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Biochimica metabolica Appunti scolastici Premium

Riassunto degli argomenti riguardanti la biochimica metabolica:
- metabolismo dei glucidi
- metabolismo dei lipidi
- metabolismo degli amminoacidi
- metabolismo dell'eme
- metabolismo delle proteine
- metabolismo dei nucleotidi
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Esame di Biochimica docente Prof. D. Carotti

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b-ossidazione

Alle 100 molecole di ATP che si formano dalla dell’acido palmitico si devono sottrarre 2

molecole di ATP che vengono usate per l’attivazione dell’acido palmitico a palmitoil-CoA, quindi la

produzione netta di energia è di 98 molecole di ATP.

b -ossidazione di acidi grassi insaturi.

Gli acidi grassi insaturi e polinsaturi presentano doppi legami in configurazione cis, incompatibili con il

b-ossidazione.

processo di w-9) b-ossidazione

L’acido oleico (18:1 può andare incontro a 3 cicli di prima di essere trasformato in un acido

grasso a 12C con un doppio legame fra C3 e C4.

D3cis®2trans

1. La isomerasi trasferisce il doppio legame in posizione 2 e ne cambia la conformazione da

cis a trans, formando il 2-trans-dodecanoil-CoA. b-idrossi-dodecanoil-CoA,

2. La enoil-idratasi trasforma in 2-trans-dodecanoil-CoA in che può andare quindi

b-ossidazione.

incontro a 5 cicli di

Dall’acido oleico si formano quindi 9 molecole di acetil-CoA, 8 molecole di NADH e 7 molecole di FADH ,

2

con una riduzione della resa energetica di 1,5 molecole di ATP rispetto al corrispondente acido grasso saturo

(acido stearico). w-6), b-ossidazione

L’acido linoleico (18:2 un acido grasso polinsaturo, va incontro a 3 cicli di prima di formare

b-ossidazione.

un intermedio con un doppio legame fra C3 e C4, non suscettibile di

D3cis®2trans

1. La isomerasi trasferisce il doppio legame in posizione 2 e ne cambia la conformazione da

D2trans-6cis-dodecadienoil-CoA, b-

cis a trans, formando il che può andare incontro a un altro ciclo di

ossidazione.

b-ossidazione D4cis-decanoil-CoA.

2. Nel ciclo di si forma il

D4cis-decanoil-CoA D4cis-decanoil-CoA D2trans-D4cis-decanoil-CoA.

3. La deidrogenasi ossida il in

4. La 2trans-4-cis-decanoil-CoA riduttasi riduce il 2trans-4-cis-decanoil-CoA in 3trans-decanoil-CoA a spese

di una molecola di NADPH.

D3trans-decanoil-CoA D3trans-decanoil-CoA D2trans-decanoil-CoA,

5. La isomerasi trasforma il in che può

b-ossidazione.

andare incontro ad altri 4 cicli di b-ossidazione

Rispetto al corrispondente acido grasso saturo (acido stearico), la resa energetica della

dell’acido linoleico è inferiore di 3 molecole di ATP.

b -ossidazione perossisomale.

b-ossidazione

Nel fegato, la di acidi grassi a lunga catena avviene anche nei perossisomi, organelli ricchi di

perossidasi e catalasi.

Il processo è simile a quello che avviene nei mitocondri, ma la tappa iniziale è catalizzata dalla acil-CoA

ossidasi, un enzima FAD-dipendente che porta alla formazione di H O .

2 2

Lo smistamento degli acidi grassi nel processo di ossidazione perossisomale o mitocondriale dipende dalle

condizioni metaboliche del tessuto: in condizioni normali circa ¼ degli acidi grassi viene ossidato nei

perossisomi, ma in seguito ad un imponente pasto lipidico o all’assunzione di etanolo, l’intensità del processo

perossisomale aumenta fino a uguagliare quella mitocondriale.

b-ossidazione

Dal punto di vista fisiologico, la perossisomale ha il compito di accorciare gli acil-CoA a lunga

catena (C>18) per poi renderli suscettibili del processo mitocondriale.

