Il metabolismo dei lipidi
Digestione, assorbimento e trasporto dei lipidi
Concetti chiave
• I triacilgliceroli sono demoliti dalle lipasi e i prodotti derivanti dalla loro
scissione sono assorbiti dall’intestino.
• Le lipoproteine trasportano i lipidi tra l’intestino, il fegato e gli altri tessuti.
Il trasporto dei triacilgliceroli e del colesterolo
I principali acidi biliari e i loro coniugati
Triacilglicerolo
Le lipasi agiscono a livello dell’interfaccia
lipide-acqua
Lipasi pancreatica
PDBids 1N8S and 1LPB
Complesso fosfolipasi A2-micella
Complesso fosfolipasi A2-micella
Le lipoproteine del plasma umano
LDL
L’apolipoproteina A-I
Apolipoproteina A-I umana
PDBid 1AV1
L’apolipoproteina A-I
Endocitosi delle LDL mediata dal recettore
Digestione, assorbimento e trasporto dei lipidi
Punto di verifica
• Come fanno le lipasi ad accedere ai loro substrati?
• Spiegate quali sono le finalità dei sali biliari e della proteina che lega gli acidi
grassi nella digestione e nell’assorbimento dei lipidi.
• Riassumete i ruoli delle diverse lipoproteine nel trasporto dei triacilgliceroli e
del colesterolo.
• Qual è l’importanza della lipoproteina lipasi?
• Descrivete il processo dell’endocitosi delle LDL mediata dal recettore.
L’ossidazione degli acidi grassi
Concetti chiave
• Gli acidi grassi da degradare sono legati al CoA tramite una reazione dipendente
dall’ATP.
• I gruppi acilici grassi sono trasportati nei mitocondri tramite il sistema navetta
della carnitina per essere ossidati.
• A ogni giro della b-ossidazione mitocondriale sono prodotti FADH2, NADH e
acetil-CoA.
• Per ossidare gli acidi grassi insaturi sono necessari ulteriori enzimi.
Meccanismo di reazione dell’acil-CoA sintetasi
La carnitina trasporta i gruppi acile attraverso
la membrana mitocondriale
La carnitina trasporta i gruppi acile attraverso
la membrana mitocondriale
La b-ossidazione degli acil-CoA
La b-ossidazione degli acil-CoA
La b-ossidazione degli acil-CoA
La b-ossidazione degli acil-CoA
La b-ossidazione degli acil-CoA
L’ossidazione degli acidi grassi
Punto di verifica
• Descrivete il processo di attivazione degli acidi grassi. Qual è il
costo energetico di questo processo?
• In che modo i gruppi acilici citosolici entrano nel mitocondrio per
essere degradati?
• Riassumete le reazioni chimiche che avvengono a ogni giro della
b-ossidazione. Spiegate perché si chiama b-ossidazione.
• In che modo i prodotti della b-ossidazione portano alla
produzione di ATP?
I corpi chetonici
Concetti chiave
• Nel fegato l’acetil-CoA può essere convertito reversibilmente a corpi chetonici
che saranno utilizzati come fonte di energia dagli altri tessuti.
• La chetogenesi avviene nella matrice mitocondriale degli epatociti
Corpi chetonici
Chetogenesi
La b-idrossibutirrato deidrogenasi
Utilizzazione dei corpi chetonici in acetil-CoA
nei tessuti extraepatici
Assente nel fegato
I corpi chetonici
Punto di verifica
• Che cosa sono i corpi chetonici?
• In che modo i corpi chetonici sono sintetizzati e degradati?
La biosintesi degli acidi grassi
Concetti chiave
• Il sistema di trasporto degli acidi tricarbossilici trasferisce acetil-CoA nel citosol
per la sintesi degli acidi grassi.
• La sintesi degli acidi grassi inizia con la carbossilazione dell’acetil-CoA che
genera malonil-CoA.
• L’acido grasso sintasi catalizza sette reazioni e allunga un acido grasso di due
atomi di carbonio alla volta.
• Le elongasi e le desaturasi possono modificare gli acidi grassi.
• I triacilgliceroli sono sintetizzati a partire da glicerolo e acidi grassi.
Confronto tra b-ossidazione e biosintesi degli
acidi grassi
Il sistema di trasporto degli acidi tricarbossilici
Reazione catalizzata dall’acetil-CoA carbossilasi
(ACC)
Gruppi fosfopanteteinici
La decarbossilazione «spinge»
la reazione catalizzata
dalla b-chetoacil-ACP sintetasi
La biosintesi degli acidi grassi
La biosintesi degli acidi grassi
La biosintesi degli acidi grassi
La biosintesi degli acidi grassi
Organizzazione in domini dell’acido grasso
sintasi
Struttura dell’acido grasso sintasi
Acido grasso sintasi di mammifero
PDBid 2VZ9
Sintesi dei triacilgliceroli
Schema riassuntivo
del metabolismo lipidico
La biosintesi degli acidi grassi
Punto di verifica
• Paragonate il sistema navetta per il trasporto degli acidi grassi nei mitocondri
con quello per il trasporto dell’acetil-CoA nel citosol.
