di Milano - Unimi, facoltà di Agraria, Corso di laurea in scienze e tecnologie alimentari. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Biochimica generale docente Prof. F. Bonomi

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ESTRATTO DOCUMENTO

Successivamente il

FADH2 deve essere riportato nella forma OSSIDATA,

USO IL NAD+,

Formando NADH nel mitocondrio.

La VITAMINA B2 può dare ORIGINE a 2 COFATTORI:

1. FLAVIN-MONO-NUCLEOTIDE [FMN]

2. FAVIN-ADENIN-DINUCLEOTIDE [FAD]

Il FAD è molto VERSATILE perché può:

- PRENDERE ELETTRONI

E’ FACILMENTE RIOSSIDABILE,

- da parte di altri nucleotidi

- CEDERE ELETTRONI,

a molte specie molecolari

CICLO DI KREBS.

IL CICLO DEGLI ACIDI TRICARBOSSILICI [ANCHE DETTO CICLO DEL CITRATO O CICLO DI

KREBS] NEGLI EUCARIOTI AVVIENE NELLA MATRICIE MITOCONDRIALE.

LA CONDENSAZIONE TRA AcCoA E OSSALACETATO E’ UN CLASSICO ESEMPIO DI ATTACCO

NUCLEOFILO SU UN CARBONILE DA PARTE DI UN CARBANIONE.

IL CARBANIONE VIENE FORMATO QUANDO UN RESIDUO AMMINOACIDICO AL SITO

CATALITICO DELL’ENZIMA SOTTRAE UN PROTONE DAL METILE DEL GRUPPO ACETATO IN

ACETIL CoA.

LA REAZIONE E’ AIUTATA TERMODINAMICAMENTE DALLA CONCOMITANTE ROTTURA DEL

LEGAME TIOESTERE [ALTOENERGETICO] NEL ACETIL-CoA.

PRIMA REAZIONE.

CONDENSAZIONE DEL CoA-S CON OSSALACETATO

Al fine di ottenere:

CITRATO.

CATALIZZATORE della reazione:

CITRATO-SINTETASI.

[La spinta TERMODINAMICA all’avvenimento della reazione è data dalla:

ROTTURA DEL LEGAME TIOESTERE ALTOENERGETICO.]

Il CoA torna DISPONIBILE nella forma

TIOLO LIBERA.

Il CITRATO E’ UN EFFICIENTE CHELANTE.

Successivamente.

IL CITRATO viene

ISOMERIZZATO.

Spostata la FUNZIONE OSSIDRILICA dal C CENTRALE AL C LATERALE.

L’INTERMEDIO DI REAZIONE è:

ACIDO ACOTINICO [ACONITATO].

Esso presenta un’INSATURAZIONE dovuta alla perdita di una molecola di acqua,

Che poi riacquista nel:

ISOCITRATO.

L’ISOMERIZZAZIONE CITRATO-ISOCITRATO PASSA ATTRAVERSO LA FORMAZIONE DI CIS-

INTRODUCE UN CENTRO CHIRALE NELL’ACIDO TRICARBOSSILICO

ACONIATO E RISULTANTE.

Da una molecola NON CHIRALE

[CITRATO]

OTTENIAMO

Una molecola CHIRALE

[ISOCITRATO].

L’ENZIMA che permette tale reazione è:

ACOLITASI.

PRESENTA un CENTRO DI REAZIONE detto:

CENTRO A 4 FERRIU E A 4 ZOLFI.

SERVE ad ASSICURARE che il prodotto abbia la giusta CHIRALITA’.

Il CITRATO si LEGA ad un Fe,

QUESTO FERRO E’ RESPONSABILE DELLA CHIRALITA’

mentre gli altri Fe,

Sono UNITI all’enzima tramite

CISTEINE.

IL CITRATO E’ UNA MOLECOLA PROCHIRALE:

DIVENTA CHIRALE PER SOSTITUZIONE DI UN GRUPPO.

IL SITO ATTIVO DELL’ACONIASI CONTIENE UN CLUSTER 4Fe4S: UNO DEGLI ATOMI DI

FERRO CONTRIBUISCE AD ORIENTARE LA MOLECOLA DI CITRATO.

IL CITRATO E’ UNA MOLECOLA PROCHIRALE.

OSSIDA POI IL GRUPPO ALCOLICO DELL’ISOCITRATO AL

UNA MOLECOLA DI NAD+

CORRISPONDENTE CHETONE INSTABILE E PERDE CO2 FORMANDO ALFA-CHETO-

GLUTARATO.

Poi.

ISOCITRATO subisce una

DECARBOSSILAZIONE OSSIDATIVA

Ad ottenere:

ALFA-CHETO-GLUTARATO.

L’ENZIMA E’:

ISOCITRATO-DEIDROGENASI.

Nella reazione:

- Viene PRODOTTA CO2

- NAD+ si RIDUCE a NADH

Successivamente.

ALFA-CHETO-GLUTARATO

è aggredito dalla.

ALFA-CHETO-GLUTARATO-DEIDROGENASI.

Complesso multi- enzimatico che funziona similmente alla PIRUVICO DEIDROGENASI.

AVVIENE quindi la:

DECARBOSSILAZIONE OSSIDATIVA,

dell’ ALFA-CHETO-GLUTARATO

per OTTENERE:

SUCCINIL-CoA e CO2.

L’ENERGIA liberata dall’OSSIDAZIONE dell’ ALFA-CHETO-GLUTARATO è

CONSERVATA mediante la formazione del legame:

TIOESTERE del SUCCINI-CoA

che è ad alta energia.

Produco anche NADH.

IL MECCANISMO DI AZIONE DELLA aCGdh NELLA REAZIONE SUCCESSIVA DEL CICLO DI

KREBS E’ SIMILE A QUELLO DELLA PIRUVICO DEIDROGENASI, E USA GLI STESSI

COFATTORI: GLI STEP DI DECARBOSSILAZIONE E OSSIDAZIONE SONO ANCHE QUI

ASSOCIATI ALLA FORMAZIONE DI UN TIOESTERE.

RECUPERANO L’ENERGIA NEL LEGAME TIOESTERE

LE FASI SUCCESSIVE DEL CICLO,

[FORMANDO GTP] E OSSIDANO GLI ACIDI DICARBOSSILICI COSI FORMATI FINO AD

OSSALACETATO [OAA]

Reazione successiva.

FORMAZIONE DI SUCCINATO.

Necessito di una

CHINASI.

In questa reazione viene IDROLIZZATO IL LEGAME TIOESTERE

del SUCCINIL-CoA e

SI LIBERA

CoA-SH.

L’ENERGIA CHE SI LIBERA VIENE RECUPERATA PER:

FOSFORILARE A LIVELLO DI SUBSTRATO.

Da cui si FORMA:

GTP [NUCLEOTIDE-TRI-FOSFATO]

Da GDP + Pi

A questo punto.

OSSIDAZIONE DEL SUCCINATO a dare:

FUMARATO.

Grazie alla:

SUCCINATO-DEIDROGENASI.

Questo ENZIMA ha delle CARATTERISTICHE:

1. Ha come AGENTE OSSIDANTE il FAD [e non il NAD]

NON E’ MOBILE NELLA MATRICE MITOCONDRIALE,

2. a differenza degli altri enzimi,

ma è una PROTEINA INTEGRALE DI MEMBRANA

DI REGOLAZIONE PIU’ IMPORTANTI DEL CICLO DI KREBS.

3. Uno dei PUNTI Il SUCCINATO è OSSIDATO in maniera

STEROSPECIFICA

a DARE

FUMARATO

in conformazione

TRANS.

La conformazione CIS NON ESISTE in natura.

HA un ALTRO nome che è:

ACIDO MALEICO, utilizzato nelle industrie delle vernici.

LA SUCCINATO DEIDROGENASI E’ L’UNICO ENZIMA DEL CICLO DI KREBS AD ESSERE UNA

PROTEINA INTEGRALE INFISSA NELLA MEMBRANA INTERNA DEL MITOCONDRIO.

SI NOTI CHE TUTTI I DOPPI LEGAMI FORMATI DA DEIDROGENASI FLAVINICHE SONO

ESCLUSIVAMENTE NELLA OCNFORMAZIONE TRANS.

QUESTO FATTO CONDIZIONA LA CHIRALITA’ DEL COMPOSTO OTTENUTO POI PER AZIONE

DELL’ENZIMA ENOLASI,CHE AGGIUNGE UNA MOLECOLA DI ACQUA AL DOPPIO LEGAME

TRANS DEL FUMARATO.

Il FUMARATO viene

IDRATATO

e SI FORMA:

MALATO.

L’ENZIMA E’:

FUMARATO-IDRATASI.

MALATO viene

OSSIDATO

a

OSSAL-ACETATO

Grazie all’ENZIMA

MALATO-DEIDROGENASI.

Il ciclo di Krebs [o dell’acido citrico] è terminato.

Il ciclo di Krebs, fa avvenire l’OSSIDAZIONE DELL’ACETILCoA a CO2, e PRODUCE:

- 1 MOLECOLA DI GTP

- 1 MOLECOLA DI FADH2 [Succinato-deidrogenasi]

- 3 MOLECOLE DI NADH [1. Isocitrato deidrogenasi, 2.a-cheto-glutarato deidrogenasi,

3. Malico deidrogenasi]

[A CUI VANNO AGGIUNTE:

- LA MOLECOLA DI CO2

- LA MOLECOLA DI NADH [4. Piruvico deidrogenasi]

PRODOTTE NELL’OSSIDAZIONE DEL PIRUVATO AD AcCoA]

Totale 4 NADH.

IL CICLO DI KREBS E’ REGOLATO SIA DALLA TAPPA DI INGRESSO [LA FORMAZIONE DI

ACETILCoA A PARTIRE DA PIRUVATO] CHE IN QUELLE SUCCESSIVE.

L’OSSALACETATO, CHE NON PUO’ USCIRE DAL MITOCONDRIO NON AVENDO UN

TRASPOSRTATORE SPECIFICO, AGISCE DA POTENTE INIBITORE DELLA SUCCINATO

DEIDROGENASI.

IL CICLO DI KREBS RACCOGLIE COMPOSTI PROVENIENTI DA DIVERSE VIE METABOLICHE.

ANCHE LE FUNZIONI ANAPLEROTICHE DEL CICLO DI KREBS SONO NUMEROSE ED

IMPORTANTI:

DAI SUOI INTERMEDI HANNO ORIGINE MOLTE MOLECOLE INDISPENSABILI.

Il ciclo di Krebs,

raccoglie composti provenienti da numerosi vie metaboliche e ha diverse funzioni anaplerotiche,

ovvero

FORNISCE DIVERSI INTERMEDI ANABOLICI:

Ad ES. ISOCITRATO-LIASI è un ENZIMA che produce GLIOSSILATO partendo da ISOCITATO.

SOLO nelle piante è presente un secondo ENZIMA che

CONDENSA il GLIOSSILATO con AcCoA

formando

ACIDO MALICO.

L’ENZIMA E’ MALICO-SINTETASI.

IL MALATO PUO’ USCIRE DAL MITOCONDRIO E VENIRE OSSIDATO A DARE PEP.

TRASPORTO DEGLI ELETTRONI

LE MODALITA’ DI REGOLAZIONE DEGLI EVENTI DI OSSIDAZIONE AEROBIA DEL

PIRUVATO.

La PIRUVICO-DEIDROGENASI, è REGOLATA DA:

- 3 EFFETTORI NEGATIVI :

AcCoA, NADH, ATP

- POSITIVAMENTE:

AMP

SCENDENDO nel ciclo ho ALTRI PUNTI DI REGOLAZIONE:

A LIVELLO DELL’ ISOCITRATO-DEIDROGENASI,

1. la REAZIONE è

INIBITA da: NADH

STIMOLATA da: ATP.

A LIVELLO DELL’ A-CHETO-DEIDROGENASI,

2.

CONTROLLO ALLOSTERICO da parte DEI PRODOTTI.

