Gli acidi grassi sintetizzati devono essere inviati al tessuto adiposo; essi vengono trasportati nel torrente circolatorio sotto forma di trigliceridi oppure, in parte come tali con l'utilizzo di una proteina trasportatrice che è l'albumina.
Biosintesi degli Acidi Grassi e Trasporto dell'Acetil Coenzima A
La sintesi degli acidi grassi è completamente citoplasmatica, vale a dire che gli enzimi che catalizzano tale sintesi si trovano nel citoplasma. L'acetil coenzima A utilizzato nel citoplasma per la sintesi degli acidi grassi, è di provenienza mitocondriale: una piccola parte viene trasportata tramite carnitina, per azione di due enzimi acil transferasi (uno citoplasmatico e uno mitocondriale) e di un enzima traslocasi.
L'acetil coenzima A presente nei mitocondri deriva dalla glicolisi dopo l'azione della piruvato deidrogenasi. L'acetil coenzima A va sotto l'azione dell'enzima citrato sintasi: tale enzima catalizza la formazione di citrato per reazione dell'acetil coenzima A con l'ossalacetato. Se il ciclo di Krebs è in grado di soddisfare il fabbisogno energetico, parte del citrato (la quantità non necessaria al ciclo di Krebs) può uscire dai mitocondri e raggiungere il citoplasma, dove l'enzima citrato liasi, spendendo energia, lo riconverte in acetil coenzima A e ossalacetato.
L'ossalacetato viene allora trasformato in malato per azione dell'enzima malato deidrogenasi citoplasmatica (viene speso un NADH citoplasmatico): il malato è un metabolita permeabile e può rientrare nei mitocondri dove, sotto l'azione dell'enzima malato deidrogenasi mitocondriale, viene riconvertito in ossalacetato (si ottiene anche un NADH). Il malato citoplasmatico può, in alternativa, andare sotto l'azione dell'enzima malico, che svolge una decarbossilazione ed una deidrogenazione, per essere convertito in piruvato. L'enzima malico lavora a NADP+ perciò nel passaggio da malato a piruvato, si produce NADPH (che viene utilizzato nella biosintesi).
Solitamente si sintetizzano acidi grassi con sedici atomi di carbonio ma, possono essere prodotti anche acidi grassi con diciotto, venti o ventidue atomi di carbonio; gli acidi grassi vengono, poi, esterificati, per formare i trigliceridi, con glicerolo attivato (ossia glicerolo 3-fosfato).
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La Β-ossidazione
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. 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.
La regolazione della via si effettua soprattutto a livello di questo enzima situato sulla membrana esterna del mitocondrio. L'Acil-carnitina entra nel mitocondrio e dona il gruppo acile ad una molecola di CoASH interna, per intervento dell'enzima carnitina aciltransferasi II.
La β-ossidazione consiste nel separare dall'acido grasso due atomi di carbonio alla volta sotto forma di acetilCoA 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). 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.
- 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.
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.
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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. 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). 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. 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. Come abbiamo detto nella parte introduttiva mentre la β-ossidazione avviene all'interno della matrice mitrocondriale, la biosintesi degli acidi grassi avviene nel citosol. 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.
La carbossilazione dell'acetil CoA avviene ad opera di un enzima importantissimo l'acetil CoA carbossilasi. 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. 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.
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