DIGESTIONE E ASSORBIMENTO DEI LIPIDIDIGESTIONE E ASSORBIMENTO DEI LIPIDI I lipidi passano praticamente immodificati attraverso la bocca e lo stomaco . I lipidi passano praticamente immodificati attraverso la bocca e lo stomaco .

La loro digestione avviene principalmente nel La loro digestione avviene principalmente nel duodenoduodeno, secondo lo schema seguito riportato:, secondo lo schema seguito riportato:

PANCREASPANCREAS lipasi pancreatica e lipasi pancreatica e varie esterasivarie esterasi

DUODENODUODENO pH = 7- 8 pH = 7- 8

sali biliari sali biliari (prodotti di trasformazione metabolica del colesterolo, emulsionano i grassi) CISTIFELLEACISTIFELLEA

trigliceriditrigliceridilipasi + colipasilipasi + colipasi

esteri del colesteroloesteri del colesterolo colesterolo + acidi grassicolesterolo + acidi grassiesterasiesterasi

2-mono-acilgliceroli + 2 molecole di acidi grassi2-mono-acilgliceroli + 2 molecole di acidi grassi (vengono idrolizzati i legami esterei nelle posizioni 1 e 3 del glicerolo,

si formano così i 2-mono-acilgliceroli 2-mono-acilgliceroli (monogliceridimonogliceridi),

in cui l’acido grasso è legato all’-OH in posizione 2)2-mono-acilgliceroli2-mono-acilgliceroli isomerizzati a

1-mono-acilgliceroli1-mono-acilgliceroli esterasiesterasiglicerolo + 1 molecola di acidi grassoglicerolo + 1 molecola di acidi grasso

Con la dieta introduciamo lipidi sottoforma di: trigliceridi : trigliceridi (98%), colesterolocolesterolo, fosfolipidifosfolipidi e vitamine vitamine

liposolubililiposolubili (2%).

La digestione dei lipidi è profondamente condizionata dalla loro insolubilità in acqua, che rappresenta

l’elemento fondamentale all’interno del tubo digerente. Così, quando si trovano nell’ambiente

acquoso della saliva e delle secrezioni gastriche, intestinali, pancreatiche e biliari, i grassi si aggregano

tra loro, separandosi dal mezzo acquoso e formando delle goccioline lipidiche. Tale caratteristica

complica enormemente i processi digestivi, poiché le lipasilipasi, essendo idrosolubili, riescono ad

aggredire solamente i lipidi di superficie, senza riuscire a penetrare all’interno della goccia. La loro

efficacia è quindi modesta.

CH2-OCOR

TriglicerideTrigliceride CH-OCOR

CH2-OCOR .

I lipidi passano così praticamente I lipidi passano così praticamente immodificatiimmodificati

attraverso la bocca e lo stomaco. attraverso la bocca e lo stomaco.

Nello stomaco la lipasi gastricalipasi gastrica attacca i trigliceriditrigliceridi, staccando uno dei tre acidi grassi,

con conseguente formazione di acidi grassi liberi acidi grassi liberi e di-gliceridi (diacil-gliceroli)di-gliceridi (diacil-gliceroli).

L'efficacia digestiva di questo enzima è fortemente ridotta dalla natura idrofobica dei lipidi

e dalla forte acidità gastrica. Nelle 2-4 ore in cui il cibo rimane nello stomaco questo

enzima, insieme alle lipasi salivarilipasi salivari, digerisce solo il 10-30% dei lipidi alimentari.

L’acidità dello stomaco induce la liberazione dell’ormone secretinasecretina che stimola a sua volta il pancreas a rilasciare bicarbonato (HCObicarbonato (HCO33

--)) nel tenue. Il bicarbonato ha lo scopo di neutralizzare l’acidità dovuta all’acido cloridrico e il pH viene così portato a valori = 7-8.

Nel duodeno viene riversato la lipasi pancreaticalipasi pancreatica.

Rispetto alle lipasi salivare e gastrica, la sua azione digestiva è facilitata dai salisali biliaribiliari presenti nella bile e dalla leggera basicità (pH = 7-8) che caratterizza il lume intestinale. I salisali biliaribiliari, contenuti nella bile proveniente dalla cistifelleacistifellea, attraverso il dotto coledoco, hanno la funzione di emulsionare in micelle sempre più piccole i lipidi della dieta.