INIBITA da: SUCCINIL-CoA e NADH.

3. A LIVELLO DELLA MALICO- DEIDROGENASI,

INIBIZIONE da parte DEI PRODOTTI.

INIBITA da: OSSAL-ACETATO e NADH

A LIVELLO DELL’OSSAL-ACETATO.

4. Molecola che permette:

INGRESSO DELL’AcCoA nel ciclo di Krebs.

SE NON PRESENTE NON INIZIA il ciclo di Krebs;

SE PRESENTE IN ELEVATE QUANTITA’ il FLUSSO SI FERMA.

OSSAL-ACETATO E SUCCINIL-CoA NON POSSONO USCIRE DAL MITOCONDRIO.

SI LEGA alla SUCCINATO-DEIDROGENASI,

IMPEDISCE AL FAD+ di fungere DA OSSIDANTE,

BLOCCANDO il ciclo di Krebs.

E’ UN POTENTE EFFETTORE NEGATIVO DEL SUCCINATO-DEIDROGENASI.

LA CATENA RESPIRATORIA MITOCONDRIALE [NELLA MEMBRANA INTERNA] USA

L’OSSIGENO MOLECOLARE PER RIGENERARE NELLA FORMA OSSIDATA I COFATTORI

RIDOTTI [NADH E FADH2] GENERATI DALLE REAZIONI DI OSSIDAZIONE ASSOCIATE AL

CICLO DI KREBS. QUESTA OSSIDAZIONE E’ ACCOPPIATA ALLA PRODUZIONE DI ENERGIA

SOTTOFORMA DI ATP, IN UN PROCESSO NOTO COME FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA.

L’ENERGIA DERIVANTE DAL PROCESSO DI OSSIDAZIONE VIENE CONVERTITA IN ENERGIA

POTENZIALE, E POI IN ENERGIA CHIMICA SOTTOFORMA DI ATP.

Fino ad ora si è assistito a una produzione di energia esigua MA ce ne bisogno di altra.

RICAVO L’ENERGIA SFRUTTANDO LA DIFFERENZA DI POTENZIALE ELETTROCHIMICO

CHE ESISTE TRA:

NADH [CON POTENZIALE ELETTROCHIMICO BASSO]

e

O2 [CON POTENZIALE ELETTROCHIMICO ALTO]

Convertire energia “elettrica” in energia chimica (e viceversa): l’equazione di Nerst

ΔG ΔE

= - nF

n= N di elettroni

F= fattore di conversione

ΔE= differenza di potenziale tra l’agente ossidante e l’agente riducente.

ΔG ΔE

= - nF = -2 * 8.3 * (0.8-(-0.32)) = circa -200 kJ

L’OSSIDAZIONE dei cofattori NADH

avviene ad opera

dell’OSSIGENO MOLECOLARE

in un processo detto:

FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA.

[SINTESI DI ATP IN SEGUITO A TRASFERIMENTO DI ELETTRONI SOTTRATTI DURANTE

L’OSSIDAZIONE]

Simultaneamente si PRODUCONO ATP. [circa 5]

Per TRASFORMARE LA DIFFERENZA DI POTENZIALE

E’ NECESSARIA:

LA CATENA DI TRASPORTO MITOCONDRIALE DI ELETTRONI,

formata da una serie di PROTEINE presenti sulla membrana mitocondriale interna.

LA REAZIONE DI OSSIDAZIONE DEI COFATTORI DA PARTE DELL’OSSIGENO E’

FRAMMENTATA IN UNA SERIE DI TAPPE: CIASCUNA COINVOLGE UNA O PIU’ SPECIFICHE

PROTEINE CHE CONTENGONO STRUTTURE NON PROTEICHE [COFATTORI] IN GRADO DI

ACCETTARE O CEDERE ELETTRONI

L’INTERCONVERSIONE TRA NADH E NAD+ [e viceversa] E’ FRAMMENTATA IN TAPPE

INTERMEDIE per RAGIONI:

A. TERMODINAMICA

La CADUTA di potenziale GENERA un SALTO ENERGETICO TROPPO ELEVATO,

per cui deve necessariamente essere ripartito in diversi salti intermedi, meglio gestibili.

B. MECCANICA

La RIPARTIZIONE GENERA componenti associati a FUNZIONI SPECIFICHE.

C. DIVISIONE NELLA REGOLAZIONE DELLE FASI

Si possono regolare SEPARATAMENTE le varie fasi della TRASFORMAZIONE.

L’OSSIDAZIONE del NADH

da parte dell’OSSIGENO

lungo la sequenza dei trasportatori che si trovano sia sulla faccia interna che su quella esterna della

membrana mitocondriale interna

si TRADUCE in un’

USCITA DI PROTONI DALL’INTERNO DEL MITOCONDRIO VERSO L’ESTERNO.

SPECIE CHIMICHE INDISPENSABILI PER IL FUNZIONAMENTO DELLA CATENA DI

TRASPORTO.

2 specie INDISPENSABILI:

1. UBICHINONE, o COENZIMA Q

MOLECOLA LIPOSOLUBILE.

Si muove nella regione A PALIZZATA della membrana e non esce da quella zona.

2. CITOCROMO C

EMOPROTEINA associata ELETTROSTATICAMENTE alla parte

ESTERNA

della membrana mitocondriale INTERNA.

–EME.

CONTIENE IL GRUPPO

Il Fe ASSORBE ELETTRONI E LI TRASFERISCE.

E’ UN TRASPORTATORE DI ELETTRONI

Con un punto isoelettrico alto, pH fisiologico,

ASSOCIATO A FOSFOLIPIDI CARICHI POSITIVAMENTE.

LE PROTEINE DELLA CATENA DI TRASPORTO MITOCONDRIALE DI ELETTERONI SONO

ORGANIZZATE IN COMPLESSI FUNZIONALI NELLA MEMBRANA MITOCONDRIALE

INTERNA.

I COMPLESSI I E II SONO AFFACCIATI SULLA MATRICE.

IL COMPLESSO III SI AFFACCIA SULLO SPAZIO INTERMEMBRANA.

IL COMPLESSO IV ATTRAVERSA L’INTERA MEMBRANA MITOCONDRIALE INTERNA.

ALTRI COMPONENTI SONO ALL’INTERNO DELLA MEMBRANA [IL COENZIMA Q O CoQ]

O

ADESI AL SUO ESTERNO [CITOCROMO C].

I COMPLESSI DELLA CATENA MITOCONDRIALE CONTENGONO PORZIONI NON

PROTEICHE.

I QUATTRO COMPLESSI CHE TRASFERISCONO ELETTRONI.

1. COMPLESSO NADH-DEIDROGENASI

SI OCCUPA di:

RIOSSIDARE IL NADH a NAD+

per fa PROSEGUIRE il ciclo di Krebs.

NADH H+ ENTRA NEL COMPLESSO.

INTRODUCIAMO:

- 2 PROTONI

- -2 ELETTRONI

Sulla flavina.

Il PERCORSO DEGLI ELETTRONI E’

NADH FLAVOPROTEINAPROTEINA Fe-S.

Il Fe SI RIDUCE e poi si RIOSSIDA per

TRASFERIRE GLI ELETTRONI AL

COENZIMA Q.

AL COENZIMA Q ARRIVANO i 2 DUE PROTONI.

SI DIRIGE NELLA MEMBRANA MITOCONDRIALE INTERNA VERSO

IL COMPLESSO III.

Il TRASFERIMENTO DI ELETTRONI PORTA ALLA FUORIUSCITA DI PROTONI

DALLA MATRICE VERSO LO SPAZIO INTERMEMBRANA.

IL COMPLESSO I E’ ANCHE UN POMPA PROTONICA.

FORMATO DA:

- diverse PROTEINE Fe-S

- FLAVOPROTEINA CONTENENTE FMN.

2. COMPLESSO SUCCINATO- DEIDROGENASI

SIMILE AL COMPLESSO I.

Quello che VARIA E’:

I PROTONI E GLI ELETTRONI PROVENGONO DAL FADH2.

È il più piccolo dei 4 complessi.

NON ATTRAVERSA COMPLEAMENTE LA MEMBRANA MITOCONDRIALE INTERNA.

Gli ELETTRONI del FADH2

PASSANO ALLE PROTEINE Fe-S

POI

AL COENZIMA Q.

I PROTONI PASSANO AL COENZIMA Q.

NON E’ UNA POMPA PRORONICA.

3. COMPLESSO CITOCROMO-REDUTTASI

Quello successo fino ad ora è che:

gli ELETTRONI LEGANDOSI alle PROTEINE Fe-S producevano una:

SOTTRAZIONE DI PROTONI DALLA MATRICE

E

LA LORO ESPULSIONE VERSO LO SPAZIO INTERMEMBRANA.

In tal modo si è CREATO UN GRADIENTE DI CONCENTRAZIONE DI PROTONI

tra lo spazio intermembrana e la matrice.

[dentro meno, fuori di piu’] Il COENZIMA QH2

[ridotto dai protono ed elettroni nella membrana mitocondriale]

Viene

RIOSSIDATO nel COMPLESSO III.

Il COMPLESSO RICEVE GLI ELETTRONI DAL COENZIMA Q.

E’ UNA POMPA PROTONICA

I CITOCROMO sono PROTEINE che hanno un

ANELLO TETRAPIRROICO

CON UN Fe AL CENTRO.

Simili all’emoglobina.

La differenza, sta nel fatto che,

il LORO COMPITO è quello di

CONSENTIRE AL Fe DI CAMBIARE STATO DI OSSIDAZIONE.

Questo non è consentito dall’emoglobina.

DIFFERENZE STRUTTURALI:

CITOCROMI:

FERRO è coordinatamente SATURO.

NELLA PARTE SUPERIORE ABBIAMO UN AA CHE LEGA DIRETTAMENTE IL FERRO.

EMOGLOBINA:

FERRO ha 4 piroli nel piano dell’eme, un ISTIDINA SOTTO, UN OSSIGENO SOPRA quando si

attaccava

4 piroli nel piano dell’eme, un istidina sotto e un ossigeno sopra

aveva Il COMPLESSO III è FORMATO DA:

- 1 PROTEINA Fe-S

- 3 CITOCROMI,

I FERRI DEI CITOCROMI si RIDUCONO a vicenda

PROVOCANDO LA FUORIUSCITA DI UN PROTONE PER OGNI RIDUZIONE.

IN TOTALE 4.

FUORI dal COMPLESSO III troviamo il

CITOCROMO C,

che si muove sulla parte ESTERNA della membrana mitocondriale interna,

la cui FUNZIONE è DI

TRASFERIRE GLI ELETTRONI AL COMPLESSO IV.

4. COMPLESSO CITOCROMO OSSIDASI

IL CITOCROMO C arriva RIDOTTO al COMPLESSO IV.

Il COMPLESSO IV CONTIENE:

- 2 CITOCROMI

- 2 PROPROTEINE RAME-ZOLFO [CuA e CuB]

GLI ELETTRONI SONO TRASFERITI DALL’O2 CHE SI RIDUCE AD H20 TRAMITE:

2O2+ 4H+ 2 H2O

In questo processo ho CREATO una serie di

MODIFICAZIONI CONFORMAZIONALI

Che si sono TRADOTTE in

ESPULSIONE DI PROTONI.

GLI ELETTRONI SONO PASSATI DAL NADH AL COENZIMA Q, AL COMPLESSO II, PER

ARRIVARE AL COMPLESSO IV E ALL’O2.

IN TUTTO QUESTO SI E’ CREATO UN POTENZIALE ELETTROCHIMICO DOVUTO ALLA

DIFFERENZA DI CONCENTRAZIONE DI PROTONI.

QUESTO POTENZILE POSSO TRADURLO IN UNA FORZA PROTON MOTRICE.

HO CREATO UN ELEVATO POTENZIALE ELETTRO-CHIMICO TRA INTERNO ED ESTERNO.

