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Lezioni di biochimica 2 Lezione 6 Il metabolismo di lipidi e proteine 3 © Zanichelli editore, 2014.

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2 Lezioni di biochimica 2

3 Lezione 6 Il metabolismo di lipidi e proteine 3 © Zanichelli editore, 2014

4 Il metabolismo dei lipidi (I) I lipidi sono l’altra principale fonte di energia delle cellule, in particolare per tessuti muscolari e fegato. Possono derivare dalla dieta o essere mobilizzati dalle riserve presenti nelle cellule adipose. 4 © Zanichelli editore, 2014 Il pesce è un alimento ricco di grassi insaturi ω3.

5 Il metabolismo dei lipidi (II) I lipidi alimentari (trigliceridi) assorbiti dall’intestino viaggiano nel sangue legati a proteine (lipoproteine) che li distribuiscono ai tessuti. Gli acidi grassi mobilizzati dal tessuto adiposo, invece, vengono trasportati dalla proteina albumina. 5 © Zanichelli editore, 2014

6 Il metabolismo dei lipidi (II) Il fegato sintetizza trigliceridi che sono veicolati alle cellule dalle proteine VLDL (Very Low Density Lipoprotein). Ceduto il loro carico, esse diventano LDL (Low Density), ricche in colesterolo, e sono internalizzate dalle cellule che necessitano di colesterolo per la sintesi delle membrane. L’eccesso di colesterolo nel sangue, invece, viene rimosso dalle HDL (High Density Lipoproteins) che lo trasportano al fegato per la sua eliminazione. 6 © Zanichelli editore, 2014

7 Il metabolismo dei lipidi (III) 7 © Zanichelli editore, 2014

8 L’ingresso degli acidi grassi nel mitocondrio (I) L’ossidazione degli acidi grassi avviene nel mitocondrio. Per arrivarci, gli acidi grassi devono superare 3 passaggi: 1.Esterificazione con Coenzima A a formare l’acil- CoA (nel citosol) con consumo di 1 ATP. 2.Cessione dell’acido grasso alla carnitina con liberazione del Coenzima A. 8 © Zanichelli editore, 2014

9 L’ingresso degli acidi grassi nel mitocondrio (II) 3.Ingresso del complesso acil-carnitina nel mitocondrio attraverso un trasportatore specializzato e cessione dell’acido grasso al Coenzima mitocondriale generando un nuovo acil-CoA e carnitina libera. 9 © Zanichelli editore, 2014

10 La  -ossidazione (I) L’ossidazione degli acidi grassi è detta  -ossidazione perché nella prima reazione due idrogeni sono strappati al legame tra i carboni 2 e 3 dell’acil-CoA (detti carboni  e  ) con formazione di FADH 2 (che entrerà nella catena respiratoria). Il ciclo di reazioni successive porta alla generazione di un acetil-CoA e di un acil-CoA con 2 atomi di carbonio in meno. 10 © Zanichelli editore, 2014

11 La  -ossidazione (II) A questo punto l’acil-CoA così generato re-inizia un nuovo ciclo. La reazione procede quindi eliminando 2 C ad ogni ciclo e generando un Acetil CoA, fino ad esaurimento della catena dell’acido grasso. L’acido palmitico (16 C), genera quindi 8 Acetil CoA a 2 atomi di C. Per ogni ciclo si generano 1 FADH 2 e 1 NADH e viene utilizzato un Coenzima A. 11 © Zanichelli editore, 2014

12 La  -ossidazione La β-ossidazione dell’acido palmitico 12 © Zanichelli editore, 2014

13 La biosintesi degli acidi grassi: l’acido palmitico (I) Gli acidi grassi cellulari sono sintetizzati da una via completamente diversa dalla  -ossidazione. La biosintesi avviene nel citosol ad opera dei 7 enzimi del complesso della acido grasso sintasi. La biosintesi inizia con una molecola di acetil-CoA che funge da iniziatore. A questa vengono via via condensate unità a 2 C di malonil-CoA. 13 © Zanichelli editore, 2014

