Biochimica degli acidi grassi

I trigliceridi vengono idrolizzati nell'intestino grazie all'intervento della lipasi pancreatica.

Una volta idrolizzati a glicerolo ed acidi grassi liberi, possono essere assorbiti dalle cellule dell'epitelio intestinale, le quali riconvertono il glicerolo e gli acidi grassi in trigliceridi.

I trigliceridi vengono poi liberati nel circolo linfatico, associati a particolari particelle lipoproteiche chiamate chilomicroni.

Grazie all'intervento catalitico delle lipoproteine lipasi i trigliceridi depositati dai chilomicroni vengono nuovamente idrolizzati.

Il glicerolo e gli acidi grassi liberi possono essere utilizzati come combustibile per produrre energia, depositati come riserve lipidiche nel tessuto adiposo ed essere utilizzati come precursori per la sintesi di fosfolipidi, triacilgliceroli ed altre classi di composti.

L'albumina plasmatica, la proteina più abbondante nel plasma, è deputata al trasporto in circolo degli acidi grassi liberi.

OSSIDAZIONE DEI GRASSI

Ossidazione del glicerolo


Come abbiamo detto i trigliceridi sono costituiti dall'unione del glicerolo con tre catene più o meno lunghe di acidi grassi.

Il glicerolo non ha nulla a che fare dal punto di vista molecolare con l'acido grasso. Esso viene rimosso ed utilizzato nella gluconeogenesi, un processo che porta alla formazione di glucosio a partire da composti non carboidrati (lattato, amminoacidi ed, appunto, glicerolo).

Il glicerolo non si può accumulare e nel citosol viene trasformato in L-glicerolo 3 fosfato a spesa di una molecola di ATP, dopodichè il glicerolo 3- fosfato viene convertito in diidrossiacetone fosfato che entra nella nella glicolisi, dove viene convertito in piruvato ed eventualmente ossidato nel ciclo di Krebs.


Attivazione degli acidi grassi
La β-ossidazione inizia nel citoplasma con l'attivazione dell'acido grasso mediante legame tioestere con il CoA formando L'acil-SCoA e consumando 2 molecole di ATP. L'acil-SCoA che si è venuto a formare viene trasportato all'interno del mitocondrio dalla carnitina aciltransferasi.


Trasporto degli acidi grassi nel mitocondrio
Sebbene alcune piccole molecole di Acil-SCoA siano in grado di attraversare spontaneamente la membrana interna dei mitocondri, la maggior parte degli Acil-SCoA prodotti non è in grado di attraversare tale membrana. In questi casi il gruppo acile viene trasferito alla carnitina grazie all'intervento catalitico della carnitina aciltransferasi I.

La regolazione della via si effettua soprattutto a livello di questo enzima situato sulla membrana esterna del mitocondrio. Esso è particolarmente attivo durante il digiuno quando i livelli plasmatici di glucagone e acidi grassi sono elevati.

Il legame acile + carnitina prende il nome di Acil-carnitina.

L'Acil-carnitina entra nel mitocondrio e dona il gruppo acile ad una molecola di CoASH interna, per intervento dell'enzima carnitina aciltransferasi II. Si viene così nuovamente a formare una molecola di Acil-SCoA la quale entrerà nel processo chiamato β-ossidazione.

La β-ossidazione

La β-ossidazione consiste nel separare dall'acido grasso due atomi di carbonio alla volta sotto forma di acetiCoA ossidando sempre il terzo carbonio (C-3 o carbonio β) a partire dalla estremità carbossilica (quell'atomo che con la vecchia nomenclatura veniva indicato come carbonio β). Per questo motivo l'intero processo prende il nome di β-ossidazione.

La β-ossidazione è un processo che ha luogo nella matrice mitocondriale ed è strettamente collegato al ciclo di Krebs (per l'ulteriore ossidazione dell'acetato) e alla catena respiratoria (per la riossidazione dei coenzimi NAD e FAD). 

FASI DELLA β-ossidazione

La prima reazione della β-ossidazione è la deidrogenazione dell'acido grasso ad opera di un enzima chiamato acilCoa deidrogenasi. Questo enzima è un enzima FAD dipendente.

Questo enzima permette la formazione di un doppio legame tra il C2 e il C3: gli atomi di idrogeno persi grazie alla deidrogenasi si legano al FAD che diventa FADH2.

La seconda reazione consiste nell'addizionare una molecola di acqua al doppio legame (idratazione).

La terza reazione è un'altra deidrogenazione che trasforma il gruppo ossidrilico sul C3 in gruppo carbonilico. L'accettore di idrogeno questa volta è il NAD.

La quarta reazione comporta la scissione del chetoacido da parte di una tiolasi: si forma un acetilCoA e un acilCoA con catena più corta (2 C in meno).