LA SOMMA TRA LA DIFFERENZA DI pH + LA DIFFERENZA DI POTENZIALE E’

ENERGIA,

OVVERO

FORZA PROTONMOTRICE.

I PROTONI VOGLIONO RITORNARE NEL MITOCONDRIO E QUESTO RIENTRO VIENE

SPINTO DALLA FORZA PROTONMOTRICE.

Posso considerare un

COMPLESSO V

quello dell’

–ASI

ATP MITOCONDRIALE,

Un insieme di proteine che consente il

PASSAGGIO DEI PROTONI,

sfruttandolo per

PRODURRE ATP,

grazie a delle modificazioni conformazionali.

DOTATA di:

- PARTE MOBILE [F1]

- PARTE FISSA [FO]

QUANDO ARRIVA IL PROTONE,

LA PARTE MOBILE GIRA,

rispetto a quella FISSA,

LA ROTAZIONE PERMETTE LA SINTESI DEL LEGAME ESTERE TRA ADP E FOSFATO

A DARE

ATP.

LA PRODUZIONE DI ATP A LIVELLO MITOCONDRIALE E’ CONSEGUENZA DEL RIENTRO

NEI MITOCONDRI DEI PROTONI ESPLULSI IN PRECEDENZA QUANDO ABBIAMO

TRASFERITO GLI ELETTRONI DAL NADH O DAL SUCCINATO FINO ALL’OSSIGENO.

RIENTRANO PASSANDO DAL COMPLESSO V E FORMANO ATP.

RISULATO FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA:

OTTENGO QUINDI

- 3 ATP PER OGNI NADH

- 2 ATP PER OGNI FADH2

BILANCIO COMPLESSIVO NELLA COMPLETA OSSIDAZIONE AEROBIA DA GLUCOSIO A

CO2:

ATP DI SINTESI DIRETTA 4

DA OSSIDAZIONE DI FADH2 2*2 4

DA OSSIDAZIONE DI NADH 3*10 30

TOTALE 38.

Se il sistema non funziona, il flusso di elettroni e la produzione di ATP sono disaccoppiati.

Esistono tessuti specializzati in cui i mitocondri sono disaccoppiati, che bruciano ATP ma non la

ricreano. Questi tessuti producono calore per mantenere la temperatura corporea costante.

Il grasso bruno è consumato per regolare la temperatura.

IL COMPLESSO I [NADH DEIDROGENASI] ED IL COMPLESSO II [SUCCINATO DEIDROGANI

DEL CICLO DI KREBS] ACCETTANO DUE ELETTRONI E DUE PROTONI DAI RISPETTIVI

SUBSTRATI.

GRAZIE ALLA PRESENZA DI SPECIFICI COFATTORI, GLI ELETTRONI VENGONO SEPARATI DAI

PROTONI: I PROTONI VENGONO ESPULSI AL DI FUORI DELLA MATRICE E GLI ELETTRONI

VENGONO UTILIZZATI PER RIDURRE [USANDO PROTONI CHE VENGONO DALLA MATRICE]

UN COMPOSTO CHINONICO [IL COENZIMA Q O UBIQUINONE] PRESENTE SOLO NELLA

REGIONE IDROFOBICA ALL’INTERNO DELLA MEMBRANA.

IL COMPLESSO III [SUL LATO ESTERNO DELLA MEMBRANA] TRASFERISCE GLI ELETTRONI

DAL COENZIMA Q RIDOTTO AL CITOCROMO C, CHE TRASPORTA UN SOLO ELETTRONE

USANDO LA TRANSIZIONE FeII/FeIII NEL SUO GRUPPO EME.

GLI ELETTRONI PROVENIENTI DAL COMPLESSO III VENGONO TRASFERITI UNO ALLA VOLTA

AL CITOCROMO C, UNA EMOPROTEINA BASICA ASSOCIATA AI FOSFOLIPIDI ACIDI SUL LATO

ESTERNO DELLA MEMBRNA MITOCONDRIALE INTERNA.

IL CITOCROMO C SCARICA UN ELETTRONE ALLA VOLTA SUI CITOCROMI E GLI ATOMI DI

RAME NEL COMPLESSO IV, CHE NE ACCUMULA QUATTRO PER RIDURRE O2 A H2O.

IL FLUSSO DI ELETTRONI NELLA MEMBRANA MITOCONDRIALE INTERNA RISULTA QUINDI

ASSOCCIATO ALLA ESPULSIONE DI PROTONI NELLO SPAZIO INTERMEMRNA CHE SI

ACIDIFICA.

SI VIENE COSI A CREARE UN’ENERGIA POTENZIALE DOVUTA SIA AL GRADIENTE DI

CONCENTRAZIONE DI H+ [ACIDO FUORI, BASICO DENTRO] SIA AD UNA DIFFERENZA DI

POTENZIALE ELETTRICO [POSITIVO FUORI, NEGATIVO DENTRO].

QUESTA FORZA PROTONMOTRICE FA RIENTRARE I PROTONI NELLA MATRICE PASSANDO

ATTRAVERSO IL COMPLESSO V [ATPASI MITOCONDRIALE] CHE GENERA ATP.

IL PASSAGGIO DEI PROTONI ATTRAVERSO IL COMPLESSO V FA RUOTARE LA PARTE MOBILE

[F1] DEL COMPLESSO RISPETTO ALLA PORZIONE FISSA NELLA MEMBRANA [FO].

QUESTA MODIFICAZIONE STRUTTURALE VIENE UTILIZZATA PER LA SINTESI DI ATP.

L’ENERGIA OTTENIBILE DALL’OSSIDAZIONE DI NADH DA PARTE DI O2 E’ IN TEORIA

SUFFICIENTE A PRODURRE 5 MOLI DI ATP PER OGNI NADH OSSIDATO, MENTRE PARTENDO

DA SUCCINATO SE NE OTTEREBBERO 3.

IN PRTAICA SI SITIMA CHE L’OSSIDAZIONE MITOCONDRIALE DI UNA MOLE DI NADH

PRODUCA CIRCA 3 MOLI DI ATP E

L’INGRESSO DI ELETTRONI A LIVELLO DEL COENZIMA Q [ES. IL FADH2 PRODOTTO

DALL’OSSIDAZIONE SUCCINATO/FUMARATO] PRODUCA CIRCA 2 MOLI DI ATP.

CATABOLISMO DEGLI ACIDI GRASSI

TRIGLICERIDI ED ACIDI GRASSI LIBERI SONO, NEI MAMMAIFERI:

1. UNA IMPORTANTE SORGENTE ENERGETICA PER I MUSCOLI

LA PIU’ ABBONDANTE “SCORTA” DI ENERGIA.

2.

Nei mammiferi, i TRIGLICERIDI e gli ACIDI GRASSI LIBERI sono:

Un’ importante SORGENTE ENERGETICA PER I MUSCOLI

1. 2. La più ABBONDANTE SCORTA DI ENERGIA.

LA LORO DEPOSIZIONE NEL TESSUTO ADIPOSO OD IL LORO CONSUMO A LIVELLO

MUSCOLARE SI POSSONO AVVALERE DI DUE VIE DISTINTE:

A. ESOGENA

B. ENDOGENA

La loro DEPOSIZION nel TESSUTO ADIPOSO o il loro CONSUMO a livello MUSCOLARE si

possono avvalere di 2 VIE DISTINTE:

1. ENDOGENA

2. ESOGENA.

L’ASSUNZIONE ESOGENA PARTE DAL CHILOMICRONE. ED AVVIENE GRAZIE ALL’ENZIMA

“LIPOPROTEINA LIPASI”, RILEVANTE ANCHE PER LA VIA ENDOGENA, CHE AGISCE

ANCORATO ALLA SUPERFICIE DELLE CELLULE BERSAGLIO, RILASCIANDO ACIDI GRASSI

LIBERI DAI TRIACILGLICEROLI.

VENGONO GENERATI NELL’INTESTINO PER AZIONE

NELLA VIA ESOGENA, GRASSI LIBERI

DELLE LIPASI PANCREATICHE SU MICROEMULSIONI STABILIZZATE DAI COSIDDETTI “SALI

BILIARI” [DERIVANTI DAL COLESTEROLO ED ACCUMULATI NELLA CISTIFELLEA].

QUESTI ACIDI GRASSI SONO TRASPORTATI AI TESSUTI DALL’ALBUMINA SERICA.

L’ASSUNZIONE ENDOGENA parte dal

CHILOMICRONE

ed avviene grazie all’

ENZIMA LIPOPROTEINA LIPASI,

che agisce ancorato sulla superficie delle cellule bersaglio,

LIBERANDO ACIDI GRASSI dal TRACILGLICEROLO.

dall’ INTESTINO per azione delle

GLI ACIDI GRASSI LIBERI vengono GENERATI

LIPASI PANCREATICHE

su

MICROEMULSIONI

di grasso stabilizzate dai

SALI BILIARI

[DERIVATI DAL COLESTEROLO ED ACCUMULATI NELLA CISTIFELLEA].

La LIPASI PANCREATICA produce

ACIDI GRASSI sotto forma di:

SAPONI,

che circolano e vengono invece ASSORBITI sotto forma di:

MICELLE.

Vengono ASSORBITI dall’

EPITELIO INTESTINALE,

arrivano nei

CAPILLARI

E vengono trasportati dalla PIU’ ABBONDANTE PROTEINA DEL PLASMA UMANO:

ALBUMINA SERICA.

L’albumina serica è una

GROSSA PROTEINA

con una serie di SITI DI LEGAME

per questi ACIDI GRASSI.

Essa si OCCUPA del TRASPORTO di ACIDI GRASSI,

ASSORBITI A LIVELLO INTESTINALE,

DALL’INTESTINO AI TESSUTI UTANTI O AL FEGATO.

L’ACIDO GRASSO è arrivato al tessuto interessato. [ Es. CELLULA CARDIACA.]

GLICEROLO ED ACIDI GRASSI DERIVANTI DALLA LIPOLISI HANNO DESTINI DIVERSI:

IL GLICEROLO PUO’ ENTRARE SIA NELLA VIA GLICOLITICA CHE IN QUELLA

1. GLUCONEOGENICA.

2. GLI ACIDI GRASSI, NEI MAMMIFERI, POSSONO SOLO VENIR OSSIDATI A CO2.

COSA SUCCEDE AL GLICEROLO.

Per OGNI TRIGLICERIDE IDROLIZZATO, otteniamo anche

UNA MOLECOLA DI GLICEROLO,

METABOLITA VERSATILE che ha 2 UTILIZZI:

1. UTILIZZO BIOSINTETICO,

Utilizzato per generare LIPIDI.

2. VIA GLICOLITICA,

Risale la via glicolitica.

Può essere:

OSSIDATO A GLICERALDEIDE e

TRASFORMATO facilmente in GLUCOSIO.

Questo è importante perché ci sono una serie di tessuti che non sono in grado di utilizzare acidi grassi

come materia prima per produrre energia, il più importante di tutti è il TESSUTO NERVOSO.

Se una persona vive in posti dove le sorgenti di carboidrati sono poche, e vive alimentandosi di grassi, il

glucosio deve essere prodotto in tal modo.

COSA SUCCEDE AGLI ACIDI GRASSI.

Nei mammiferi essi possono SOLO VENIR OSSIDATI A CO2.

è l’unico loro destino catabolico per il nostro organismo.

Essere bruciati

LA DEGRAZIONE DEGLI ACIDI GRASSI CONSTA DI 3 FASI:

1. LA LORO ATTIVAZIONE AD ACIL-COA NEL CITOPLASMA

LA LORO CONVERSIONE DELL’ACILCOA IN UNA SPECIE CAPACE DI VALICARE LA

2. MEMBRANA MITOCONDRIALE INTERNA

L’OSSIDAZIONE DELLA CATENA IDROCARBURICA NELLA MATRICE MITOCONDRIALE

3. ATTRAVERSO CICLI SUCCESSIVI DI BETA-OSSIDAZIONE, CIASCUNO DEI QUALI RILASCIA

UNA MOLECOLA DI ACETIL-COA.

