11

BIOSINTESI DEGLI ACIDI BIOSINTESI DEGLI ACIDI GRASSIGRASSI

22

Mitocondri

Perossisomi/Gliossisomi

CitoplasmaPlastidi

33

Regola

La biosintesi degli acidi grassi è l’assemblaggiodi unità di acetilCoA (precisamente di malonil-CoA) fino a formare il palmitato (C16 saturo)

La biosintesi degli acidi grassi è l’assemblaggiodi unità di acetilCoA (precisamente di malonil-CoA) fino a formare il palmitato (C16 saturo)

Attivazione

Allungamento

Termine

3 Fasi

44

CH3C~SCoA

O

ATTIVAZIONE

-OOC-CH2C~SCoAO

HCO3-

NN

O

SCH2CH2CH2CH2CO

HH

LYS

NHCH2CH2CH2CH2 ENZYME

NN

O

SCH2CH2CH2CH2CO

HC

O

O

Carbossibiotina

Biotin

carbonio attivo

Acetil-CoA carbossilasi

CO2

Cofattore

ATP

ADP + Pi

55

I tappa I tappa –– attivazione dellattivazione dell’’acetilacetil CoACoA a a malonilmalonil CoACoA nel citoplasmanel citoplasma

66

77

88

Complesso dellComplesso dell’’acido grasso acido grasso sintasisintasi

Complesso multienzimatico costituito da sette catene proteiche e da almeno altre tre proteine associate ad un singolo complesso proteico altamente organizzato

99

1010

Braccio flessibile: àncorale catene di acido grasso in crescita sulla superficie del complesso dell’acido grasso sintasi e trasporta gli intermedi delle reazioni da un sito all’altro

1111

Reazione totale

CH3C~SCoA

O

CH3C-

O

CH2C~S-O

ACP

HS-CoACO2

NOTE:Malonil-CoA diventa il COOH terminaleLa catena nascente è legata all’ACP

Acyl CarrierProtein

CO2, HS-CoA sono rilasciati ad ogni reazionedi condensazione

Malonyl-CoA + ACP

-OOC-CH2C~S-O

ACP + HS-CoA

Iniziazione

1212

Acil carrier proteina10 kDa

Cisteamina

Fosfopanteteina

HS-CH2-CH2-N-C-CH2-CH2-N-C-C-C-CH2-O-P-O-P-O-CH2O O O

OH H

H

HO CH3

H

O

OO Adenine

O-P-OO

OHOH

H

Coenzima A

Acil carrier proteinaAcil carrier proteina

HS-CH2-CH2-N-C-CH2-CH2-N-C-C-C-CH2-O-P-O-CH2-Ser-O O O

OH H

H

HO CH3

H

ACP

1313

ACP – proteina che trasporta acili

Residuo di cisteina della β-chetoacil-ACP-sintasi

I reazione: acetilCoA trasferito sul residuo di cisteina dalla acetil CoA –ACPtransacetilasi(AT)

1414

II reazione: malonilCoA trasferito sul residuo di fosfopanteteinadell’ACP dalla maloniltransferasi (MT)

1515

III reazione: condensazione di acetilCoA e malonil CoA tramite la β-chetoacil ACP sintasi(KS)

Viene eliminata la molecola di CO2 che èservita per sintetizzare il malonil CoA dalla acetilCoA carbossialsi

1616

IV reazione: riduzione a β-idrossibutirril-ACP da parte di β-chetoacil-ACP reduttasi (KR)

1717

V reazione: perdita di una molecola di H2O con formazione del trans-Δ2-butenil-ACP da parte di β-idrossiacil-ACP deidratasi (HD)

1818

VI reazione: riduzione del doppio legame con formazione del butirril-ACP da parte di enoil-ACP reduttasi (ER)

1919

VII reazione: trasferimento del gruppo butirrile dal residuo di fosfopanteteina dell’ACP al residuo di cisteina del KS reazione catalizzata dall’AT

2020

2121

CH3C-

O

CH2C~S-O

ACP

NADPH

CH3CH2CH2C~S-

O

ACP

CH3C-CH2C~S-O

ACPHO

H

CH3C-= C- C~S-O

ACPH

H

-H2O

NADPH

β-Carbonio Allungamento

D isomero

Riduzione

Deidratazione

Riduzione

β-chetoacil-ACP reduttasi

β -idrossiacil- ACP deidratasi

Enoil-ACP reduttasi

2222

-KS

CO2

-S-ACP

Terminazione Chetoacil ACPsintasi

Libero di legare ilMalonil-CoA

Trasferimento a KS

Uscita CO2

Trasferimento al malonilCoA

-CH2CH2CH2C~S-

O

ACP

Quando è raggiunto lo stadio C16, invece di trasferirsi al KSinterviene una molecola di H2O e l’acido grasso è rilasciato