14 La biosintesi degli acidi grassi: l’acido palmitico (II) Quindi, per sintetizzare un acido palmitico (16 C) serviranno 1 acetil-CoA e 7 malonil CoA. Serve anche potere riducente, fornito da NADPH+H © Zanichelli editore, 2014

15 La biosintesi degli acidi grassi: allungamento (I) L’acido palmitico è il precursore degli altri acidi grassi a catena lunga. L’allungamento avviene sia nel mitocondrio (per acidi grassi saturi e insaturi) sia nel reticolo endoplasmatico (per acidi grassi monoinsaturi come palmitoleato e oleato). 15 © Zanichelli editore, 2014

16 La biosintesi degli acidi grassi: allungamento (II) 16 © Zanichelli editore, 2014

17 La biosintesi del colesterolo Il colesterolo è un componente essenziale delle membrane cellulari. La sua biosintesi, che avviene nel fegato, è molto complessa e richiede la presenza acetil-CoA e NADPH + H + nel citosol. Il colesterolo viene assunto anche con l’alimentazione, e non esistendo una via catabolica a sua carico bisogna fare attenzione a un suo eccessivo accumulo. 17 © Zanichelli editore, 2014

18 Il metabolismo degli amminoacidi (I) Gli amminoacidi, assunti dalle proteine della dieta, contribuiscono in misura minoritaria al fabbisogno energetico. In caso di digiuno prolungato, la demolizione delle proteine endogene (soprattutto del muscolo scheletrico) può diventare una fonte di riserva importante, anche se pericolosa per l’organismo (in quanto porta al deperimento e alla morte). 18 © Zanichelli editore, 2014

19 Il metabolismo degli amminoacidi (II) 19 © Zanichelli editore, 2014 Gli amminoacidi, tuttavia, forniscono precursori essenziali per la biosintesi di molte macromolecole dell’organismo.

20 Rimozione del gruppo amminico Uno degli aspetti più importanti del catabolismo degli amminoacidi è la rimozione del loro gruppo amminico. Per la maggior parte degli amminoacidi questo avviene tramite due reazioni: la transaminazione e la deaminazione ossidativa. Al termine il gruppo amminico è eliminato sotto forma di ione ammonio. 20 © Zanichelli editore, 2014

21 Transaminazione (I) In questa reazione, catalizzata nel fegato dalle transaminasi (citosoliche e mitocondriali), il gruppo amminico di un amminoacido viene trasferito a un accettore  -chetoacido (solitamente  -chetoglutarato), generando un amminoacido (acido glutamico) e un  -cheotacido diverso a seconda dell’amminoacido di partenza. 21 © Zanichelli editore, 2014

22 Transaminazione (II) 22 Le transaminasi utilizzano il cofattore piridossal fosfato (PLP), derivato dalla vitamina B6. © Zanichelli editore, 2014

23 Deaminazione ossidativa L’acido glutammico prodotto dalla transaminazione viene deidrogenato nel fegato dalla glutammato deidrogenasi che rigenera l’  -chetoglutarato e trasforma il gruppo amminico in ione ammonio. Gli elettroni sono ceduti al preferenzialmente al NAD + (ma anche al NADP + ). 23 © Zanichelli editore, 2014

24 Transaminazione e deaminazione ossidativa sono accoppiate 24 © Zanichelli editore, 2014

25 Lo ione ammonio (I) 25 Lo ione ammonio è tossico ed è eliminato in forme diverse nei diversi organismi. © Zanichelli editore, 2014

26 Lo ione ammonio (II) 26 Nei mammiferi e negli anfibi lo ione ammonio è eliminato attraverso la biosintesi dell’urea (ciclo dell’urea), secondo la reazione complessiva: © Zanichelli editore, 2014 Struttura dell’urea

27 Metabolismo degli amminoacidi e salute Difetti ereditari nel metabolismo degli amminoacidi sono correlati a numerose patologie nell’uomo. 27 Malattia geneticaCausa AlbinismoDifettoso metabolismo della tirosina CistinuriaDifettoso trasporto della cisteina FenilchetonuriaDifettoso metabolismo della fenilalanina Malattia delle urine a sciroppo d’acero Difettoso metabolismo degli  -chetoacidi © Zanichelli editore, 2014


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