L’ATTIVAZIONE DELL’ACIDO GRASSO NEL CITOPLASMA RICHIEDE LA FORMAZIONE DI

UN LEGAME TIOESTERE.

PER POTER FORMARE UN LEGAME COSI ALTOENERGETICO, OCCORRE RICORRERE ALLA

ROTTURA DI 2 LEGAMI ANIDRIDI NELL’ATP [ROTTURA PIROFOSFORICA] E ALLA

FORMAZIONE DI UNA ANIDRIDE MISTA TRA ACILE E AMP COME INTERMEDIO.

L’ENERGIA RICAVATA DALLA SUCCESSIVA E SUPERATA IDROLISI DEL PIROFOSFATO

CONTRIBUISCE A SPOSTARE NEL VERSO DESIDERATO L’EQUILIBRIO DI REAZIONE.

Abbiamo 3 MOMENTI NEL CATABOLISMO DEGLI ACIDI GRASSI:

1. ATTIVAZIONE CITOPLASMATICA

Occorre DOTAR i nostri metaboliti di un ETICHETTA

che indica a quale processo metabolico debbano essere destinati.

E’ un PROCESSO CITOPLASMATICO ED E’ SEMPLICE:

PRENDO UN GENERICO AG E LO TRASFORMO NEL CORRISPONDENTE:

ACIL-COA.

PROBLEMA:

e’ ALTOENERGETICO.

ACIL-COA

Sto formando un

LEGAME DIFFICILE DA FORMARE MA SEMPLICE DA ROMPERE,

Siamo costretti ad ACCOPPIARE la reazione CON:

IDROLISI DI ATP.

Dal punto di vista ENERGETICO la

ROTTURA DEL SINGOLO LEGAME ANIDRIDE DELL’ATP NON BASTA.

Per cui utilizzo una

ROTTURA PIROFOSFORICA,

per cui

ATP si ROMPE Aa livello di AMP

E si forma

AMP con PIROFOSFATO.

L’ENZIMA

PIROFOSFATASI INORGANICA provvede a

ROMPERE IL

PIROFOSFATO IN

2 MOLECOLE DI FOSFATO.

Riassumendo: l’attivazione dell’acido grasso attaccandolo all’COA comporta l’utilizzo di

2 LEGAMI ALTOENERGETICI.

[Dobbiamo eliminare 2 LEGAMI ANIDRIDE]

L’ACIL-COA E’ UNA MOLECOLA TROPPO GROSSA E TROPPO POLARE PER ATTRAVERSARE LA

MEMBRANA MITOCONDRIALE INTERNA: IL GRUPPO ACILE, VIENE PERTANTO TRASFERITO

ALLA CARNITINA, UNO SPECIALE IDROSSIACIDO ZWITTERIONICO.

2. TRASPORTO

Ora ho ACIL-COA nel CITOPLASMA.

Questa MOLECOLA è MOLTO INGOMBRANTE e per poter essere CATABOLIZZATA deve essere:

TRASPORTATA nel MITOCONDRIO.

ACIL-COA NON PASSA NEL MITOCONDRIO PER 3 RAGIONI:

1. MOLECOLA CARICA

2. INGOMBRANTE

3. NON HA TRASPORTATORE SPECIFICO.

Quindi.

Si SCAMBIA L’ACIL-COA CON LA

CARNITINA,

molecola PIU’ PICCOLA E PRIVA DI CARICA.

QUINDI

Un enzima nel citoplasma TRASFERISCE L’ACILE DAL COA ALLA CARNITINA.

Il COMPLESSO: ACIL-CARNITINA:

- Ha un TRASPORTATORE SPECIFICO,

- NON è CARICO

PUO’

- ESSERE PORTATO NEL MITOCONDRIO.

NEL MITOCONDRIO AVVIENE LA REAZIONE OPPOSTA:

ACILE è TRASFERITO DALLA CARNITINA AL COA MITOCONDRIALE.

Come per il NAD ci sono 2 POOL DIVERSI di questa molecola:

1 NEL CITOPLASMA

1 NEL MITOCONDRIO

Che in condizioni normali

NON si SCAMBIANO tra di loro.

Il TRASPORTATORE DELL’ ACIL CARNITINA

LAVORA IN ANTIPORTO:

per OGNI molecola di

ACIL-CARNITINA che ENTRA nella matrice mitocondriale,

ESCE una molecola di CARNITINA,

in modo che si instauri un sistema navetta.

L’ESTERE FORMATO DALLA CARNITINA HA IN REALTA’ CARATTERISTICHE DI ANIDRIDE: LA

–OH E’ INFATTI RESA ACIDA DALL’EFFETTO ELETTRON-ATTRATTORE

SUA FUNZIONE

DOVUTO ALLA SIMULTANEA PRESENZA DEL CARBOSSILE E DELLA FUNZIONE AMMINICA

QUATERNARIA.

LA CARNITINA E’UN’ IDROSSI-AMMINOACIDO QUATERNARIO:

l’ACILE si attacca formando ALL’APPARENZA un ESTERE CON L’OSSIDRILE ACIDO.

MA IL LEGAME ESTERE E’ A BASSA ENERGIA,

quindi

NON PUO’ ESSERE UN LEGAME ESTERE.

INFATTI:

L’OSSIDRILE NON E’ UN OSSIDRILE ALCOLICO MA UN

OSSIDRILE ACIDO:

PERCHE’ possiede

2 GRUPPI ELETTRON-ATTRATTORI:

a. AMMONIO QUATERNARIO

b. CARBOSSILE

Che fa si che il LEGAME TRA O E H SIA MOLTO DEBOLE

E L’H TENDA A STACCARSI CON MOLTA FACILITA’.

QUINDI una MOLECOLA CHE FACILITA A CEDERE ELETTRONI E’ UN ACIDO,

E UN ACIDO CHE SI LEGA AD UN ALTRO ACIDO FORMA UN LEGAME ANIDRIDICO.

IL LEGAME TRA CARNITINA E ACIDO GRASSO SEMBRA UN LEGAME ESTERE MA E’ UN

LEGAME ANIDRIDE.

Ecco perché si può REVERTIRE dentro il mitocondrio la FORMAZIONE DEL TIOESTERE.

Aggiunta di carnitina nella dieta per migliorare il rendimento energetico di atleti.

ABBIAMO UN ALCILE ATTACCATO AL COA.

LA DEGRADAZIONE E LA BIOSINTESI di queste strutture avviene cominciando dalla parte:

VICINA AL COA

Che risulta il punto di ancoraggio del’enzima.

3. OSSIDAZIONE MITOCONDRIALE

[DEGRADAZIONE DEGLI AG]

E’ un processo RIPETITIVO e CONSTA DI TAPPE:

1. FORMAZIONE DI UN DOPPIO LEGAME IN POSIZIONE BETA

TAPPA CARATTERISTICA DI TUTTO IL PROCESSO.

Gli ENZIMI CHE FORMANO IL DOPPIO LEGAME sono enzimi che contengono:

FLAVINA.

Di conseguenza,

l’AGENTE OSSIDANTE E’ FAD.

SE l’agente ossidante contiene una FLAVINA,

il doppio legame ha le seguenti caratteristiche STEREOISOMETRICHE:

DOPPIO LEGAME TRANS.

Le DEIDROGENASI FLAVINICHE, nel mitocondrio,

stanno stanno sulla membrana mitocondriale interna.

Le ACIL-COA- DEIDROGENASI,

stanno stanno sulla membrana mitocondriale interna.

L’ACIDO GRASSO HA UNA INSATURAZIONE TRANS.

2. IDRATAZIONE

AL DOPPIO LEGAME,

per mezzo di una molecola di acqua,

tramite UN ENZIMA solubile nella MATRICE MITOCONDRIALE che

prende la molecola e vi aggiunge una molecola di acqua trasformandolo in un:

B- IDROSSI-ACIDO.

3. OSSIDAZIONE

Per mezzo di UNA MOLECOLA DI NAD+ e UN ENZIMA.

SI OSSIDA LA FUNZIONE ALCOLICA A FUNZIONE CHETONICA.

4. TIOLISI ,

Avviene la TIOLISI,

uso UNA MOLECOLA DI COA per ottenere:

PIU’ CORTO DI DUE UNITA’ CARBONIOSE

a. ACIL-COA

b. UNA MOLECOLA DI AC-COA [ACETIL-COA]

Essendo nella matrice mitocondriale,

questa di NORMA,

CONDENSA L’ACQUA AD OSSAL-ACETATO,

VA A DARE CITRATO,

E GLI ATOMI DI C VENGONO TRASFORMATI IN CO2 NEL CICLO DI KREBS.

INVECE:

L’ACIL-COA VIENE SOTTOPOSTO A B-OSSIDAZIONI SUCCESSIVE FINO A QUANDO NON

ESAURISCONO GLI ATOMI DI C E TRASFORMATI TUTTI IN ACETIL-COA.

Es. se l’acido grasso in questione fosse l’ACIDO PALMITICO [16C]

Farò 7 volte il ciclo per ottenere 8 molecole di AC-COA

[per tagliare in due parti faccio un solo taglio].

Siccome l’atomo di C interessato i queste trasformazioni è il C in B, ogni ripetizione delle 4 tappe del

processo, prende il nome di:

B- OSSIDAZIONE.

L’ELIMINAZIONE DI DUE UNITA’ CARBONIOSE DALLA CATENA IDROCARBURICA

DELL’ACIDO GRASSO RICHIEDE SOLO 4 ENZIMI MITOCONDRIALI:

TRE ENZIMI SOLUBILI NELLA MATRICE ED UNA FLAVOPROTEINA [CHE CEDE ELETTRONI AL

COQ NELLA CATENA RESPIRATORIA MITOCONDRIALE]

LA SEQUENZA DI EVENTI SI PUO’ RIPETERE CICLICAMENTE, ARRIVANDO A TRASFORMARE

TUTTO L’ACIDO GRASSO IN ACETIL-COA E RILASCIANDO UNA MOLECOLA DI FADH2 E 2 DI

NADH PER OGNI ACETIL-COA PRODOTTO.

L’ACETILCOA PRODOTTO A LIVELLO MITOCONDRIALE DA CIASCUN CICLO DI BETA-

OSSIDAZIONE ENTRA NEL CICLO DI KREBS, CHE CONSENTE L’OSSIDAZIONE COMPLETA DI

CIASCUNO DEI SUOI DUE ATOMI DI CARBONIO.

IN QUESTO MODO, SI PRODUCONO QUANTITA’ ELEVATISSIME DI COENZIMI RIDOTTI, LA

– PORTERA’ AD OTTENERE QUANTITA’ ASSAI

CUI OSSIDAZIONE SEMPRE MITOCONDRIALE-

ELEVATE DI ENERGIA ED ACQUA.

C16H32+ 23 O2 16 CO2 + 16 H2O.

Considerazione:

la formula bruta dell’ACIDO PLAMITICO E’ C16H32O2.

Dentro il mitocondrio, prendo l’ossigeno e trasformo la molecola in 16 CO2, 16 H2O.

In tutto questo, ho solo 2 ossigeni.

Me ne mancano altri 23.

L’EFFICIENZA DI QUESTO PROCESSO E’ COLLEGATA A UN OPPORTUNO RIFORNIMENTO

DI OSSIGENO E ANCHE UN EFFICIENTE RETE DI TRASPORTATORI DI OSSIGENO.

L’ossidazione della molecola di acido palmitico, produce MOLTA CO2.

Ottengo che ho trasformato 300 grammi di grasso in 300 grammi di acqua, la COSIDETTA

ACQUA METABOLICA.

Ci sono animali che sopravvivono di questo: il cammello nelle sue gobbe accumula grasso e non acqua,

il grasso è una fonte importante di energia e acqua.

QUESTO SISTEMA PRODUCE MOLTA ENERGIA MA HA UN DIFETTO METABOLICO:

NON PRODUCE NESSUN INTERMEDIO UTILE:

BILANCIO ENERGETICO DEL PROCESSO.