Dal dotto pancreatico viene emessa la prolipasiprolipasi, attivata a lipasilipasi per proteolisi limitata specifica, che, con l’aiuto della proteina colipasicolipasi, idrolizza i legami esterei tra il glicerologlicerolo e 22 acidi grassiacidi grassi nelle posizioni 1 e 3 del glicerolo, dando origine a 22--monogliceridimonogliceridi ( (22--monomono--acilgliceroliacilgliceroli)) e ai sali sodici di 2 acidi grassi2 acidi grassi (saponi).

Secretina HCO3-

La vera digestioneLa vera digestione iniziainizia nel nel duodenoduodeno

L’intero processo che coinvolge i sali biliari sali biliari prende il nome di emulsioneemulsione ed è irreversibile. Grazie a questa riduzione delle gocce lipidiche, la superficie di contatto delle lipasilipasi aumenta notevolmente e insieme a essa anche l'efficacia digestiva di questi enzimi. L'adesione delle lipasi alle goccioline di grasso è ostacolata dallo strato di sali biliari che circonda la goccia lipidica. Per questo motivo è richiesta la presenza di un'ulteriore enzima pancreatico, chiamato colipasicolipasi, che aumenta l'adesione della lipasi alle goccioline lipidiche. Come detto, a differenza della lipasi gastrica, quella pancreaticapancreatica stacca dal trigliceride non 1, ma 2 acidi grassi, con formazione di monogliceridimonogliceridi e 22 acidi grassi liberiacidi grassi liberi.

I prodotti finali della digestione lipidica sono quindi gli acidi grassi liberiacidi grassi liberi e i mono-gliceridi (momo-mono-gliceridi (momo-acilgliceroli)acilgliceroli), i quali vengono veicolati fino agli enterociti deputati al loro assorbimento [se la bile non venisse riversata nell'intestino buona parte dei grassi assunti con gli alimenti passerebbero nelle feci in forma non digerita (steatorrea), vedi diapositiva successiva].

Il colesterolocolesterolo libero e le vitamine liposolubili vitamine liposolubili vengono assorbiti come tali, senza subire particolari processi digestivi. Il colesterolo esterificato colesterolo esterificato viene idrolizzato a colesterolo libero colesterolo libero + acido grasso acido grasso dall'esterasiesterasi.

 

Il processo di idrolisi dei trigliceridi idrolisi dei trigliceridi viene chiamata lipolisilipolisi.

I 2-monogliceridi2-monogliceridi o 2-mono-acil-gliceroli2-mono-acil-gliceroli possono essere assorbiti direttamente o subire l’azione di una isomerasi, che sposta l’acido grasso dalla posizione 2 alla posizione 1 del glicerolo formando così 1-monogliceridi 1-monogliceridi o 1-mono-acil-gliceroli 1-mono-acil-gliceroli.

In seguito alla ulteriore azione della lipasilipasi si libera l’ultimo acido grasso acido grasso e il glicerologlicerolo.

L’assorbimento degli acidi grassi acidi grassi avviene nel digiuno (tratto dell’intestino tenue) per semplice diffusione.

All’interno delle cellule della mucosa intestinale gli acidi grassi acidi grassi vengono risintetizzati in trigliceriditrigliceridi, con consumo di energia, e inglobati in strutture lipoproteiche chiamate chilomicronichilomicroni.

Queste lipoproteine sono il mezzo di trasporto usato dai trigliceriditrigliceridi alimentari per muoversi in un mezzo acquoso come la linfa e il sangue. I trigliceriditrigliceridi, a differenza di ciò che succede ai carboidrati e agli aminoacidi, non passano nei vasi sanguigni, ma vengono assorbiti dai vasi linfatici. La linfa assume un aspetto lattiginoso e viene chiamata chilochilo.

Il chilochilo viene riversato nella vena succlavia avviando i chilomicronichilomicroni verso il fegato, che è il centro di raccolta e smistamento di qualsiasi molecola abbia un interesse metabolico.

I sali biliari sali biliari utilizzati per emulsionare i trigliceriditrigliceridi vengono riassorbiti nell’intestino e riportati al fegato che, rinviandoli successivamente alla cistifellea, li rimetterà in circolo.

I chilomicronichilomicroni vengono attaccati da un enzima, lipoproteina lipasilipoproteina lipasi, liberato da cuore, polmone, muscolo e tessuto adiposo. Dalla lipolisi si liberano acidi grassi non esterificati, Not Esterified Fatty Acids (NEFA)Not Esterified Fatty Acids (NEFA), trasportati nel sangue complessati con la proteina albuminaalbumina.

I chilomicroni sono lipoproteine a densità molto bassaI chilomicroni sono lipoproteine a densità molto bassa

Sono aggregatiaggregati molecolarimolecolari costituiti da:trigliceriditrigliceridi, fosfolipidifosfolipidi, colesterolocolesterolo e proteineproteine.

