Metabolismo dei lipidi
Beta-ossidazione
Chetogenesi
Lipidi
Insolubilità in acqua
Funzioni dei lipidi
1. Riserva energetica
• Catabolizzati nella ossidazione per produrre
ATP
2. Molecole strutturali
• membrane cellulari
3.
Precursori di
ormoni
From: Tortora GJ & Grabowski SR (2000) Principles of Anatomy and
Physiology (9th Edition). New York: John Wiley & Sons, p62
METABOLISMO DEI LIPIDI
• FUNZIONE DEI LIPIDI :
Energetica potere calorico doppio rispetto ai
glucidi e alle proteine meno acqua (minore
spazio occupato)+energia
I grassi e gli oli, formati da code
idrocarburiche, sono la principale
riserva energetica
ACIDI GRASSI
TRIGLICERIDI
UTILIZZO
FORMA DI DEPOSITO
Acidi grassi saturi e insaturi
• Acidi grassi
saturi
– Senza doppi
legami
• Acidi grassi
insaturi – uno o
più doppi legami
• Crea una piega
nella coda
• Le molecole non
possono
stringersi
• Aumenta la
fluidità
Oleate ion
From: Matthews, CK & van Holde KE (1990)
Biochemistry. Redwood City:Benjamin Cummings p.299.
STRUTTURA TRIGLICERIDE
GLICEROLO
+
Tre molecole di
ACIDO
GRASSO
TESSUTO ADIPOSO
CONTIENE PIU’ DEL 95% DEI TRIGLICERIDI PRESENTI NELL’ORGANISMO
FUNZIONI:
PROTEZIONE MECCANICA DEGLI ORGANI INTERNI E DI ISOLAMENTO TERMICO
RISERVA DI METABOLITI ENERGETICI
GENERATORE DI CALORE
SECERNE SOSTANZE DI NATURA ORMONALE
Quando c’è bisogno di energia come
vengono liberati gli acidi grassi dal
tessuto adiposo?
Gli adipociti ed i semi
contengono le lipasi, enzimi
che catalizzano l’idrolisi dei
trigliceridi
Gli ormoni glucagone e adrenalina
innescano il processo
di mobilizzazione delle riserve di
trigliceridi, attivando mediante
fosforilazione le lipasi
Mobilizzazione dei trigliceridi dal
tessuto adiposo
Adrenalina, Glucagone
Insulina inibisce la lipasi
Albumin
ADRENALINA
GLUCAGONE
INSULINA
STIMOLANO LA LIPOLISI
INIBISCE LA LIPOLISI
stimola sintesi acidi grassi
I prodotti della lipolisi sono:
• Glicerolo
esportato al fegato per
rifornire la
gluconeogenesi o entra
nella glicolisi
• Acidi grassi
legati all’albumina
viaggiano nel sangue
per raggiungere i tessuti
( cuore, fegato, muscolo scheletrico)
1) mobilizzazione
acidi grassi
dai trigliceridi
2) trasporto legati
all’albumina
3) Entrata
dell’ acido grasso
nel citoplasma
della cellula dove
verrà ossidato
• L’acido grasso subisce tre processi:
1) attivazione
2) trasporto attraverso le membrane
mitocondriali
3) beta-ossidazione nella matrice
mitocondriale
• Nel citoplasma avviene l’attivazione
dell’acido grasso attraverso l’enzima :
Acil-CoA sintetasi
Acido grasso + CoA + ATP
Acil-CoA + AMP + PPi
In questa reazione vengono utilizzati l’equivalente di 2 ATP
Mitocondri
• Organelli dove avviene la respirazione cellulare.
cellulare
Trasporto di Acil CoA nei Mitocondri
• Il sistema navetta della carnitina trasferisce
gli acil CoA dal citosol ai mitocondri
CPT1 carnitina palmitoil transferasi1
acilCoA
Acilcarnitina + CoA
CPT2 carnitina palmitoil transferasi 2
acilCoA + carnitina
acilcarnitina
Trasportatore acilcarnitina/carnitina
Trasporto di Acil CoA nei Mitocondri
• L’ Acil CoA è prima convertito, nello spazio intermembrana,
ad acilcarnitina (che può entrare nel mitocondrio mediante
trasportatore) e una volta entrato nella matrice mitocondriale
di nuovo in Acil CoA
Ossidazione Acidi Grassi
•
Nella matrice mitocondriale l’Acil CoA
è ossidato attraverso la -ossidazione
– Due atomi di carbonio alla volta sono
rimossi dalla coda idrocarburica per
formare acetil CoA
• Il taglio avviene tra gli atomi di
carbonio  e 
From: Stryer, LS (1988) Biochemistry (3rd Ed). New York: WH
Freeman & Co. p470
- Ossidazione
1.Deidrogenazione FAD-dipendente
- doppio
1
legame tra gli atomi di carbonio  e 
- FADH2
2. Idratazione
2
- saturazione del doppio legame tra gli atomi di
carbonio  e 
3. Deidrogenazione NAD-dipendente
–
3
H rimosso dal gruppo ossidrilico sull’atomo di
carbonio 
–
Produce NADH + H+
4. Scissione
- Acetil CoA
- Acil CoA accorciato di 2 atomi di
carbonio
4
Le Reazioni della  ossidazione
Un giro di  ossidazione: 4 reazioni enzimatiche
producono acetil CoA da acil CoA
• Ogni giro genera una molecola di:
FADH2
NADH
Acetil CoA
Acil CoA (Ogni giro si accorcia di 2 atomi di
carbonio)
Resa energetica
Acido palmitico
16 atomi di carbonio
Palmitil-CoA + 7CoA +7FAD + 7NAD++7H2O
8 Acetil-CoA + 7FADH2 + 7 NADH + 7 H+
12 x 8 = 96 ATP
7x 2=14 ATP
7x 3=21ATP
Totale = 131 ATP – 2 ATP ( attivazione) = 129 ATP
CHETOGENESI
SINTESI : FEGATO
SEDE del processo  MATRICE MITONDRIALE
CHETOGENESI
AUMENTO : scarsa
disponibilità di glucosio
diabete
esercizio fisico prolungato.