ATTIVARE il PALMITATO COSTA: 2 LEGAMI ALTOENERGETICI.

Ogni GIRO di B-OSSIDAZIONE PRODUCE: 1 NADH + 1 FADH2.

Considerando che nel PALMITATO ciò avviene 7 volte:

le 8 MOLECOLE DI AC-COA prodotte dalla B-OSSIDAZIONI fanno il ciclo di Krebs per

OTTENERE:

16 CO2.

Per cui per OGNI GIRO DI KREBS OTTENGO: 1 ATP+ 3NADH +1 FADH2.

Considerando che FADH2 E NADH SUBISCONO FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA, in totale

OTTENGO:

129 ATP PARTENDO DA UNA MOLECOLA DI ACIDO PALMITICO.

Vedi tabella con resa energetica.

NOTA: L’OSSIDAZIONE COMPLETA DI GLUCOSIO PRODUCEVA 38 ATP.

A parità di peso,

grasso batte il glucosio 3 a 1 come resa energetica per unità di massa.

l’acido Ecco spiegato il MOTIVO per il quale,

i lipidi sono la

FORMA PREFERITA DI ACCUMULO DELLE RISERVE ENERGETICHE IN TUTTE LE SPECIE

VIVENTI AD ALTA MOBILITA’:

CONSENTONO DI ACCUMULARE UN PICCOLO SPAZIO E, CON UN PESO RELATIVAMENTE

RIDOTTO, ALTISSIME QUANTITA’ DI RISERVA ENERGETICHE.

Peso ridotto in quanto i lipidi NON portano con sé ACQUA, sono depositati in forma ANIDRA.

IL CICLO DI KREBS NON CONSENTE LA CONVERISONE DA AC-COA A PIRUVATO.

LO SHUNT DL GLIOSSILATO E’ UNA VARIANTE DEL CICLO DI KREBS PRESENTE SOLO NEI

GLIOSSISOMI DEI VEGETALI E RENDE POSSIBILE UTILIZZARE ACCOA PER LA SINTESI DI

CARBOIDRATI.

I GRASSI ACCUMULATI IN MOLTI SEMI O FRUTTI COSI DIVENTANO MOLECOLE DI

GLUCOSIO [E POI DI CELLULOSA] CONSENTENDO ALLA PLANTULA DI USCIRE DALLA

TERRA.

LA CONVERSIONE LIPIDI-CARBOIDRATI NEI VEGETALI:

IL CICLO DEL GLIOSSILATO SI BASA SU 2 ENIMI PECULIARI DEI VEGETALI:

LA ISOCITRICO LIPASI E LA MALICO SINTASI CHE SONO PRESENTI IN UN ORGANELLO

SPECIALIZZATO [IL GLIOSSISOMA].

IL MALATO PRODOTTO NEL GLIOSSISOMA VIENE CONVERTITO, - NEL CITOPLASMA- IN

CHE VERRA’ AVVIATO ALLA GLUCONEOGENESI.

OSSAL-ACETATO

COME FANNO LE PIANTE OLEAGINOSE A PRODURRE CARBOIDRATI PARTENDO DAI

LIPIDI DEL SEME.

Solo queste piante posseggono l’ENZIMA:

ISOCITRICO-LIASI,

ISOCITRATO e SPEZZA LA MOLECOLA A META’ senza utilizzare acqua a:

Prende A. SUCCINATO, SI RIDUCE.

B. ACIDO GLIOSSILICO.

Questo ciclo prende il nome di ciclo del GLIOSSILATO.

Viene definito CICLO perché:

il GLIOSSILATO reagisce con

UNA MOLECOLA DI AC-COA,

CONDENSANO AD

COA-SH. –

Interviene la MALICO SINTASI,

GENERANDO:

ACIDO MALICO.

L’ACIDO MALICO ESCE DAL MITOCONDRIO,

VIENE CONVERTITO IN OSSAL-ACETATO

E SUCCESSIVAMENTE IN

GLUCOSIO, NELLA GLUCONEOGENESI.

LE PIANTE A DIFFERENZA DEGLI UMANI HANNO L’ENZIMA PER TRASFORMARE

LIPIDI IN CARBOIDRATI.

ANCHE I MAMMIFERI POSSONO UTILIZZARE CARBONIO DERIVANTE DAI LIPIDI PER LA

GLUCONEOGENESI: SI DEVE PERO’ TRATTARE DI ACIDI GRASSI A NUMERO DISPARI DI

ATOMI DI CARBONIO, CHE SONO:

- PRESENTI NEL FITOPLANCTON [E NEGLI ORGANISMI MARINI CHE SE NE CIBANO. E

COSI VIA LUNGO LA CATENA ALIMENTARE FINO ALL’UOMO]

- FORMATI A LIVELLO RUMINALE IN ALCUNI ERBIVORI DA VIE FERMENTATIVE

LEGATE ALLA PRESENZA DI SIMBIONTI [PROPIONBATTERI]

IL PROPRIONIL- COA CHE RESIDUA DAI CICLI DI BETA- OSSIDAZIONE VIENE CONVERTITO

COA [L’ATOMO DI C IN PIU’ VIENE POI PERSO NELLA

COSI IN SUCCINIL- GLUCONEOGENESI].

I mammiferi NON POSSONO usare i LIPIDI PER FAR GLUCOSIO.

affermazione NON E’ DEL TUTTO VERA.

Questa

ESISTE UN SISTEMA CHE UTILIZZA SOLO ACIDI GRASSI A NUMERO DISPARI DI ATOMI DI

C

a. Che vengono TRASFORMATI DALLA FOTOSINTESI di alcuni tipi di alghe [FITOPLANCTON]

che passano dalla catena alimentare tramite gli organismi marini che si cibano di tali vegetali, fino

all’uomo.

Se sottopongo a B-OSSIDAZIONE UN ACIDO GRASSO A 17 C ARRIVO A PROPIONIL-COA.

E’ importante negli animali ruminanti, in quanto, nel rumine dei bovini, si formano grandi quantità

b. di acido propionico, grazie alle fermentazioni batteriche.

L’acido propionico viene utilizzato dalle vacche come sorgente principale di carboidrati e di

conseguenza il lattosio che ingeriamo, viene proprionato nel rumine.

LE REAZIONI CHE CONSENTONO AL PROPRIONIL-COA LA TRASFORMAZIONE IN

GLUCOSIO.

2 trucchi:

1. ENZIMA CARBOSSILASI

USA ATP per ATTACCARE UN

CARBOSSILE AL PROPIONIL-COA.

Lo attacca sul quel C perché è quello più vicino a C=O ed è li piu’ facile fare un carbocatione.

OTTENIAMO:

METIL-MALONIL-COA.

Ora.

AVVIENE UNA DELLE REAZIONI CHIMICHE PIU’ DIFFICILI:

MUTASI.

Devo TRASFORMARE IL

METIL-MALONIL-COA

In

SUCCINIL-COA.

Devo spostare un protone e un carbossile.

L’ENZIMA CONTIENE UNA VITAMINA:

LA CAINO- COBALABINA,

VIT B12 in cui vi è il gruppo EME con COBALTO anziché ferro.

IL SUCCINIL-COA se entra nel ciclo di Krebs diventa OSSAL-ACETATO che diventa PEP, che

facilmente risale la via GLUCONEOGENICA A DARE GLUCOSIO.

ALTRO SISTEMA PER CHI NON ASSUME ABBASTANZA QUANTITA’ DI GLUCOSIO.

DERIVANTI DALL’AC-COA.

UTILIZZO DI ALCUNI COMPOSTI

Essi sono 2 UTILI + 1 INUTILE.

UTILI:

1. B-IDROSSI-BUTIRRATO,

2. ACETO-ACETATO,

Consta di 2 MOLECOLE di ACIDO ACETICO SOVRAPPOSTE.

ESSI POSSONO ESSERE INTERCONVERTITI CON UNA RIDUZIONE AD OPERA DI UNA

DEIDROGENASI-NAD-DIPENDENTE.

TALI COMPOSTI SONO IL COMBUSTIBILE ALTERNATIVO DELLE CELLULE NERVOSE.

PROBLEMA:

L’ACETO – ACETATO E’ INSTABILE.

SI DECARBOSSILA SPONTANEAMENTE

[con una reazione NON enzimatica]

A dare

ACETONE,

composto NEUROTOSSICO:

- SCIOGLIE I LIPIDI

- ALTERA I POTENZIALI DI MEMBRANA

- TURBA LA TRASMISSIONE DEI SEGNALI NERVOSI

Le condizioni che portano alla FORMAZIONE DI ACETONE SONO PATOLOGIE.

Parliamo di stato di CHETOSI per descrivere le patologie nutrizionali,

date da eccessiva ABBONDANZA DI NUTRIENTI.

Questa patologia è tanto più grave tanto più l’organismo è fragile.

RAGIONI E CONDIZIONI DA CUI PUO’ INSORGERE CHETOSI,

OVVERO ACCUMULO DI CORPI CHETONICI:

1. DIABETE TIPO1 [INSULINO-DIPENDENTE]

L’organismo va in chetosi per:

MANCATA PRODUZIONE DI INSULINA A LIVELLO PANCREATICO CHE NE IMPEDISCE

L’ASSUNZIONE DI GLUCOSIO.

Il FEGATO risponde generando:

QUANTITA’ IMPORTANTI DI CORPI CHETONICI,

ACCRESCENDO IL RISCHIO DI PRODURRE ACETONE.

Ecco perché il diabete infantile è una situazione critica:

Al bambino basta poco acetone per indurre turbe neurologiche gravi.

2. DIGIUNO PROLUNGATO

Quando si DIGIUNA la RISERVA CONSUMATA E’ IL

GLICOGENO,

depositato a livello EPATICO E MUSCOLARE.

Tale aspetto è molto importante, tale per cui, gli animali antecedentemente al macello, sono fatti riposare

per ripristinare le riserve di glicogeno a livello muscolare, per poi migliorarne le caratteristiche della

carne.

FINITO IL GLICOGENO,

[NON tutto il glicogeno può essere consumato in quanto la sintesi dello stesso necessita di innesti]

INIZIA LA CONSUMAZIONE DI LIPIDI,

sono le RISERVE PIU’ IMPORTANTI.

In QUESTA FASE INSORGE LA CHETOSI,

in quanto nasce dalla

CONDENSAZIONE DI MOLECOLE DI AC-COA.

FINITE LE RISERVE LIPIDICHE,

SI CONSUMANO LE PROTEINE MUSCOLARI.

Quando si intaccano le proteine cardiache, esse smettono di funzionare.

3. INGESTIONE,

La più frequente chetosi infantile.

Il bambino mangia troppo.

NON POSSIEDE NEI MITOCONDRI ABBASTANZA OSSAL-ACETATO

PER ASSORBIRE TUTTO AC-COA CHE STA CATABOLIZZANDO.

L’AC-COA E’ TRASFORMATO IN CORPI CHETONICI.

RIMEDI:

PER L’INGESTIONE,

a.

Assumere sostanze ZUCCHERATE come Coca-Cola o zucchero.

Questo occorre per rifornire i mitocondri di OSSAL-ACETATO.

Se poi oltre allo zucchero vi è ACIDO CITRICO è ANCOR MEGLIO

perché rifornisco anche di UN COMPOSTO DEL CICLO DI KREBS.

Quindi, zucchero e limone.

Se DIABETICO, NO ZUCCHERO MA ACIDO SUCCUNICO.

b. RIFORNIRE VITAMINA B6,

consente di trasformare gli AA in CHETOACIDI, che servono per portar via la chetosi.

c. DIABETICO,

migliore è l’INSULINA.

soluzione

COME SI FORMANO I CORPI CHETONICI PARTENDO DAL AC-COA.

Reazioni simili, nella parte iniziale, alle reazioni che portano alla sintesi di colesterolo.

HO MOLTO AC-COA.

USO 2 MOLECOLE E LE CONDENSO:

carboanione sul metile e attacco nucleofilo su un carbonile.