Schema della digestione e dell’assorbimento dei trigliceridiSchema della digestione e dell’assorbimento dei trigliceridi

Le lipoproteinelipoproteine sono aggregati macromolecolari derivanti dalla combinazione di

una proteina con colesterolocolesterolo, esteri del colesteroloesteri del colesterolo, fosfolipidifosfolipidi e trigliceriditrigliceridi.

I lipidilipidi possono essere trasportati nel torrente ematico

soltanto se legati a specifiche lipoproteinelipoproteine.

Le lipoproteine Le lipoproteine

Struttura di una lipoproteinaStruttura di una lipoproteina

Le lipoproteine plasmatiche lipoproteine plasmatiche sono aggregatiaggregati molecolarimolecolari composti da specifiche proteine, apo-proteine, e vari tipi di lipidilipidi (colesterolo, colesterolo esterificato, fosfolipidi e trigliceridi) presenti in percentuali variabili.

Come già detto, la funzione delle lipoproteinelipoproteine è quella di trasportare nell’ambiente acquoso plasmatico i lipidi idrofobici.

Nella struttura, le molecole idrofile quali proteine, fosfolipidi e colesterolo presenti sulla loro superficie rendono queste particelle compatibili con l’ambiente acquoso. Nel loro interno sono presenti molecole idrofobiche (trigliceridi, colesterolo esterificato) che devono essere trasportate.

Nello stato post-assorbitivo il plasma umano contiene circa 500 mg di lipidi totali/100 ml, di cui circa 120 mg di trigliceridi, 220 mg di colesterolo (2/3 esterificato e 1/3 libero), 160 mg di fosfolipidi. I NEFA (Not Esterified Fatty NEFA (Not Esterified Fatty Acids) Acids) la cui concentrazione normale è di circa 8-30 mg/100ml, sono trasportati dall’ albuminaalbumina sierica, proteina che costituisce circa la metà delle proteine del siero e lega con interazioni deboli gli acidi grassi non esterificati, liberi nella proporzione di 1 monomero di albumina/10 molecole di acidi grassi.

Lipoproteine Chilomicroni VLDL LDL HDL

Densità (g/ml) 0.93 0.95-1.006 1.019-1.063 1.063-1.210

Diametro Å* 800-5000 300-800 216 74-100

Composizione:      proteine %      lipidi % 

  <2 98 

  8 92 

  22 78 

  50 50 

Lipide maggiore Trigliceridi Trigliceridi Colesterolo Colesterolo

Funzione principale

Trasporto TG esogeni

(assunti con gli alimenti)

Trasporto TG endogeni

(sintetizzati dall'organismo)

Trasporto colesterolo ai

tessuti periferici

Trasporto colesterolo dai

tessuti periferici al fegato

Origine Intestino FegatoMetabolismo delle

VLDL IntestinoFegato

 (*) L'angstrom (Å) è un'unità di lunghezza equivalente a 10−10 metri, 0.1 nanometri.

Principali caratteristiche delle lipoproteine plasmatiche Principali caratteristiche delle lipoproteine plasmatiche

Le classi principali di lipoproteine plasmatiche lipoproteine plasmatiche sono:

a) a) chilomicronichilomicroni, sintetizzati nelle cellule epiteliali dell’intestino tenue, sono le lipoproteine di maggiorimaggiori dimensionidimensioni e densitàdensità minimaminima, a causa del contenuto molto elevato di trigliceriditrigliceridi. Trasportano i lipidi di origine alimentare, compreso le vitamine liposolubili, ai tessuti e organi periferici, al tessuto adiposo, al cuore, al muscolo scheletrico, dove per azione di lipoproteina lipasi lipoproteina lipasi specifiche rilasciano il contenuto di acidi grassiacidi grassi, degradabili per produrre energia oppure per essere conservati;

b) b) VeryVery LowLow DensityDensity LipoproteinsLipoproteins (VLDL) (VLDL), lipoproteine a densitàdensità moltomolto bassabassa, sono sintetizzate nel fegato e trasportano trigliceriditrigliceridi al tessuto adiposo (conservazione) e al cuore -ossidazione-ossidazione degli acidi grassi per produzione energetica); c) c) LowLow DensityDensity LipoproteinsLipoproteins (LDL) (LDL), lipoproteine a bassabassa densitàdensità, sono particelle residue delle VLDL, dopo la sottrazione dei trigliceriditrigliceridi da parte dei tessuti, in cui percentualmente rimane un elevato contenuto di colesterolo libero colesterolo libero ed esterificatoesterificato. Vengono comunemente indicate come LDL-colesteroloLDL-colesterolo. L’aterosclerosi, patologia correlata ad alti livelli di colesterolo nel sangue, particolarmente legato alle LDLLDL (colesterolo “cattivocattivo”), è caratterizzata dall’accumulo di placche ateromatose che possono ostruire i vasi sanguigni. I danni al cuore dovuti alla occlusione delle arterie coronarie sono una delle principali cause di morte nei paesi industrializzati;