L’impossibilità di ossidare gli acidi grassi a lunga catena è una caratteristica di gravi malattie metaboliche:

- Sindrome di Zellweger, caratterizzata dall’assenza di perossisomi.

- Adrenoleucodistrofia, caratterizzata da un inefficiente sistema di trasporto di acidi grassi ai perossisomi.

a-ossidazione di acidi grassi

a-ossidazione

Il processo di degli acidi grassi avviene nei perossisomi e si svolge sugli acidi grassi liberi invece

che sugli acil-CoA; il processo è sostenuto dall’azione di una monossigenasi e di due deidrogenasi.

1. Una monossigenasi introduce un ossidrile sul Ca di un acido grasso, formando un L(+)-idrossiacido a

spese di una molecola di NADPH. a-chetoacido.

2. Una deidrogenasi NAD -dipendente ossida L(+)-idrossiacido per formare un

+

3. Una seconda deidrogenasi NAD -dipendente catalizza la decarbossilazione ossidativa dell’a-chetoacido

+

in un acido grasso con un C in meno rispetto all’acido grasso di partenza.

a-ossidazione

Il processo di degli acidi grassi è importante nella demolizione degli acidi grassi a catena

ramificata, come l’acido fitanico, un acido grasso a 20C di cui 16 in catena e 4 ramificati, che si forma

b-

nell’organismo a partire dal fitolo. Al C3 è legato un metile, che rende l’acido fitanico non suscettibile di

ossidazione, di conseguenza avviene il distacco del C carbossilico nell’a-ossidazione e questo permette la

b-ossidazione.

demolizione ossidativa mediante

Il morbo di Refsum è una malattia metabolica in cui è assente per difetto genetico la monossigenasi (fitanato

a-idrossilasi); l’acido fitanico non può essere quindi demolito e si accumula nei tessuti, producendo danni

particolarmente gravi a livello del sistema nervoso.

w-ossidazione di acidi grassi w-ossidazione,

Alcuni acidi grassi, in particolare quelli a media catena, possono andare incontro al processo di

in cui il –CH terminale (Cw) viene demolito in carbossile; il processo è catalizzato da una monossigenasi,

3

dipendente dalla presenza di O , NADPH e citocromo P450, che trasforma gli acidi grassi monocarbossilici in

2

a,w-bicarbossilici, b-ossidazione

acidi grassi che possono andare quindi incontro al processo di a partire

dall’una o dall’altra estremità.

Ossidazione di acidi grassi a numero dispari di C b-ossidazione

Gli acidi grassi con un numero dispari di atomi di C possono andare incontro al processo di per

w-terminale

formare acetil-CoA, lasciando un residuo di propionil-CoA.

Il propionil-CoA, che si forma anche dal catabolismo di alcuni amminoacidi, viene metabolizzato in 3 reazioni:

1. La propionil-CoA carbossilasi, enzima biotina-dipendente, carbossila il propionil-CoA per formare D-

metilmalonil-CoA.

2. La metilmalonil-CoA epimerasi converte il D-metilmalonil-CoA in L-metilmalonil-CoA.

3. La metilmalonil-CoA mutasi, enzima B12-dipendente, trasforma il L-metilmalonil-CoA in succinil-CoA che

può entrare nel ciclo di Krebs o usato nella gluconeogenesi.

Sintesi degli acidi grassi

Gli animali non sono in grado di generare glucosio a partire dagli acidi grassi, in quanto l’acetil-CoA non è

suscettibile di riconversione in piruvato e quindi in ossalacetato; gli animali sono invece in grado di

trasformare i glucidi in acidi grassi.

Tutti i tessuti dell’organismo animale sono in grado di sintetizzare acidi grassi, ma questo processo è

particolarmente rilevante nel tessuto adiposo, nel fegato, nell’intestino e nella ghiandola mammaria

funzionante. b-ossidazione

La lipogenesi non è il processo della decorrente a ritroso, ma un processo distinto e

indipendente.