LA REAZIONE RICHIEDE L’ENZIMA SPECIFICO, ed

E’ SPINTA DALL’IDROLISI DI UN TIOESTERE.

PORTA ALLA FORMAZIONE DI

ACETO-ACETIL-COA.

ESSO CONDENSA CON NUOVO AC-COA,

in modo da essere piu’ versatile per la via biosintetica.

OTTENGO.

B-IDROSSI-B-METIL-GLUTARIL-COA.

Composto importante che è il PRECURSORE DEL COLESTEROLO E DEGLI ORMONI DERIVANTI

DA STEROLI, come testosterone o progesterone, sali biliari.

TRA LE TANTE STRADE DEL B-IDROSSI-B-METIL-GLUTARIL-COA,

LA PIU’ SEMPLICE E’ QUELLA DI PERDERE UNA MOLECOLA DI AC-COA E OTTENERE:

ACETO-ACETATO.

Come la via di sintesi dei corpi chetonici si correla con la via di sintesi degli steroli:

LA REAZIONE CHE PORTA DAL B-IDROSSI-B-METIL-GLUTARIL-COA AL

COLESTEROLO,

è quella che PORTA ALLA PRODUZIONE DI

ACIDO MEVALONICO.

LA DECISIONE SE PRODURRE CORPI CHETONI O COLESTEROLO LA PRENDE L’ENZIMA:

HMG-REDUTTASI,

che catalizza quest’ultima reazione.

SE IL CONTROLLO DELL’ENZIMA, INIBITO DAL COLESTEROLO,

NON FUNZIONA,

abbiamo problemi di ACCUMULO DI COLESTEROLO NEL SANGUE.

2 MOTIVI PER CUI IL CONTROLLO NON FUNZIONA:

a. MECCANISMO ENERGETICO,

l’enzima è MUTATO,

per cui VI E’ COLESTEROLO MA L’ENZIMA NON LO CAPTA.

b. GENETICA,

INDIVIDUI GENETICAMENTE IPERCOLESTEROLEMICI l’enzima FUNZIONA MA MANCA IL

TRASPORTATORE DEL COLESTEROLO FINO ALLA CELLULA EPATICA.

Rimedio: dieta povera di colesterolo.

CHETOGENESI

IN ASSENZA DI GLUCOSIO, OCCORRE RIFORNIRE DI ENERGIA I TESSUTI GLUCOSIO-

DIPENDENTI [IN PRIMIS, IL TESSUTO NERVOSO] CHE NON POSSONO UTILIZZARE ACIDI

GRASSI.

SI USANO ALLORA I COSIDETTI “ CORPI CHETONICI” [ACETOACETATO E BETA-IDROSSI-

BUTIRRATO, MA NON ACETONE, NEUROTOSSICO,]

QUESTI POSSONO ESSERE PRODOTTI IN RISPOSTA A 3 COMUNI SITUAZIONI METABOLICHE:

[L’ASSENZA DI INSULINA IMPEDISCE L’ASSUNZIONE

1. DIABETE INSULINO-DIPENDENTE DI GLUCOSIO]

2. DIGIUNO PROLUNGATO [VIENE A MANCARE OAA DAL PIRUVATO]

3. INGESTIONE [SOVRACCARICO DI ACETIL-COA]

L’UTILIZZO DEL BETA-IDROSSI-BUTIRRATO AVVIENE NEL MITOCONDRIO DELLE CELLULE

UTENTI, IN QUANTO NECESSITA DI SUCCINIL-COA PER LA RIGENERAZIONE DI

ACETOACETILCOA.

LE TAPPE INIZIALI DELLA VIA CHE PORTA A CORPI CHETONICI SONO COMUNI ALLA

BIOSINTESI DEGLI STEROLI.

PER IMPEDIRE I DANNI DA CHETOSI, OCCORRE RIPRISTINARE OAA:

- ZUCCHERO [O INSULINA, NEL CASO DEI DIABETICI : NIENTE ZUCCHERO PER LORO]

VITAMINA B6 [ FACILITA L’INTERCONVERSIONE TRA AMMINOACIDI E CHETOACIDI,

- RIFORNENDO KREBS DI INTERMEDI]

- CITRATO [OD ALTRI INTERMEDI DEL CICLO DI KREBS]

LA BIOSINTESI DEGLI ACIDI GRASSI AVVIENE NEL CITOPLASMA, UTILIZZANDO ACETIL-COA

DI ORIGINE MITOCONDRALE E NADPH CITOPLASMATICO.

L’ESPORTAZIONE DI AC-COA DAL MITOCONDRIO SOTTO FORMA DI CITRATO VIENE ANCHE

UTILIZZATA PER PRODURRE ULTERIORE NADPH NEL CITOPLASMA.

[ENZIMA MALICO].

NEL CITOPLASMA, NADPH PRODOTTO DALL’ENZIMA MALICO VA AD AGGIUNGERSI

ALL’NADPH NORMALMENTE PRODOTTO DALL’OSSIDAZIONE DEL GLUCOSIO NELLA VIA DEI

PENTOSO-FOSFATI.

IL TESSUTO ADIPOSO IN CUI AVVIENE ANCHE LA CONVERSIONE GLUCOSIO-GRASSI, [MA

E’ UNO DEI TESSUTI METABOLICAMENTE PIU’ ATTIVI.

NON IL CONTRARIO],

IL TESSUTO ADIPOSO [5% DELLA MASSA CORPOREA NELL’UOMO, 10% NELLA DONNA] NON

E’ UN MAGAZZINO, MA SVOLGE DIVERSE FUNZIONI DI RILIEVO:

SOSTEGNO E PROTEZIONE ORGANI INTERNI

RISERVA ENERGETICA [ED IDRICA]

OMEOSTATI TERMICA [MITOCONDRI DEL GRASSO BRUNO]:

IN QUESTI MITOCONDRI LA DISSIPAZIONE DELLA FORZA PROTON MOTRICE E’

DISACCOPPIATA DALLA PRODUZIONE DI ATP, E VIENE PRODOTTA ENERGIA TERMICA

LA BIOSINTESI VERA E PROPRIA E’ CATALIZZATA DALLA ACIDO GRASSO SINTETASI

CITOPLASMATICA, UN DOPPIO COMPLESSO MULTIENZIMATICO SIMMETRICO, CHE VIENE

INNESCATA DA AC-COA ED HA COME VERO SUBSTRATO IL MALONIL-COA.

LA MOLECOLA IN VIA DI ALLUNGAMENTO/RIDUZIONE VIENE PROGRESSIVAMENTE

PRESENTATA AI VARI ENZIMI DA UN BRACCIO MOBILE SULLA PROTEINA TRASPORTATRICE

DI ACILI [ACYL CARRIER PROTEIN, ACP], PARTE DEL COMPLESSO.

LA PORZIONE FUNZIONALE DELL’ACP E’ ANALOGA A QUELLA DEL COA, MA E’ LEGATA

ALLA PROTEINA INVECE CHE ALL’AMP.

NELLA FASE INIZIALE DELLA REAZIONE, SONO PRESENTI SUL COMPLESSO UNA MOLECOLA

DI MALONIL-S-ACP, ED UNA DI ACETIL-S-[SINTASI].

L’ATTACCO DEL GRUPPO C=O DELL’ACETILE AL CARBONIO IN BETA DEL MALONILE E’

FACILITATO DALL’IDROLISI DEL LEGAME TIOESTERE E DALL’ELIMINAZIONE DI CO2 DAL

MALONATO.

LE FASI INTERMEDIE DELLA REAZIONE PORTANO ALLA RIDUZIONE DEL

CON INTERMEDI DEL TUTTO SIMILI [ANCORCHE’ IN VERSO

BETA-CHETOACIL-S-ACP –OSSIDAZIONE

OPPOSTO] A QUELLI DELLA BETA MITOCONDRIALE [MA QUI SIAMO NEL

CITOPLASMA E SI UNA NADPH].

NELL’ULTIMA TAPPA DELLA REAZIONE, L’ACIL-S-ACP VA INCONTRO AD UN TRASFRIMENTO

DEL GRUPPO ACILE SULLA FUNZIONE TIOLICA DELLA SINTASI, IN MODO CHE IL CICLO

POSSA RICOMINCIARE CON UN NUOVO MALONIL-S-ACP.

QUESTO TRASFERIMENTO NON PUO’ PIU’ AVVENIRE, E

ARRIVATI A C16 [PALMITIL-S-ACP] SI

HA L’IDROLISI DEL LEGAME TIOESTERE CON LIBERAZIONE DI PALMITATO.

LA SINTESI DI STEROIDI CONDIVIDE ALCUNI INTERMEDI METABOLICI DELLA VIA CHE

PORTA A CORPI CHETONICI.

LA PRODUZIONE DEL MEVALONATO AD OPERA DELL’HMGR E’ FORTEMENTE REGOLATA:

ERRORI IN QUESTA REGOLAZIONE PORTANO A IPERCOLESTEROLEMIA.

LA BIOSINTESI DEGLI ACIDI GRASSI

Vie che portano alla sintesi di ACIDI GRASSI e loro DERIVATI

[TRIGLICERIDI, FOSFOLIPIDI, COLESTROLO].

DAL P.V METABOLICO E’ IMPEGNATIVA,

di conseguenza i tessuti che svolgono tale attività sono

METABOLICAMENTE ATTIVI.

Gli INGREDIENTI PER REALIZZARE LA BIOSINTESI SONO:

a. AC-COA,

SORGENTE DI ATOMI DI C.

ESSO PRODOTTO A PARTIRE DA:

1. PIRUVATO,

e’ LA VIA D’INGRESSO NEL CICLO DI KREBS

2. ACIDI GRASSI.

ENTRAMBE LE REAZIONI AVVENGONO NEL MITOCONDRIO.

IL COMPLESSO DELLA PIRUVICO DEIDROGENASI

E

GLI ENZIMI RESPONSABILI DELLA B-OSSIDAZIONE

SONO ENZIMI

MITOCONDRIALI.

b. NADPH,

SORGENTE DI EQUIVALENTI RIDUCENTI.

LA BIOSINTESI DEGLI AG AVVIENE NEL CITOPLASMA.

COME PORTARE AC-COA DAL MITOCONDRIO AL CITOPLASMA.

2 METODI:

1. SFRUTTANDO CARNITINA,

in questo processo si LIBERA COA-SH e si forma

ACIL-CARNITINA.

Questa valica la membrana mitocondriale interna, arriva al citoplasma e reagendo con il COA-SH

CITOPLASMATICO produce carnitina libera.

Essa è capace di entrare in antiporto con l’acil-carnitina nel mitocondrio.

Produciamo ACETIL-COA CITOPLASMATICO.

2. PRIMA REAZIONE DEL CICLO DI KREBS.

CONDENSO

AC-COA con

OSSAL-ACETATO.

LIBERO:

UNA MOLECOLA DI COASH

E

SI FORMA:

UNA MOLECOLA DI CITRATO.

IL CITRATO facilmente ESCE dal MITOCONDRIO, in quanto esiste il trasportatore specifico che è

TRASPORTATORE DEGLI ACIDI CARBOSSILIICI.

FUNZIONA IN ANTIPORTO.

ESCE CITRATO ED ENTRA UN FOSFATO per MANTENERE UN MINIMO DI EQUILIBRIO

ELETTRICO.

IL CITRATO VIENE LISATO.

NEL CITOPLASMA,

VIENE INVERTITA LA CONDENSAZIONE vista prima:

Prendo una molecola di COA-SH e FORMIAMO:

UNA MOLECOLA DI AC-COA

+

UNA MOLECOLA DI OSSAL-ACETATO.

AC-COA SERVE PER LA SINTESI DI AG.

OSSAL-ACETATO RIDOTTO A NADH A DARE:

ACIDO MALICO.