d) d) HighHigh DensityDensity LipoproteinsLipoproteins (HDL) (HDL), lipoproteine ad altaalta densitàdensità per l’alto contenuto percentuale di proteine e basso di lipidi. Sono sintetizzate nel fegato e nell’intestino tenue, contengono quantità limitate esclusivamente di colesterolo colesterolo liberolibero. Il ruolo delle HDL HDL è di riportare al fegato il colesterolocolesterolo che viene in parte convertito in sali biliari. HDL-colesterolo HDL-colesterolo è considerato il colesterolo “buonobuono”.

e) Intermediate Density lipoproteins (IDL)e) Intermediate Density lipoproteins (IDL), esiste un quinto tipo di lipoproteine plasmatiche, che tuttavia non raggiunge concentrazioni significative a causa del suo rapido ricambio. Si tratta delle IDLIDL, a densità intermedia, prodotte per effetto della degradazione dei chilomicronichilomicroni e delle VLDLVLDL (contengono trigliceridi e colesterolo in parti quasi uguali).

Fra i lipidi trasportati dalle lipoproteine solamente i trigliceriditrigliceridi forniscono energiaenergia in seguito alla loro demolizione: infatti, il colesterolocolesterolo ricopre molti ruoli importanti nelle cellule, ma non viene demolito per la produzione di energia e i fosfolipidifosfolipidi hanno un ruolo strutturale (membrane).

Formazione dei chilomicroniFormazione dei chilomicroni

intestino tenue

Produzione di VLDL, LDL e HDL

chilomicronichilomicroni VLDLVLDL LDLLDL HDLHDLEsiste un quinto tipo di lipoproteine plasmatiche, che tuttavia non raggiunge concentrazioni significative a causa del suo rapido ricambio. Si tratta delle IDLIDL, a densità intermedia, prodotte per effetto della degradazione dei chilomicronichilomicroni e delle VLDLVLDL (contengono trigliceriditrigliceridi e colesterolocolesterolo in parti quasi uguali).

Struttura di una VLDLStruttura di una VLDL

Proteine Proteine % TrigliceridiTrigliceridi % FosfolipidiFosfolipidi % ColesteroloColesterolo %

ChilomicroniChilomicroni 1.6 96 0.8 1.6

VLDLVLDL 10 60 16 14

LDLLDL 25 10 20 45

HDLHDL 50 3 30 17

Le lipoproteine plasmatiche: composizione %Le lipoproteine plasmatiche: composizione %

acidi grassi glicerolo

lipasilipasi

sottoposta a regolazione sottoposta a regolazione ormonaleormonale

acetil-CoAgluconeogenesi/glicolisigluconeogenesi/glicolisi

trigliceridi

-ossidazione-ossidazione

Catabolismo dei trigliceridiCatabolismo dei trigliceridi

Le fonti principali di acidi grassi acidi grassi per la -ossidazione-ossidazione sono la dieta e le riserve (essenzialmente trigliceriditrigliceridi negli adipociti).

Gli acidi grassi acidi grassi della dieta vengono trasportati sotto forma di trigliceriditrigliceridi dalle lipoproteinelipoproteine attraverso il circolo dall'intestino agli organi, dove i trigliceridi vengono  idrolizzati da specifiche lipoprotein-lipasilipoprotein-lipasi. 

I trigliceriditrigliceridi degli adipociti vengono idrolizzati dalla lipasi ormono-sensibile lipasi ormono-sensibile e gli acidi grassi acidi grassi trasportati agli organi legati all'albuminaalbumina. 

Catabolismo dei trigliceridiCatabolismo dei trigliceridi

- ossidazione del glicerolo:ossidazione del glicerolo:

come abbiamo detto i trigliceriditrigliceridi sono costituiti dall'unione del glicerologlicerolo con tre acidi grassiacidi grassi. Il glicerologlicerolo (alcol trivalente a 3C) viene rimosso e utilizzato nella gluconeogenesigluconeogenesi, il processo che (come vedremo) porta alla sintesi di glucosioglucosio a partire da composti non glucidici (lattato, piruvato, alcuni aminoacidi e, appunto, glicerolo).

