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L'ossidazione degli acidi grassi

Appunti di biochimica sull'ossidazione degli acidi grassi basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. Stocchi dell’università degli Studi Carlo Bo - Uniurb, facoltà di Scienze motorie, Corso di laurea in scienze motorie, sportive e della salute. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Biochimica docente Prof. V. Stocchi

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interna e introducono nella molecola di un acido carbossilico un doppio legame

tra gli atomi di carbonio α e β con il FAD che funge da accettore degli elettroni

per poi cederli alla catena respiratoria .

2.IDRATAZIONE

Nella seconda fase di ossidazione degli acidi grassi viene aggiunta al doppio

trans-α2-enoil-CoA

legame del una molecola d’acqua, formando lo

stereoisomero L del β-idrossiacil-CoA . Questa reazione,catalizzata dall’enoil-

CoA idratasi è formalmente analoga a quella della fumarasi nel ciclo

dell’acido citrico.

3.DEIDROGENAZIONE

Nella terza fase, l’L-β-idrossiacil-CoA viene deidrogenato a β-chetoacil-CoA ad

opera della β-idrossiacil-CoA deidrogenasi ; il NAD è l’accettore di elettroni.

Il NADH che si forma in questa reazione dona i suoi elettroni alla NADH

deidrogenasi. Reazione analoga a quella svolta nel ciclo di krebs dalla malato

deidrogenasi .

4.SCISSIONE TIOLICA

La quarta e ultima fase del ciclo di ossidazione degli acidi grassi è catalizzata

dall’ acil-CoA acetiltrasferasi (o tiolasi), in cui il β-chetoacil-CoA reagisce

con una molecola di coenzima A libero staccando un frammento a due atomi di

carbonio sotto forma di acetil-CoA dalla regione carbossiterminale dell’acido

grasso originale. L’altro prodotto della reazione è il tioestere dell’acido grasso

con il coenzima A, ora accorciato di due atomi di carbonio.

Le ultime tre tappe di questa sequenza a quattro reazioni sono catalizzate da

due gruppi di enzimi a seconda delle catene degli acidi grassi.

Il legame singolo carbonio-carbonio che unisce i gruppi metilenici (-CH2) negli

acidi grassi è piuttosto stabile. La sequenza delle reazioni delle β-ossidazione è

un meccanismo per destabilizzare e rompere questo tipo di legame. Le prime

tre reazioni della β-ossidazione creano un legame C-C molto meno stabile, in

cui il carbonio α(C-2) è legato a due atomi di carbonio carbonilici (C=O)

(l’intermedio β-chetacil-CoA). La funzione chetonica presente sul carbonio β (C-

3) rende questo atomo un buon elettrofilo, tanto da subire l’attacco del gruppo

–SH del coenzima A.

Lo zolfo del CoA-SH è molto elettronegativo, mentre il carbonio β (il carbonio

chetonico del 3-chetoacil-CoA) è elettropositivo. Questa è la situazione ideale

per un attacco da parte dello zolfo al carbonio β, che, mentre si lega allo zolfo,

cede un elettrone al carbonio α che esce come carbanione. Il fatto che la carica

negativa di questo gruppo uscente sia stabilizzata per risonanza, rende il

composto più stabile e dunque la reazione termodinamicamente favorita. In

ogni modo alla fine vi è un attacco di uno ione idrogeno al carbonio alfa del

gruppo uscente e otteniamo il nostro acetil-CoA.

LE QUATTRO REAZIONI DELLA BETA-OSSIDAZIONE SI RIPETONO FORMANDO

ACETIL-CoA E ATP

Dopo la rimozione della prima unità di acetil-CoA dal palmitoil-CoA, il nuovo

tioestere del coenzima A contiene una catena acilica accorciata (14 atomi di

carbonio ). Il miristoil-CoA entra nella sequenza di reazioni della beta-

ossidazione subendo quattro reazioni, identiche alle prime, che producono una

seconda molecola di acetil-CoA e il lauril-CoA , un tioestere del coenzima A con

l’acile a 12 atomi di carbonio laurile . Il ciclo di ossidazione continua finchè non

si arriva alla completa conversione della catena acilica in 8 molecole di acetil-

CoA.