SEMPRE NEL CITOPLASMA,

UTILIZZO UNA MOLECOLA DI NADP+ E OSSIDO L’ACIDO MALICO OTTENENDO:

- NADPH

- CO2

- PIRUVATO

L’ENZIMA CHE CATALIZZA LA REAZIONE E’

ENZIMA MALICO.

ESSO:

L’ACIDO MALICO USANDO NADPH2.

DECARBOSSILA

L’ENZIMA MALICO NON E’ L’UNICO SISTEMA PER RPDURRE NADPH2

IN QUANTO

80% DI NADPH2 A LIVELLO CITOPLASMATICO E’ PRODOTTO DALLA VIA DEI PENTOSO-

FOSFATI, LA VIA DEL 6 FOSFONO-GLUCONOLATTONE, LA VIA CHE OSSIDA IL

GLUCOSIO 6-P A RIBULOSIO 6P.

QUESTA VIA E’ LA VIA CHE SI ATTIVA IN CASO IN CUI ABBIAMO ESIGIENZA E LA

CARNITINA NON BASTA.

QUESTO SISTEMA, della trasformazione DEL CITRATO, è un sistema utile per produrre nel

CITOPLASMA:

AC-COA

+

NADPH2

+

CO2

LA REAZIONE CHE PORTA ALLA PRODUZIONE DI AG.

La sequenza di reazioni

PRODUCE ESCLUSIVAMENTE PALMITATO O QUALCOSA DI PIU’ CORTO.

L’AG RISULTANTE DALLA SEQUENZA DELLE REAZIONI HA AL MASSIMO 16 C ED E’

SATURO.

QUESTA SEQUENZA NON E’ IN GRADO DI FORMARE ACIDI GRASSI INSATURI

- E’ IN GRADO DI CREARE PIU’ DI 16 ATOMI DI C.

- NON

I PROTAGONISTI SONO DUE COMPLESSI MULTI-ENZIMATICI:

a. COMPLESSO DELLA MALONIL-COA-SINTETASI,

DECARBOSSILO AC-COA A

MALONIL-COA.

COMPLESSO COMPOSTO DA:

1. 3 PROTEINE.

UNA PROTENINA HA LA FUNZIONE DI:

LEGANTE DEL COFATTORE INDISPENSABILE PER LA REAZIONE:

BIOTINA.

LA BIOTINA ha

UN BRACCIO che

ESCE DALLA MOLECOLA,

SPOSTA COSI IL SUBSTRATO DA UN EZIMA ALL’ALTRO.

2. 2 ENZIMI

GLI ENZIMI SONO:

1. BIOTINA CARBOSSILASI,

PRENDE

CO2 + ATP

ED

ATTACA CO2

SULLA BIOTINA.

2. SECONDO ENZIMA,

PRENDE AC-COA

E

LO TRASFORMA IN

MALONIL-COA.

COMPLESSO DELL’ACIDO GRASSO –

b. SINTETASI

DOTATA DI:

UN ANELLO DA SEI ENZIMI

+

MOLECOLA CENTRALE, che funge da trasportatore.

LA MOLECOLA CENTRALE CONSENTE DI MUOVERE IL SUBSTRATO DA UN ENZIMA

ALL’ALTRO.

E’ PRESENTE IL SOLITO BRACCIO FORMATO DA:

ACP [ACIL CARRIER PROTEIN],

ESSA TRASPORTA LE MOLECOLE DA TRASPORTARE DA UN ENZIMA ALL’ALTRO.

IL BRACCIO NON E’ ALTRO CHE:

LA PORZIONE PANTOTENICA DEL COA-SH.

IL BRACCIO DELL’ACP:

E’ ATTACCATO AD UN FOSFATO DI UNA SERINA.

LE REAZIONI CHE AVVENGONO IN QUESTO COMPLESSO SONO 6:

IL TIOLO PRESENTE SULL’ACP SI LEGA UN GRUPPO ACILE, OVVERO AC-COA.

1.

IL GRUPPO ACILE DELL’ACP SI STACCA E VA SUL TIOLO DELLA

2. PROTINA SINTASI,

OTTENENDO ACP CON LA FUNZIONE TIOLICA LIBERA.

3. ACP LEGA CON IL MALONIL-COA E OTENGO MALONIL-S-ACP

4. CONDENSAZIONE TRA ACETILE E MALONILE,

IL CARBONILE DELL’ACETILE DELLA SINTASI, SI ATTACCA AL MALONILE LEGATO

ALL ACP,

FORMANDO ACETO-ACETILE-S-ACP.

L’ACETO-ACETILE SI SPOSTA VERSO L’ENZIMA SUCCESSIVO CHE

5.

RIDUCE LA FUNZIONE CHETONICA IN FUNZIONE ALCOLICA USANDO NADPH.

FINITA LA RIDUZIONE SI SPOSTA VERSO L’ALTRO ENZIMA, ENOLASI, CHE

FORMA UN DOPPIO LEGAME IN CONFIGURAZIONE TRANS.

6. IL DOPPIO LEGAME FORMATO SI RIDUCE OTTENENDO:

ACIDO BUTIRRICO LEGATO AL TIOLO DEL PANTOTENATO DELLA PROTEINA

TRASPORTATRICE DELL’ACP.

ORA:

Il PRIMO ENZIMA, che prendeva l’acile e lo poneva sulla sintasi, PRENDE IL

BUTIRRILE E LO PONE SULLA SINTASI.

LIBERA IL TIOLO DELL’ACP LEGANDO BUTIRRATO ALLA SINTASI.

L’ENZIMA OTTENGO:

ACP LIBERO

+

TIOLO LEGATO ALLA SINTASI.

COME ALLUNGO IL BUTIRRATO?

LEGO UNA SECONDA MOLECOLA DI MALONIL-COA.

N.B.

TRANNE L’INGRESSO DEI PRIME DUE ATOMI DI C, CHE AVVIENE SOTTOFORMA DI

ACILE, TUTTE LE ALTRE UNITA’ ENTRANO COME

MALONILE.

TUTTI GLI ENZIMI CHE POLIMERIZZANO USANO IL MECCANISMO DI SPOSTARE

L’INTERO MONOMERO SUL NUOVO MONOMERO

MONOMERO ALL’INTERA CATENA

E NON DI AGGIUNGERE IL NUOVO

PERCHE’

NESSUN ENZIMA HA LE BRACCIA LUNGHE

DA RIUSCIRE AD ARRIVARE ALLA FINE DELLA CATENA.

QUANDO LA CATENA ARRIVA A 16C,

OVVERO

DOPO 7 GIRI DI ADDIZIONE,

DOPO L’INGRESSO DI 7 MOLECOLE DI AC-COA,

LA CATENA DIVENTA TROPPO IDROFOBICA,

SI ADAGIA SULLA PROTEINA,

L’ACP CERCA CON I SUOI 16C DI TRASFERIRLI MA NON RIESCE IN QUANTO,

NEL MOMENTO IN CUI SI MUOVE LASCIA INDIETRO A SE LA CATENA.

ANZICHE’ IL TRASFERIMENTO HO LA TIOLISI DEL LEGAME.

ORIGINO PLAMITIL-COA .

RUBATO POI DALLA MOLECOLA DI COA-SH.

QUINDI QUANDO ACP FINISCE IL GIRO E SI TROVA CON 16C,

IL PALMITATO E’ TIOLIZZATO,

OVVERO SI ATTACCA AD UNA MOLECOLA DI COASH INVECE DI ATTACCARSI ALLA

CISTEINA DELLA SINTASI.

PRODOTTO MASSIMO DI QUESTA VIA DI SINTESI :

ACIDO GRASSO CON 16 C E SATURO.

LE REAZIONI DI ALLUNGAMENTO NON VENGONO CATALIZZATE DALLA SINTASI

MA

DA ENZIMI LIBERI NEL CITOPLASMA.

PER PRODURRE, invece, ACIDI GRASSI INSATURI,

L’organismo REALIZZA:

MONOINSAURAZIONI:

PRENDE UN AG,

INSERISCE UN SOLO PUNTO DI INSATURAZIONE.

[Gli AG POLINSATURI POSSONO ESSERE FATTI SOLO DAI VEGETALI].

Si tratta di INSATURAZIONE IN CONFORMAZIONE CIS.

Perché tutti gli AG INSATURI NATURALI PRESENTANO TALE CONFORMAZIONE.

LE INSATURAZIONI CIS NEL NOSTRO ORGANISMO AVVENGONO NEI:

PEROSSISOMI:

ENZIMI

presenti nelle MEMBRANE MITOCONDRIALI, che usano:

OSSIGENO MOLECOLARE

+

NADPH + H+

SI HA L’ACIDO GRASSO SATURO, SI LEGA O2, SI FORMA L’INTERMEDIO CHE E’

L’EPOSSIDO,

POI CON NADPH HO LA FORMAZIONE DI AG INSATURO CON OCNFORMAZIONE CIS.

NEL CORSO DELLA REAZIONE AG + NADPH SONO OSSIDATI MENTRE L’OSSIGENO E’

RIDOTTO AD ACQUA.

GLI ENZIMI SI CHIAMANO:

OSSIDASI A FUNZIONE MISTA,

CATALIZZANO UNA SERIE DI USI DELL’OSSIGENO FUORI DAL MITOCONDRIO.

QUESTA INSATURAZIONE DEGLI AG RIENTRA NELLE:

VIE OSSIDATIVE NON MITOCONDRIALI.

Le reazioni di INSATURAZIONE, nel nostro organismo avvengono a livello

LIBOSOMIALE;

l’AGENTE OSSIDANTE E’ L’OSSIGENO MOLECOLARE e

FUNZIONA IN SINERGIA CON L’OSSIDAZIONE DI NADPH.

Le cose non sono così semplici perché A LIVELLO DELLA MEMBRANA DEI MICRSOMI,

HO

VI E’ UN SISTEMA DI TRASPORTO DI ELETTRONI SIMILE A QUELLO NELLA MEMBRANA

MITOCONDRIALE.

L’ACIDO GRASSO CHE SI INSATURA E’ QUELLO ATTIVATO,

OVVERO QUELLO LEGATO AL COA.

P.S. MICROSOMI:

Sintesi dei derivati degli steroli, introduzione di O2 all’interno delle catene.

Sono importanti per l’eliminazione di composti che contengono dei composti XENOBIOTICI, ovvero

composti che non appartengono al nostro organismo che vengono eliminati grazie a enzimi che stanno su tali

strutture.

COME TRASFORMO AC-COA A FOSFOLIPIDI O TRIGLICERIDI.

La MATERIA PRIMA E’:

DIIDROSSI-ACETON-FOSFATO.

L’ENZIMA,

GLICEROLO-3-FOSFO-DEIDROGENASI,

RIDUCE la FUNZIONE CHETONICA

Del

DIIDROSSI-ACETON-FOSFATO per dare,

– –

GLICEROLO 3 FOSFATO.

ESSO E’ IL PUNTO DI PARTENZA NELLA SINTESI SIA DEI

FOSFOLIPIDI CHE DEI TRIGLICERIDI.

LE TIOLASI,

prendono un AC-COA,

IDROLIZZANO il legame altoenergetico ed

ATTACCANO IL GRUPPO ACILE

AL

GLICEROLO 3- FOSFATO,

arrivando al:

ACIDO FOSFATIDICO.

ESSO E’ LA MATERIA PRIMA PER LA SINTESI DI FOSFOLIPIDI E TRIGLICERIDI.

PER FARE IL FOSFOLIPIDE:

ESTERIFICO IL FOSFATO.

PER FARE IL TRIGLICERIDE:

RIMUOVO IL FOSFATO,

quindi

2 REAZIONI:

DEFOSFORILAZIONE DELL’ACIDO FOSFATIDICO,

Ottenendo

DI-ACIL-GLICEROLO.

SOLO A QUESTO PUNTO posso aggiungere questa molecola di ACIDO GRASSO,

che arriva sottoforma di AC-COA,

RILASCIA un COA-SH e formo il TRIGLICRIDE.

SINTESI DEL COLESTEROLO.