Il glicerologlicerolo non può essere accumulato e nel citosol il glicerologlicerolo viene trasformato in glicerolo-3-fosfatoglicerolo-3-fosfato a spesa di una molecola di ATPATP (fosforilazione/esterificazione dell’ossidrile alcolico -OH in posizione C3). Il glicerolo-3-fosfatoglicerolo-3-fosfato viene ossidato a diidrossiacetonfosfato diidrossiacetonfosfato a sua isomerizzato a gliceraldeide-3-fosfatogliceraldeide-3-fosfato, metabolita della glicolisiglicolisi.

Conversione

glicerologlicerolo

gliceraldeide-3-fosfatogliceraldeide-3-fosfato

- Attivazione degli acidi grassi con formazione di acil-CoA- Attivazione degli acidi grassi con formazione di acil-CoA

La β-ossidazioneβ-ossidazione inizia nel citoplasma con l'attivazione dell'acido grasso (R-COOH) acido grasso (R-COOH) mediante un legame tioestere con il Coenzima A (CoA-SH) Coenzima A (CoA-SH) (la reazione R-COOH + HS-R = R-CO-S-R + H2O è già stata da noi considerata quando abbiamo studiato la reazione dei tioalcoli R-SH con gli acidi carbossilici R-COOH), formando l'acil-CoA acil-CoA e consumando ATPATP.

Esempio di acil-CoA: CHEsempio di acil-CoA: CH33(CH(CH22))nn-- CO-S-CO-S- CoACoA

acido grasso + ATP + HS-CoA = acil-CoA + PPi (pirofosfato) + AMPacido grasso + ATP + HS-CoA = acil-CoA + PPi (pirofosfato) + AMP

La reazione è catalizzata dall’enzima acil-CoA sintetasiacil-CoA sintetasi.

Formula generale dell’acil-CoAacil-CoA: R-CO-S-CoAR-CO-S-CoA

legame tioesterelegame tioestere

CH3

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CHCH2 2

COOHCOOH

CoA-SHCoA-SH

ATPATP

acil-CoA acil-CoA

CH3

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CHCH22

CO-CoACO-CoAacido grassoacido grasso

carbonio carbonio

carbonio carbonio

L’attivazione di un acido grasso a 10C con formazione di acil-CoAL’attivazione di un acido grasso a 10C con formazione di acil-CoA

Schema dell’attivazione degli acidi grassi con formazione di acil-CoASchema dell’attivazione degli acidi grassi con formazione di acil-CoA

acil-CoA

acil-CoA

- Trasporto degli acidi grassi nel mitocondrio- Trasporto degli acidi grassi nel mitocondrio

Sebbene alcune piccole molecole di acil-CoAacil-CoA siano in grado di attraversare spontaneamente la membrana interna dei mitocondri, la maggior parte degli acil-CoA acil-CoA prodotti nonnon è in grado di attraversare tale membrana.

In questi casi il gruppo acile (R-CO-)acile (R-CO-) viene trasferito alla carnitinacarnitina grazie all'intervento catalitico dell’enzima carnitina aciltransferasi Icarnitina aciltransferasi I, situata sulla membrana esterna del mitocondrio. Esso è particolarmente attivo durante il digiuno quando i livelli plasmatici di glucagone e di acidi grassi sono elevati. Il legame acile + carnitina prende il nome di acil-acil-carnitinacarnitina.

L'acil-carnitinaacil-carnitina entra nel mitocondrio e dona il gruppo acileacile ((R-CO-)R-CO-) ad una molecola di CoA interna, per intervento dell'enzima carnitina aciltransferasi IIcarnitina aciltransferasi II. Si viene così nuovamente a formare una molecola di acil-CoAacil-CoA la quale entrerà nel processo chiamato β-β-ossidazioneossidazione.

carnitina

La traslocazione dell’acilcarnitinaLa traslocazione dell’acilcarnitina

Rappresentazione dell’attivazione e del trasporto degli acidi grassi nei mitocondriRappresentazione dell’attivazione e del trasporto degli acidi grassi nei mitocondri

acil-CoA

La β-ossidazione (prima fase della respirazione cellulare)La β-ossidazione (prima fase della respirazione cellulare)

La β-ossidazioneβ-ossidazione consiste nel separare dall'acido grasso due atomi di carbonio alla volta

sotto forma di acetil-CoAacetil-CoA (CH(CH33CO-CoA)CO-CoA) ossidando sempre il terzo carbonio (C-3 o

carbonio β) a partire dalla estremità carbossilica -CCHH22-CH-CH22-COOH-COOH (carbonio β)(carbonio β). Per questo

motivo l'intero processo prende il nome di β-ossidazioneβ-ossidazione.