Il trasferimento degli elettroni dal NADH e dal FADH2 (rispettivamente

attraverso la NADH deidrogenasi e alla proteina ETF della catena respiratoria)

all’ossigeno produce una molecola di acqua per ogni coppia di elettroni. La

riduzione dell’ossigeno da parte del NADH consuma anche uno ione H+ per

NADH ossidato.

[Negli animali in letargo, l’ossidazione degli acidi grassi fornisce quindi energia

metabolica, calore e acqua, tutti essenziali per la sopravvivenza di un animale

che non mangia e non beve per un periodo molto lungo.]

La reazione complessiva dell’ossidazione del palmitoil-CoA a otto molecole di

acetil-CoA è :

Palmitoil-CoA + 7 CoA + 7 FAD + 7 NAD + 7 H20 8 acetil-CoA + 7 FADH2 +

7 NADH + 7 H+

Palmitoil-CoA + 7 CoA + 7 O2 + 28 P + 28 ADP 8 acetil-CoA + 28 ATP + 7

H2O

L’ACETIL-CoA PUO’ ESSERE OSSIDATO ULTERIORMENTE NEL CICLO DELL’ACIDO

CITRICO

L’acetil-CoA prodotto dall’ossidazione degli acidi grassi può essere ossidato a

CO e H O nel ciclo dell’acido citrico.

2 2

Enzima che catalizza Numero di molecole di Numero di

la tappa NADH o di FADH molecole di ATP

2

Ossidativa formate Prodotte *

Acil-CoA deidrogenasi 7 FADH 14

2

β-Idrossiacil-CoA 7 NADH 21

deidrogenasi

Isocitrato deidrogenasi 8 NADH 24

α-Chetoglutarato 8 NADH 24

deidrogenasi

Succinil-CoA sintetasi 8 GTP 8

Succinato deidrogenasi 8 FADH 16

2

Malato deidrogenasi 8 NADH 24

Totale 131

*Questi valori sono calcolati considerando che la fosforilazione ossidativa

mitocondriale produca 1,5 molecole di ATP per ogni FADH ossidato e 2,5

2

molecole di ATP per NADH ossidato

Il costo energetico per l’attivazione di un acido grasso corrisponde a due

molecole di ATP ( l’attivazione del palmitato a Palmitoil-CoA rompe entrambi i

legami fosfanidride dell’ATP ); il guadagno netto che si ha dall’ossidazione di

una molecola di palmitato è di 129 molecole di ATP.

L’OSSIDAZIONE DEGLI ACIDI GRASSI INSATURI RICHIEDE ALTRE DUE REAZIONI

Molti degli acidi grassi ,dei triacilgliceroli e dei fosfolipidi degli animali e delle

piante sono insaturi, cioè possiedono uno o più doppi legami . Questi legami

cis

sono nella configurazione e sono resistenti all’azione dell’enoil-CoA idratasi,

l’enzima che catalizza l’aggiunta di acqua al doppio legame trans dell’Δ -enoil-

2

CoA prodotto dalla β ossidazione. Sono necessari altri due enzimi per la β

ossidazione degli acidi grassi insaturi : una isomerasi e una reduttasi.

Esempio : L’Oleato è un acido grasso a 18 atomi di carbonio monoinsaturo, con il

cis

doppio legame tra gli atomi C-9 e C-10. L’oeil-CoA va incontro a tre cicli

della sequenza di reazioni della β ossidazione formando tre molecole di acetil-

cis

CoA e un tioestere dell’acido grasso a 12 atomi di carbonio con il CoA, il

Δ dodecenil-CoA. Questo composto non può subire un altro ciclo della β

3

ossidazione in quanto l’enzima che dovrebbe agire, cioè l’enoil-CoA idratasi

trans.

riconosce soltanto doppi legami L’enzima ausiliario Δ -enoil-CoA

2

cis trans-Δ

isomerasi converte il Δ enoil-CoA nell’isomero enoil-CoA che viene

3 2

convertito dall’enoil-CoA idratasi nel corrispondente L-β-idrossiacil-CoA. Questo


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8 mesi fa


DETTAGLI
Esame: Biochimica
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze motorie, sportive e della salute
SSD:
Università: Carlo Bo - Uniurb
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher brunetto12 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 Carlo Bo - Uniurb o del prof Stocchi Vilberto.

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