2323

Acetil-CoA + 7 malonil-CoA + 14NADPH + 14H+

Palmitato + 7CO2 + 14NADP+ + 8 HSCoA + 6H2O

7 Acetil-CoA + 7CO2 + 7ATP 7 malonil-CoA +7ADP + 7Pi + 7H+

8 Acetil-CoA + 14NADPH + 7H+ + 7ATP Palmitato + 14NADP+ + 8 HSCoA + 6H2O + 7ADP + 7Pi

7H+

Reazione complessivaReazione complessiva

2424

SintesiSintesi deglidegli acidiacidi grassigrassi

8Acetil CoA + 7ATP + 14NADPH

Palmitato (C16) + 7ADP + 14NADP+

2525

Produzione di NADPHProduzione di NADPH

2626

2727

2828

Fase Fase ossidativaossidativa

2929

Fase Fase ossidativaossidativa

3030

Fase Fase ossidativaossidativa

3131

ACETIL ACETIL CoACoA

CELLULE ANIMALI

CELLULE VEGETALI

PDH mitocondriale PDH mitocondriale

PDH plastidiale

3232

Acetil CoA

Glucosio

Piruvato

Degradazione di aminoacidi

mitocondri

Acetil CoA citoplasma?

3333

COO

COOHO-C-COO

CH2

CH2

COO

COOHO-C-COO

CH2

CH2

Citrato liasiAcetil-CoA

COO

COOCH2

C=O

COO

COOCH2

HO-C-H

NADH

OAA

L-malato

C=OCOO

CH3

NADP+

NADPH + H+

L-malate

mitocondrio

CytosolPyruvate

Enzima malicoOAA

Acetyl-CoACO2

PyrCO2

MalatoDeidrogenasi

HS-CoA

3434

Trasferimento di acetil CoA dai mitocondri al citosol

3535

3636

3737

Biosintesi degli acidi grassi nelle pianteBiosintesi degli acidi grassi nelle piante

ha luogo all’interno dei plastidi;

Elevato consumo di NADPH: nei cloroplasti esposti alla luce NADPH deriva dalla fotosintesi, al buio e nei tessuti privi di cloroplasti NADPH deriva dalla via dei pentoso fosfati;

I mitocondri forniscono intermedi ai plastidi come malato e piruvato che sono convertiti in acetil CoAper la sintesi di acidi grassi

3838

3939

Regolazione della biosintesi degli acidi grassiRegolazione della biosintesi degli acidi grassi

4040

AcetilAcetil CoACoA carbossilasicarbossilasi

attivato da citrato;

inibito da glucagone

Cellule animaliCellule animali

4141

Inibitore della CAT1 (carnitinaaciltransferasi I)

Degradazione acidi grassi

Attivatore della acetil CoAcarbossilasi

Biosintesi acidi grassi

Sintesi di malonil CoA

Inibitore della PFK1 fosfofrutto chinasi 1

4242

Acidi grassi liberi Acidi grassi liberi

ββ--ossidazioneossidazione

AcetilAcetil CoACoAcarbossilasicarbossilasi

AcetilAcetil CoACoAcarbossilasicarbossilasi

P

Inibizione della biosintesi degli acidi grassi

4343

4444

4545

4646

AcetilAcetil CoACoA carbossilasicarbossilasi

Cellule vegetaliCellule vegetali

attivato da Mg2+;

attivato da pH basico

4747

Palmitato (16:0)

Acidi grassi saturi a catena lunga

Sistema di allungamento degli acidi grassi

Acidi grassi insaturi

Sistema di insaturazione

Acil CoAdesaturasiElongasi

4848

SINTESI ACIDI GRASSI

8:0 ACP

12:0 ACP

14:0 ACP

16:0 ACP

18:0 ACP

18:1Δ9 ACP

10:0 ACP

18:1Δ9Trovati in molti tessuti di tutte le specie

16:0

10:0

12:0

14:0

FatBFatB

FatBFatB

FatAFatA

CLOROPLASTI CITOSOL

4949

Acil CoA saturo-ACP (acido stearico(18:0))

Acil CoAmonoinsaturo-ACP

(acido oleico(18:1Δ9))

2 Feredossina ridotta

2 Feredossina ossidata

O2

H2OΔΔ99 ΔΔ1212 ΔΔ1515

ACIL ACIL CoACoA DESATURASIDESATURASI

STEARIL ACP ΔΔ9 DESATURASI9 DESATURASI

Esistono altre desaturasi in grado di formare doppi legami in posizione 12 e 15. Inoltre esistono enzimi in grado di formare più insaturazioni. Localizzazione sia plastidiale sia nel reticolo endoplasmatico

5050

5151

acido grasso

acido grasso

acido grasso

glic

erol

o

fosfato

acido grasso

acido grasso

glic

erol

o

base fosfato

acido grasso

sfin

gosi

na

base

sfingolipidi

monoglicerididigliceriditrigliceridi glicerofosfolipidi

fosfolipidi glicolipidi

lipidi polarilipidi polarilipidi neutrilipidi neutri

gliceridi steroli

acido grasso

sfin

gosi

na

zucchero

5252

5353

5454

5555

Biosintesi del colesteroloBiosintesi del colesterolo

HO

1

2

3

45

67

89

10

11

12

13

14 15

1617CH3

CH3

H3C CH3

CH3

5656

5757

5858