-CCHH22-CH-CH22-CO-CoA-CO-CoA CHCH33CO-CoACO-CoA

acil-CoA acetil-CoAacil-CoA acetil-CoA

La β-ossidazioneβ-ossidazione è un processo ciclico che ha luogo nella matrice mitocondriale ed è

strettamente collegato al ciclo di Krebs ciclo di Krebs (per l'ulteriore ossidazione dell'acetil-CoAacetil-CoA) e alla

catena respiratoria catena respiratoria (per la riossidazione dei coenzimi NADHNADH e FADHFADH22 prodotti nel ciclo di ciclo di

Krebs Krebs e nella β-ossidazioneβ-ossidazione). 

ββ

Per il distacco di ogni acetile le reazioni della Per il distacco di ogni acetile le reazioni della -ossidazione sono 4:-ossidazione sono 4:

La prima reazione della β-ossidazioneβ-ossidazione è la deidrogenazione dell'acido grasso ad opera di un enzima chiamato acil-CoA deidrogenasiacil-CoA deidrogenasi. Questo enzima è un enzima FADFAD dipendente e permette la formazione di un doppio legame tra il C e il C: i 2 atomi di idrogeno persi grazie alla deidrogenasi si legano al FADFAD che diventa FADHFADH22.

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

La terza reazione è un'altra deidrogenazionedeidrogenazione (che trasforma il gruppo ossidrilico C-OH sul Cin gruppo carbonilico –C=O). L'accettore di idrogeno questa volta è il NADNAD che si riduce a NADH +NADH + HH++.

La quarta reazione comporta la scissione (del chetoacido da parte di una tiolasi) con formazione di un acetil-CoAacetil-CoA e un acil-CoAacil-CoA con catena più corta (2C in meno).

Ciò che è importante ricordare è che 2 delle 4 reazioni sono ossidazioni e che quindi:Ciò che è importante ricordare è che 2 delle 4 reazioni sono ossidazioni e che quindi:

per ogni acetil-CoA acetil-CoA che si stacca dall’ acil-CoAacil-CoAsi formano 1NADH (+1NADH (+ HH++)) e 1FADH1FADH22.

 

Le 4 reazioni della Le 4 reazioni della -ossidazione -ossidazione

Questa serie di reazioni viene ripetuta tante volte quanti sono gli atomi di C della catena diviso 2 meno uno, poiché in fondo si formano due acetil-CoA. Es: palmitoil-CoA 16:2-1 = 7 volte. 

Le 4 reazioni che avvengono

per staccare ogni acetile.(da non imparare)

CH3

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CHCH2 2

CO-CoACO-CoA

4 reazioni4 reazioni

acil-CoA a 8C acil-CoA a 8C

CH3

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CHCH22

CO-CoACO-CoAacil-CoA a 10Cacil-CoA a 10C

carbonio carbonio

carbonio carbonio

La La -ossidazione di un acido grasso a 10 atomi di C-ossidazione di un acido grasso a 10 atomi di CCon la prima serie di 4 reazioni si forma 11 acil-CoA a 8C:

++ 11 CH CH33CoA (acetil-CoA)CoA (acetil-CoA)

++ 1 NADH+H 1 NADH+H++

++ 1 FADH 1 FADH22

CH3

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CHCH2 2

CO-CoACO-CoA

4 reazio4 reazionini

acil-CoA a 6C acil-CoA a 6C

CH3

CH2

CH2

CH2

CHCH22

CO-CoACO-CoAacil-CoA a 8Cacil-CoA a 8C

carbonio carbonio

carbonio carbonio

La La -ossidazione di un acido grasso a 10 atomi di C-ossidazione di un acido grasso a 10 atomi di CCon la seconda serie di 4 reazioni si forma 11 acil-CoA a 6C:

++ 11 CH CH33CoA (acetil-CoA)CoA (acetil-CoA)

++ 1NADH+H 1NADH+H++

++ 1FADH 1FADH22

CH3

CH2

CH2

CH2

CHCH2 2

CO-CoACO-CoA

4 reazioni4 reazioni

acil-CoA a 4C acil-CoA a 4C

CH3

CH2

CHCH22

CO-CoACO-CoA

acil-CoA a 6Cacil-CoA a 6C

carbonio carbonio

carbonio carbonio

La La -ossidazione di un acido grasso a 10 atomi di C-ossidazione di un acido grasso a 10 atomi di CCon la terza serie di 4 reazioni si forma 11 acil-CoA a 4C:

++ 11 CH CH33CoA (acetil-CoA)CoA (acetil-CoA)

++ 1NADH+H 1NADH+H++

++ 1FADH 1FADH22

CH3

CH2

CHCH2 2

CO-CoACO-CoA

4 reazioni4 reazioni

acil-CoA a 4C acil-CoA a 4C

CHCH33

CO-CoACO-CoA

acil-CoA a 4Cacil-CoA a 4C

carbonio carbonio carbonio carbonio

La La -ossidazione di un acido grasso a 10 atomi di C-ossidazione di un acido grasso a 10 atomi di CCon la quarta serie di 4 reazioni si formano 22 acetil-CoA (a 2C):

++ 1NADH+H 1NADH+H++

++ 1FADH 1FADH2222

La demolizione di un acido grasso a 10C produce: La demolizione di un acido grasso a 10C produce:

5 acetil-CoA (CH5 acetil-CoA (CH33Co-CoA)Co-CoA)

4NADH (+H4NADH (+H++))

4 FADH4 FADH22

L’acil-CoAacil-CoA viene frammentato in tante molecole di acetil-CoAacetil-CoA

quanti sono gli atomi di C che lo costituiscono diviso due.

Bilancio energetico della Bilancio energetico della -ossidazione di una acido a 10C-ossidazione di una acido a 10C

- 55 acetil-CoA acetil-CoA che entrano nel ciclo di Krebs ciclo di Krebs producono 12x5= 60 ATP

- 44 NADH+HNADH+H++ alla catena respiratoria catena respiratoria producono 3*x4= 12 ATP

- 4 FADH4 FADH22 alla catena respiratoria catena respiratoria producono 2*x4= 8 ATP

TOTALE 80 ATP TOTALE 80 ATP

Se si considera che 1ATP 1ATP è stato consumato all’inizio per l’attivazione dell’acido grasso:

il bilancio netto è di 79 ATP.

* [Come vedremo, in catena respiratoria mitocondriale, 1NADH+H+ produrrà 3ATP e 1FADH2 2ATP]

La La -ossidazione dell’acido palmitico-ossidazione dell’acido palmitico

L’acido palmitico CHacido palmitico CH33-(CH-(CH22))1414-COOH -COOH [attivato come CHCH33-(CH-(CH22))1414-CO-CoA palmitoil--CO-CoA palmitoil-

CoACoA] è un acido grasso a 16 atomi di C e subisce 7 cicli di reazioni con liberazione in ogni passaggio di 1acetil-coA1acetil-coA, 1FADH2 e 1NADH + H1NADH + H++. Nell’ultimo passaggio si liberano

contemporaneamente 2 acetil-CoA 2 acetil-CoA dal residuo di acido grasso di soli 4 atomi di carbonio.

Al termine della -ossidazione-ossidazione dell’acido palmitico acido palmitico il prodotto sarà di 88 acetil-CoA acetil-CoA che potranno afferire al pool, seguendo poi vari destini metabolici a seconda delle necessità della cellula (nello schema che segue il ciclo di Krebsciclo di Krebs).

Saranno prodotti inoltre 77 FADH FADH22 e 77 NADH + H NADH + H++ il cui destino sarà la riossidazione nella

catena respiratoria mitocondrialecatena respiratoria mitocondriale con grande produzione di ATPATP.

La La -ossidazione, il ciclo di Krebs e la catena respiratoria-ossidazione, il ciclo di Krebs e la catena respiratoria

Ossidazione degli acidi grassi a numero dispari di atomi di carbonio Ossidazione degli acidi grassi a numero dispari di atomi di carbonio

Se il numero di atomi di C dell'acido grasso acido grasso è dispari, alla fine della -ossidazione-ossidazione si

ottiene una molecola a 3 atomi di C il propionil-CoA (CH propionil-CoA (CH33CHCH22CO-CoA)CO-CoA) che,

attraverso una serie di reazioni, verrà trasformato in succinil-CoAsuccinil-CoA (intermedio del ciclo ciclo

di Krebsdi Krebs) [vedi diapositiva seguente]. Il succinil-CoA (HOOC-CHsuccinil-CoA (HOOC-CH22CHCH22-CO-CoA) -CO-CoA) può

essere utilizzato direttamente o indirettamente in una grande varietà di processi

metabolici, come ad esempio il ciclo di Krebs ciclo di Krebs (di cui è un intermedio) o la

gluconeogenesigluconeogenesi (vedi più avanti). Dal propionil-CoA propionil-CoA quindi, a differenza dell'acetil-acetil-

CoACoA, è possibile sintetizzare glucosioglucosio.