• Qual è il ruolo dell’ATP-citrato liasi nella sintesi degli acidi grassi?
• Descrivete le reazioni che producono e consumano malonil-CoA durante la
sintesi degli acidi grassi.
• Perché è metabolicamente corretto per la cellula regolare l’attività dell’acetilCoA carbossilasi?
La biosintesi degli acidi grassi
Punto di verifica
• Riassumete le reazioni catalizzate dall’acido grasso sintasi e paragonatele alle
reazioni di ossidazione degli acidi grassi.
• Descrivete il ruolo degli enzimi multifunzionali sia nella sintesi degli acidi grassi
sia nella loro ossidazione.
• Quali sono le funzioni delle elongasi e delle desaturasi? Dove sono localizzati
questi enzimi?
• Descrivete il modo in cui gli acidi grassi neosintetizzati sono incorporati nei
triacilgliceroli.
La regolazione del metabolismo degli acidi grassi
Concetti chiave
• L’ossidazione e la sintesi degli acidi grassi sono regolate dagli ormoni e da fattori
cellulari.
I siti di regolazione del metabolismo degli acidi
grassi
La regolazione del metabolismo degli acidi grassi
Punto di verifica
• In che modo gli ormoni collegano la disponibilità di combustibile metabolico
alla sintesi e alla degradazione degli acidi grassi negli esseri umani?
• Spiegate in che modo la produzione di malonil-CoA è in grado di regolare il
metabolismo degli acidi grassi.
La reazione catalizzata dalla prostaglandina H2
sintasi
Inibitori della prostaglandina H2 sintasi
Inibitori della Cox-2
Il metabolismo degli amminoacidi
La degradazione delle proteine dell’organismo
Concetti chiave
• Le proteine extracellulari e intracellulari possono essere digerite dalle proteasi
lisosomiali.
• Le altre proteine che devono essere degradate sono prima coniugate alla
proteina ubiquitina.
• Il proteasoma, un complesso proteico a forma di barile, srotola la struttura delle
proteine ubiquitinate con un processo ATP-dipendente e le degrada
proteoliticamente.
Struttura dell’ubiquitina
Ubiquitina
umana
PDBid 1UBO
Emivita di alcuni enzimi
Le reazioni di ubiquitinazione
Alcuni amminoacidi devono essere assunti con
la dieta
La digestione delle proteine della dieta
La deaminazione degli amminoacidi
Concetti chiave
• La transaminazione interconverte tra loro un amminoacido e un a-cheto acido.
• La deaminazione ossidativa del glutammato rilascia ammoniaca da eliminare.
Il catabolismo degli amminoacidi
Transaminazione
Transaminazione
Piridossal-5’-fosfato
Deaminazione ossidativa del glutammato
La deaminazione degli amminoacidi
Punto di verifica
• Descrivete il modo in cui l’a-chetoglutarato e l’ossalacetato partecipano al
catabolismo degli amminoacidi.
• Qual è il ruolo del PLP nella transaminazione?
• Riassumete le reazioni che rilasciano un gruppo amminico di un amminoacido
sotto forma di ammoniaca.
Il ciclo dell’urea
Concetti chiave
• Cinque reazioni incorporano l’ammoniaca e un gruppo amminico nell’urea.
• La velocità del ciclo dell’urea cambia in funzione della velocità di degradazione
degli amminoacidi.
L’ammoniaca e i prodotti di scarto
meno tossici
Reazione complessiva del ciclo dell’urea
Il ciclo dell’urea
Il ciclo dell’urea
Il ciclo dell’urea
Il meccanismo di reazione della CPS I
Il meccanismo di reazione della CPS I
Il meccanismo di reazione della CPS I
Il meccanismo di reazione della CPS I
Il ciclo dell’urea
Punto di verifica
• Riassumete le tappe del ciclo dell’urea. In che modo i gruppi amminici degli
amminoacidi entrano nel ciclo?
• Quali sono i vantaggi dell’incanalamento?
• In che modo la velocità di deaminazione degli amminoacidi è correlata alla
velocità del ciclo dell’urea?
La degradazione degli amminoacidi
Concetti chiave
• L’alanina, la cisteina, la glicina, la serina e la treonina sono degradate a piruvato.
• L’asparagina e l’aspartato sono degradati a ossalacetato.
• L’a-chetoglutarato è prodotto dalla degradazione dell’arginina, del glutammato,
della glutammina, dell’istidina e della prolina.
• L’isoleucina, la metionina, la treonina e la valina sono convertite in succinil-CoA.
• La degradazione della leucina e della lisina forma acetil-CoA e acetoacetato.
• Il triptofano viene degradato ad acetoacetato.
• La fenilalanina e la tirosina formano fumarato e acetoacetato.
I 7 prodotti comuni di degradazione
degli amminoacidi
La degradazione degli amminoacidi
Punto di verifica
• Descrivete i due destini generali degli scheletri carboniosi degli amminoacidi.
• Elencate i sette metaboliti che rappresentano i prodotti terminali del
catabolismo degli amminoacidi. Quali di questi sono gluconeogenici? Quali invece
sono chetogenici?