Materia prima da sintetizzare sono le UNITA’ PENTADIENICHE:

HANNO 5 C + 2 DOPPI LEGAMI.

LE FASI PIU’ IMPORTANTI:

LA BIOSINTESI DEL COLESTEROLO AVVIENE PREVALENTEMENTE NELLE CELLULE

EPATICHE a livello CITOPLASMATICO,

PARTENDO DA UN’UNITA’ DI AC-COA.

REAZIONI.

DUE MOLECOLE DI AC-COA CONDENSANO.

OTTENGO ACETO-ACETIL-COA.

ESSO REAGISCE CON TERZA MOLECOLA DI AC-COA,

grazie all’ENZIMA

HMG-COA-SINTASI.

OTTENGO:

B-IDROSSI-B-METIL GLUTARIL-COA [HMG]

Il meccanismo è

l’attacco al carbonile delta + dell’AC-COA,

eliminazione di COA-SH,

si forma B-IDROSSI-B-METIL GLUTARIL-COA [HMG].

QUESTA MOLECOLA SI TROVA IN BIVIO TRA 2 STRADE METABOLICHE:

1. [LIASI]

B-IDROSSI-B-METIL-GLUTARIL-COA,

con ENZIMA HMG-COA-LIASI a dare,

ACETO-ACETATO,

importante perché uno dei corpi chetonici.

2. [REDUTTASI]

B-IDROSSI-B-METIL GLUTARIL-COA CON

B-IDROSSI-B-METIL-GLUTARIL-COA-REDUTTASI,

utilizza 2 MOLECOLE DI NADPH, PRODUCENDO

ACIDO MEVALONICO.

LA MEVALONATO CHINASI utilizza ATP per

FOSFORILARE IL MEVALONATO,

SI OTTIENE:

– –

MELANOVATO 5 FOSFATO.

LA FOSFO-MEVALONATO-CHINASI TRASFORMA IL MEVALONATO 5 FOSFATO IN:

MELANOVATO 5- PIROFOSFATO.

LA MELANOVATO 5- PIROFOSFATO- DECARBOSSILASI CATALIZZA LA

DECARBOSSILAZIONE CON PERDITA DI:

CO2.

SI OTTIENE:

ISO PENTENIL-5-PIROFOSFATO.

Esso è la BASE DI PARTENZA PER LA BIOSINTESI DI TUTTI

I COMPOSTI AROMATICI [TERPENI]

E PER IL

COLESTEROLO.

GLI STEROLI VEGETALI.

SUCCESSO NELLA PREVENZIONE DELLE MALATTIE DEL COLESTEROLO.

Gli steroli NON HANNO SISTEMI DI TRASPORTO NELL’ORGANISMO UMANO,

Vengono CONSGANTI ai tessuti ma NON vengono INCORPORATI.

VENGONO SENTITI DALL’HMGR,

NON FINISCONO NELLE MEMBRANE MA ABBASSANO LA SINTESI ENDOGENA DEL

COLESTEROLO.

Le statine sono un farmaco in grado di simulare l’azione regolatrice del colesterolo.

DELL’HMGR.

Sono EFFETTORI NEGATIVI

I DERIVATI DEGLI STEROLI SONO DI DUE TIPI:

1. ORMONI STEROIDEI,

presiedono i caratteri sessuali secondari,

l’ASSORBIMENTO DI ALCUNI MINERALI,

presiedono l’equilibrio salino tra i vari fluidi.

2. SALI BILIARI,

steroli di produzione EPATICA,

di questi SAPONI [acido alcolico, desodesossialcolico…]

Precursori

Si rovesciano nella parte bassa del tratto digerente, a livello intestinale, tenendo

SOSPESE LE PICCOLE GOCCIOLINE DI GRASSO PRODOTTE DALLA PERISTALSI.

DEGRADAZIONE DEGLI AMMINOACIDI

VIE ANABOLICHE

3. RECUPERO AMMINOACIDI DALLE PROTEINE ALIMENTARI

4. RECUPERO AZOTO AMMINICO A SCOPI BIOSINTETICI [SE POSSIBILE]

VIE CATABOLICHE

5. RECUPERO AMMINOACIDI DALLE PROTEINE ALIMENTARI

6. UTILIZZO DEGLI ATOMI DI CARBONIO PER LA PRODUZIONE DI INTERMEDI ED

ENERGIA

ESCREZIONE DELL’AZOTO NON UTILIZZATO

7. LA DEGRADAZIONE DELLE PROTEINE

SERVE per

RECUPERARE gli

AMMINOACIDI

Che verranno immessi nel flusso metabolico.

PROBLEMA PRINCIPALE DAL P.V. NUTRIZIONALE.

COSA FARE DELL’AZOTO CONTENUTO NELL’AMMONIACA

E CHE AVANZA DALLA DEGRADAZIONE DELLE PROTEINE.

E’ NECESSARIO DEGRADARE LE PROTEINE ALIMENTARI PER FORMARNE ALTRE IN

QUANTO NON SONO UGUALI ALLE NOSTRE.

La degradazione di alcune proteine CAUSANO ALLERGIE.

Il motivo è che, essendo estremamente resistenti alla degradazione, non vengono distrutte,

arrivano all’intestino tenue intatte,

vengono assorbite a livello ematico,

entrano in contatto con il sistema immunitario,

non le riconosce,

attua meccanismi di difesa.

DIFFERENZA TRA AA ESSENZIALI E AA NON ESSENZIALI.

AA ESSENZIALI PER L’UOMO

CATEGORIE PRINCIPALI

8. BASICI : LISINA E ARGININA

9. SOLFORATI : CISTEINA E METEONINA

10. IDROFOBICI ALIFATICI : LEUCINA, ISOLEUCINA E VALINA

11. IDROFOBICI AROMATICI : FENILALANINA E TRIPTOFANO

NOTE:

CISTEINA PUO’ ESSERE PRODOTTA DA METEONINA [MOLTO SCARSA]

12.

TIROSINA PUO’ ESSERE PRODOTTA DA FENILALANINA MA NON IN TUTTI

13.

ARGININA VIENE PRODOTTA DAL FEGATO IN QUANTITA’ SUFFICIENTI PER GLI

14. PER LA SINTESI E’ ELEVATA

ADULTI MA NON QUANDO LA RICHIESTA

[ACCRESCIMENTO E/O GRAVIDANZA]

AA ESSENZIALI.

AA che l’ORGANISMO NON E’ IN GRADO DI SINTETIZZARE.

E’ NECESSARIO RECUPERARLI DALLA DIETA.

[oppure dai nostri SIMBIONTI ma essi non possono contribuire in modo sostanziale al nostro

fabbisogno a causa delle loro dimensioni].

AA NON ESSENZIALI.

AA che l’ORGANISMO E’ IN GRADO DI SINTETIZZARE.

Vi sono inoltre vie di mezzo

Ovvero,

TRA AA ESSENZIALI e AA NON ESSENZIALI,

L’ORGANISMO HA GLI ENZIMI PER CREARLI MA NON HA LE MATERIE PRIME.

Es. TIROSINA, CISTEINA.

ALTRA VARIAZIONE DEL CAMBIAMENTO METABILICO E’ DATA DALLA

ARGININA.

NON è in grado di avere ADEGUATE QUANTITA’ da BAMBINI ed in GRAVIDANZA.

Ma è SUFFICIENTE nell’ETA’ ADULTA in quanto la crescita è ferma.

L’ADULTO UTILIZZA GLI AA PER:

RIMPIAZZARE LE PROTEINE CHE L’ORGANISMO ELIMINA

1. 2. RIFORNIRE ENERGIA

LA DEGRADAZIONE DELLE PROTEINE

15. ENDOPROTEASI GASTRICHE E PANCREATICHE

16. AMINO- E CARBOSSIPEPTIDASI NEL TENUE

PROTEASI DEL TRATTO DIGERENTE UMANO

STOMACO:

- PEPSINA//ENDO//ASPECIFICA

DUODENO:

- TRIPSINA//ENDO//BASICI

- [DAL PANCREAS] CHIMOTRIPSINA// ENDO// IDROFOBICI

TENUE:

- AMMINOPEPTIDASI//ESO

- CARBOSSIPEPTIDASI//ESO

METALLOPROTEASI CON ISOFORME SOECIFICHE AGISCONO ANCHE SU PROLINA

NON CONSENTE L’AZIONE DEGLI ENZIMI GASTRICI E

[LA CUI PRESENZA NELLA SEQUANZA PANCREATICI]

TRAGITTO DEGLI AA: DAL BOLO ALIMENTARE AL SANGUE.

A differenza dei CARBOIDRATI,

le PROTEINE NON SUBISCONO una

PRIMA DEGRADAZIONE NELLA BOCCA

Ma nello

STOMACO.

Qui troviamo 2 CELLULE secernenti:

1. PRODUCE,

HCL[rilascia protoni]

2. PRODUCE,

FORMA INATTIVA DELL’ENZIMA PROTEOLITICO [ZIMOGENO]

DETTA

PEPSINOGENO.

Il pH BASSO,

tra 1-2

PROVOCA UNA PARZIALE DEGRADAZIONE DEL PEPSINOGENO

Che

ESPONE IL SUO SITO CATALITICO

Ottendo

LA FORMA ATTIVA:

LA PEPSINA.

LA PEPSINA AGISCE

su UN’ALTRA MOLECOLA DI PEPSINOGENO,

taglia la PARTE TERMINALE DEL PEPTIDE,

LIBERANDO la FORMA ATTIVA.

Di conseguenza la forma attiva agirà su un altro pepsinogeno provocando una reazione A CASCATA,

IN UN PROCESSO AUTOCATALITICO.

In questo modo IN BREVE TEMPO,

TUTTO IL PEPSINOGENO SECRETO DAL PANCREAS DIVENTA ATTIVO.

In questa fase il bolo alimentare rimane per 1/1.30 H.

LA PEPSINA TAGLIA SUL LATO CARBOSSILICO DI UN LEGAME PEPTIDICO MA ALLA

L’AMMINOACIDO SUCCESSIVO SIA UNA PROLINA.

CONDIZIONE CHE Il bolo, inoltre, viene alcalinizzato e

INCONTRA I SALI BILIARI e I SECRETI ESOGENI PANCREATICI

che sono i più importanti per il RECUPERO DEGLI AA.

2 ENDOPROTEASI:

1. TRIPSINA

Taglia dove trova AA BASICI.

2. CHIMOTRIPSINA

Taglia dove trova AA IDROFOBICI

ANCHE ESSE SONO PRODOTTE IN FORMA ZIMOGENA.

SI ATTIVANO NEL TRATTO DIGERENTE, grazie al pH BASSO,

dove avviene la rimozione della parte n-terminale, successivamente si innesca una reazione a cascata

del processo di autocatalisi che attiva tutte le forme inattive.

ENDOPROTEASI,

in quanto

ATTACCANO LA PROTEINA AL CENTRO DELLA STRUTTURA.

Non all’estremita’.

L’altro passaggio avviene nell’INTESTINO TENUE.

IN QUESTA FASE VENGONO ORGANIZZATI GLI AA AL FINE DI ASSORBIRLI.

Gli ENZIMI che svolgono la funzione sono:

1. AMMINOPEPTIDASI

2. CARBOSSIPEPTIDASI

SI TRATTA DI ESOPEPTIDASI,

ovvero,

l’ENZIMA

LAVORA su

PICCOLE CATENE

ed

ATTACCANO

L’ESTREMITA’ della catena.

A seconda DELL’ESTREMITA’ CHE ATTACCANO:

1. AMMINOPEPTIDASI,

Partono dalla CODA AMMINICA.

2. CARBOSSIPEPTIDASI,

Partono dall’ESTREMITA’ CARBONIOSA.

ENTRAMBE HANNO COME COFATTORE LO IONE ZINCO.


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7 mesi fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze e tecnologie alimentari
SSD:
Università: Milano - Unimi
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Pages di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biochimica generale e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Milano - Unimi o del prof Bonomi Francesco.

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