Sintesi de novo

La sintesi de novo degli acidi grassi è un processo citoplasmatico che porta alla formazione di palmitato (16:0)

a partire dall’acetil-CoA; il palmitato può andare poi incontro a processi di desaturazione e allungamento

della catena.

La lipogenesi è un processo riduttivo che usa il NADPH proveniente dalla via dei pentoso-fosfati e dalla

conversione dell’ossalacetato in piruvato.

L’acetil-CoA prodotto nei mitocondri non è in grado di attraversare la membrana mitocondriale interna per

raggiungere il citoplasma, per cui il trasporto è mediato dal citrato: quando la concentrazione di NADH e

ATP all’interno dei mitocondri è elevata, il citrato che si forma nel ciclo di Krebs a partire da ossalacetato e

acetil-CoA, viene trasportato nel citoplasma.

Il citrato citoplasmatico, per azione della citrato-liasi, viene demolito in acetil-CoA e ossalacetato, in una

reazione che richiede l’idrolisi di ATP:

- L’acetil-CoA viene trasformato in malonil-CoA dalla malonil-CoA sintasi.

- L’ossalacetato viene ridotto a malato, il quale viene trasformato in piruvato dall’enzima malico per

produrre il NADPH necessario alla lipogenesi.

La carbossilazione dell’acetil-CoA in malonil-CoA, a carico della acetil-CoA carbossilasi, è la tappa limitante

per la sintesi degli acidi grassi ed è sottoposta a regolazione multipla:

- Regolazione allosterica: il citrato è un effettore positivo, mentre gli acil-CoA sono effettori negativi.

- Controllo ormonale: il glucagone e l’adrenalina stimolano la produzione di cAMP, il quale media la

fosforilazione dell’enzima; la fosforilazione diminuisce l’affinità dell’enzima per il citrato, inibendo il

processo. L’insulina ha invece l’effetto opposto.

La acido grasso sintasi è un enzima dimerico formato da due catene identiche, ciascuna contenente 6 domini

funzionali e una proteina trasportatrice di acili (ACP), il cui compito è di posizionare la catena acilica nascente

sui siti catalitici e ciò è reso possibile grazie alla 4’-fosfopantotenina legata a un residuo di serina della

proteina.

1. A) La acetil-CoA:ACP transacilasi trasferisce l’acetile dell’acetil-CoA al gruppo tiolico dell’ACP, da cui

viene poi trasferito al dominio enzimatico della malonil-CoA:ACP transcacilasi.

B) La malonil-CoA:ACP transacilasi trasferisce il malonile del malonil-CoA al gruppo tiolico dell’ACP.

b-chetoacil-CoA

2. La sintasi condensa fra loro acetile e malonile, con liberazione di una molecola di CO ,

2

per formare acetoacetile.

b-chetoacil-ACP b-idrossibutirrile

3. La riduttasi riduce l’acetoacetile in a spese di una molecola di NADPH.

b-chetoacil-ACP b-idrossibutirrile a,b-deidrobutirrile,

4. La deidratasi trasforma il in rimuovendo una

molecola d’acqua.

b-enoil-ACP a,b-deidrobutirrile

5. La riduttasi riduce il in butirrile a spese di una molecola di NADPH; si

b-chetoacil-

ottiene quindi un acile a 4C posizionato sul gruppo tiolico di ACP, da cui viene trasferito sulla

sintasi per iniziare un altro ciclo, fino ad ottenere il palmitato.

6. La tioestere idrolasi libera il palmitato dal gruppo tiolico di ACP.

La stechiometria della sintesi del palmitato è: <


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DETTAGLI
Esame: Biochimica
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in medicina "D" (a ciclo unico)
SSD:
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher francescaspadetta93 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biochimica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università La Sapienza - Uniroma1 o del prof Carotti Daniela.

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