Questa serie di reazioni viene ripetuta tante volte quanti sono il C della catena/2 meno uno, poiché in fondo si formano due acetilCoA. Es: palmitilCoA 16:2-1 = 7 volte.
L'acetilCoA prodotto con la β-ossidazione può entrare nel ciclo di Krebs dove si lega all'ossalacetato per un'ulteriore ossidazione fino ad anidride carbonica ed acqua. Per ogni acetilCoA ossidato nel ciclo di Krebs si producono 12 ATP


Formazione dei corpi chetonici
Quando l'acetil CoA è in eccesso rispetto alla capacità di ricezione del ciclo di Krebs (carenza di ossalacetato) viene trasformato in corpi chetonici. Non è invece possibile una sua conversione in glucosio attraverso la gluconeogenesi.

In particolare l'acetil CoA in eccesso si condensa in due molecole di acetil CoA formando acetoacetil-CoA.

A partire dall'acetoacetil-CoA, un enzima produce acetoacetato (uno dei tre corpi chetonici) che può essere trasformato in 3-idrossibutirrato, o mediante decarbossilazione, può essere trasformato in acetone (gli altri due corpi chetonici). I corpi chetonici così formati possono essere utilizzati dall'organismo in condizioni estreme come fonti energetiche alternative. 


Ossidazione degli acidi grassi a numero dispari di atomi di carbonio
Se il numero di atomi di carbonio dell'acido grasso è dispari alla fine si ottiene una molecola a 3 atomi di carbonio il Propionil CoA. Il propionil-CoA in presenza di biotina viene carbossilato e si trasforma in D-metilmalonil-CoA. Ad opera di un epimerasi il D metilmalonil CoA verrà trasformato in L metilmalonil coa. l'L metilmalonil CoA ad opera di una mutasi e in presenza di cianocoballamina (vitamina B 12) verrà trasformato in succinil CoA (intermedio del ciclo di Krebs).

Il succinil-CoA può essere utilizzato direttamente o indirettamente in una grande varietà di processi metabolici come la gluconeogenesi. Dal propionilCoA quindi, a differenza dell'acetilCoA è possibile sintetizzare glucosio.

BIOSINTESI DEGLI ACIDI GRASSI

La biosintesi degli acidi grassi avviene principalmente nel citoplasma delle cellule del fegato (epatociti) a partire dai gruppi acetile (acetil CoA) generati all'interno del fegato. Dato che tali gruppi possono derivare dal glucosio è possibile convertire i carboidrati in grassi. Tuttavia non è possibile convertire i grassi in carboidrati poiché l'organismo umano non possiede quegli enzimi necessari per convertire l'Acetiil-SCoA derivato dalla β-ossidazione in precursori della gluconeogenesi.

Come abbiamo detto nella parte introduttiva mentre la β-ossidazione avviene all'interno della matrice mitrocondriale, la biosintesi degli acidi grassi avviene nel citosol. Abbiamo altresì affermato che per formare un acido grasso occorrono gruppi acetili che vengono prodotti all'interno della matrice mitocondriale.

Occorre pertanto un sistema specifico in grado di trasferire l'acetil CoA dal mitocondrio al citoplasma. Questo sistema, ATP dipendente, utilizza il citrato come un trasportatore di acetile. Il citrato dopo aver trasportato i gruppi acetili nel citoplasma li trasferisce al CoASH formando l'acetil-SCoa.

L'inizio della biosintesi degli acidi grassi avviene grazie ad una reazione chiave di condensazione dell'acetil-SCoA con l'anidride carbonica a formare Malonil-SCoA.

La carbossilazione dell'acetil CoA avviene ad opera di un enzima importantissimo l'acetil CoA carbossilasi. Questo enzima, ATP dipendente, è pesantemente regolato da attivatori allosterici (insulina e glucagone).

La sintesi di acidi grassi non si serve del CoA ma di una proteina trasportatrice di gruppi aciclici detta ACP che trasporterà, appunto, tutti gli intermedi della biosintesi degli acidi grassi.

Esiste un complesso multienzimatico chiamato acido grasso sintasi che attraverso una serie di reazioni porta alla formazione di acidi grassi a non più di 16 atomi di carbonio. Gli acidi grassi a catena più lunga ed alcuni acidi grassi insaturi vengono sintetizzati a partire dal palmitato per azione di enzimi chiamati elongasi e desaturasi.

REGOLAZIONE DELL'OSSIDAZIONE E DELLA BIOSINTESI DEGLI ACIDI GRASSI

Bassi livelli di glucosio nel sangue stimolano la secrezione di due ormoni, l'adrenalina ed il glucagone che con la loro azione favoriscono l'ossidazione degli acidi grassi.

L'insulina ha invece azione opposta e con il suo intervento stimola la biosintesi degli acidi grassi. Un aumento del glucosio ematico causa un aumento della secrezione di insulina che con la sua azione facilita il passaggio del glucosio all'interno delle cellule. Il glucosio in eccesso viene convertito in glicogeno e depositato come riserva nei muscoli e nel fegato. Un aumento del glucosio epatico causa l'accumulo di malonil-SCoA che inibisce la carnitina aciltransferasi rallentando la velocità di ossidazione degli acidi grassi





Ultima modifica dell'articolo: 17/06/2016