   Gli acidi grassi poliinsaturiacidi grassi poliinsaturi vanno incontro a -ossidazione-ossidazione, ma richiedono l'intervento di specifici enzimi che rendono l'acido grasso aggredibile dagli enzimi della --ossidazioneossidazione.

Trasformazione del propionil-CoA Trasformazione del propionil-CoA in succinil-CoA, intermedio del in succinil-CoA, intermedio del ciclo di Krebs.ciclo di Krebs.

Regolazione della Regolazione della -ossidazione e della sintesi degli acidi grassi-ossidazione e della sintesi degli acidi grassi

Bassi livelli di glucosioglucosio nel sangue stimolano la secrezione di due ormoni, l'adrenalinaadrenalina e il

glucagoneglucagone che con la loro azione favoriscono l'ossidazione degli acidi grassiacidi grassi.

L'insulinainsulina ha invece azione opposta e con il suo intervento stimola la biosintesi degli acidi acidi

grassigrassi. Un aumento del glucosioglucosio ematico causa un aumento della secrezione di insulina insulina

che con la sua azione facilita il passaggio del glucosioglucosio all'interno delle cellule. Il glucosioglucosio

in eccesso viene convertito in glicogenoglicogeno e depositato come riserva nei muscoli e nel fegato.

Un aumento del glucosioglucosio epatico causa l'accumulo di malonil-CoAmalonil-CoA che inibisce la

carnitina aciltransferasicarnitina aciltransferasi, rallentando la velocità di ossidazione degli acidi grassiacidi grassi.

     Regolazione a breve termine:Regolazione a breve termine:

1)inibizione della carnitina-aciltransferasi Icarnitina-aciltransferasi I da parte del malonil-CoA (CHmalonil-CoA (CH33CHCH22CO-CO-

CoA)CoA), i cui livelli aumentano in seguito all'attivazione da parte dell' insulinainsulina della acetil-acetil-CoA carbossilasiCoA carbossilasi, che catalizza la reazione di addizione di COCO22 all’acetil-CoAacetil-CoA;

2)gli ormoni adrenalinaadrenalina e glucagoneglucagone attivano la lipasi ormono-sensibile lipasi ormono-sensibile del tessuto adiposo e quindi rendono disponibili gli acidi grassi per la -ossidazione-ossidazione.

  Regolazione a lungo termine:Regolazione a lungo termine:

1)i livelli della lipoprotein-lipasi lipoprotein-lipasi del tessuto adiposo aumentano in seguito a stimolazione insulinica (diminuiscono, invece durante il digiuno);

2)i livelli della lipoprotein-lipasilipoprotein-lipasi del cuore aumentano durante il digiuno e diminuiscono in presenza di insulinainsulina.

Tessuto adiposo bianco e tessuto adiposo brunoTessuto adiposo bianco e tessuto adiposo bruno

Nei mammiferi esistono due differenti tipi di tessuto adiposotessuto adiposo: quello biancobianco e quello brunobruno. Il primo, nonostante il nome, ha un colorito giallognolo, legato al suo contenuto in carotenoidi. Da solo rappresenta la quasi totalità del grasso di riserva. L’altro tipo di tessuto adiposo, detto brunobruno, è abbondante nei mammiferi che vanno in letargo. Nell’uomo il tessuto adiposo bruno è presente in piccole quantità nel neonato (zona ascellare e interscapolare). Con la crescita buona parte di questo tessuto si trasforma in tessuto adiposo biancotessuto adiposo bianco.

Principali funzioni del tessuto bianco:Principali funzioni del tessuto bianco:- sintetizzare trigliceriditrigliceridi e immagazzinarli come riserva energetica ;- idrolizzare i trigliceriditrigliceridi depositati e immettere acidi grassi acidi grassi liberi nel sangue;- sintetizzare trigliceriditrigliceridi a partire dal glucosioglucosio;- ammortizzatore meccanico, isolante termico e produttore di ormoni tra cui la leptina , deputata alla regolazione dell’appetito.

Il tessuto adiposo bruno tessuto adiposo bruno ha invece esclusivamente la funzione di produrre calore, perché i mitocondri delle cellule adipose hanno meno ATP sintetasiATP sintetasi, l'enzima che catalizza la sintesi dell'ATPATP nella catena respiratoria mitocondriale.