CHETOGENESI
• Quando le riserve di carboibrati diminuiscono e i livelli
glicemici sono bassi
– Diminuisce la produzione di insulina
• Insulina inibitore della lipolisi
– Bassi livelli di insulina portano ad aumentare la
lipolisi nel tessuto adiposo sotto lo stimolo di
glucagone e adrenalina
CHETOGENESI
– Il fegato aumenta l’estrazione di acidi grassi dal sangue
– Aumenta la produzione di acetil CoA attraverso la ossidazione
– Le cellule del fegato utilizzano ossalacetato per
sintetizzare glucosio da utilizzare per innalzare la
glicemia
PIRUVATO
GLUCOSIO
gluconeogenesi
Costituisce la TAPPA LIMITANTE del CICLO di KREBS
se l’ossalacetato è prelevato per produrre glucosio, l’acetilCoA che non
riesce ad entrare nel ciclo di Krebs è trasformato in corpi chetonici
Corpi chetonici
• Nel fegato diminuisce la quantità di acetilCoA
che entra nel ciclo di Krebs per la carenza di
ossalacetato
• Formazione dei corpi chetonici da acetil CoA
Corpi chetonici
• Acetoacetato
– Ridotto per formare -idrossibutirrato
– Spontanea decarbossilazione forma acetone
I corpi chetonici sono usati come fonte energetica per altri tessuti
EPATOCITA
TESSUTI PERIFERICI
I corpi chetonici sono
convertiti in
acetilCoA
+
ossalacetato
Ciclo di
Krebs
CHETOGENESI
Per ossidare i grassi sono necessari i
carboidrati
• Quando la quantità di carboidrati, è
insufficiente, l’acido ossalacetico è
convertito a glucosio (gluconeogenesi) nel
fegato
citoplasma
UTILIZZAZIONE CORPI CHETONICI
Diffusione nel sangue e trasporto al:
1.muscolo
2.cuore
3.cervello
CHETOSI o CHETOACIDOSI
• quando la produzione epatica supera di molto
la capacità di utilizzazione.
Chetoacidosi
pH acido può essere fatale nel
diabete mellito non controllato
Champe et al., Le basi della biochimica, Ed. Zanichelli
Biosintesi degli acidi grassi
• La Sintesi degli acidi grassi avviene
principalmente nel fegato e nella ghiandola
mammaria durante la lattazione.
• Gli acidi grassi sono sintetizzati a partire da
acetil CoA derivato da un eccesso di proteine e
carboidrati
DIGESTIONE DEI LIPIDI
I trigliceridi assunti attraverso
l’alimentazione DEVONO essere
convertiti da particelle grandi ed insolubili
a micelle piccole e finemente disperse
Sali biliari agiscono come detergenti
biologici e convertono i grassi alimentari in
micelle miste formate da :
Sali + trigliceridi (tappa1)
Tappa 2: lipasi convertono i trigliceridi
in una miscela di
monogliceridi
digliceridi
acidi grassi
glicerolo
Tappe 3 e 4
I prodotti della degradazione delle lipasi
diffondono nelle cellule epiteliali della
mucosa intestinale dove sono riconvertiti in
triglicerie legati con il colesterolo della dieta a
specifiche proteine formando
i CHILOMICRONI
Struttura di una lipoproteina
Acidi Grassi
•
Lipoproteina lipasi
– presente nei capillari che
riforniscono gli adipociti (e
muscolo scheletrico)
• Idrolizza gli acidi grassi dai
trigliceridi contenuti nei
chilomicroni
• Gli acidi grassi liberati
entrano nella cellula dove
sono ricomposti in
trigliceridi
From: Matthews, CK & van Holde KE (1990) Biochemistry.
Redwood City:Benjamin Cummings p.301.
Formazione di triacilgliceroli nel
tessuto adiposo
1)
I trigliceridi sono portati al tessuto
adiposo attraverso i chilomicroni
2)
Lipoproteina lipasi, presente nei
capillari, lavora sulla lipoproteina:
Trigliceridi ---> 3 acidi grassi + glicerolo
3)
Gli acidi grassi entrano nel tessuto
adiposo dove sono riconvertiti in
trigliceridi
Le figure mostrate in questo corso sono tratte dai seguenti libri:
Nelson DL,Cox MM: Introduzione alla Biochimica di Lehninger ed.Zanichelli
Voet D., Voet JG, Pratt CW: Fondamenti di Biochimica ed. Zanichelli
Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L: Biochimica ed. Zanichelli
Matthews, Van Holde, Ahern: Biochimica ed. Casa editrice Ambrosiana
Siliprandi e Tettamanti: Biochimica Medica ed. Piccin
Baynes JW, Dominiczak MH: Biochimica ed. Casa editrice Ambrosiana
e dal sito Wikipedia