Catabolismo degli acidi grassi Università di Roma TOR VERGATA CL in Medicina Biochimica (Prof L. Avigliano) Catabolismo degli acidi grassi

CH3CO~SCoA citoplasma GLUCOSIO produzione di NADH ed ATP ACIDI PIRUVATO ACIDI GRASSI CORPI CHETONICI CICLO DI KREBS COLESTEROLO via malonilCoA ACIDI GRASSI mitocondrio produzione di NADH ed ATP utilizzo di NADPH ed ATP

ADIPOCITA glucagone albumina-acidi grassi STRYER

CATABOLISMO DEGLI ACIDI GRASSI ATTIVAZIONE (citoplasma) richiede - ATP - Coenzima A CoASH (vitamina: acido pantotenico) palmitato + ATP  palmitoil ~ AMP + CoASH  palmitoil~CoA TRASPORTO NEL MITOCONDRIO carnitina lisina. metionina -OSSIDAZIONE (matrice mitocondriale) CH3 – N+ – CH2 – CH – CH2 – COO– CH3 OH esteri di acidi grassi acil~carnitina CH3

-ossidazione citoplasma Carnitina Palmitoil membrana Transferasi I - CPT I membrana esterna carnitina-palmitoil translocasi interna Transferasi II -CPT II palmitoil~CoA CoASH -ossidazione matrice mitocondriale citoplasma carnitina palmitoilcarnitina CPT1. punto di controllo

* CH3-CH2-CH2-CO ~CoA CH3-CH=CH -CO ~CoA doppio legame trans OH CH3-C-CH2-CO ~CoA 2 CH3-CO ~CoA FAD acil ~CoA deidrogenasi + H2O 3-trans enoil idratasi NAD+ -idrossiacil ~ CoA deidrogenasi CoA ~SH - chetotiolasi II O

NON funziona come pompa protonica (Eo’ = 0,029V) coinvolge flavoproteine ETF flavoproteina di trasferimento degli elettroni

PALMITATO attivazione -2 ATP GLUCOSIO  2 ATP 2 PIRUVATO 2 NADH 5 ATP 2 ACETIL-CoA 2 NADH 5 ATP 2 ATP NADH + H+ 1 FADH2 1 GTP 2 x 7,5 ATP 1,5 ATP 1 ATP 20 ATP TOT 32 ATP 10 ATP 1 ciclo di Krebs PALMITATO  8 ACETIL-CoA 8 cicli di Krebs 80 ATP attivazione -2 ATP 7 FADH x 1,5 ATP = 10,5 7 NADH x 2,5 ATP = 17,5 tot = 28 + 8 Ciclo di Krebs 80 ATP TOT 106 ATP

I GRASSI FORNISCONO - ENERGIA - CALORE - ACQUA METABOLICA Sopravvivenza per animali che non mangiano e bevono per lunghi periodi Es cammelli, orsi in letargo,..

acidi grassi a catena dispari Metabolismo degli acidi grassi a catena dispari e Vitamina B12

 Acidi grassi a C dispari Val, Ile, Met, Thr Ciclo di Krebs COO– I HC-CH3 + vit B12  CO~SCoA CH2 CH2 + HCO3– + BIOTINA  propionil ~CoA metilmalonil~CoA succinil~CoA  Ciclo di Krebs Metabolismo corpi chetonici Biosintesi dell’eme

5 metil TH Folato + omocisteina  metionina FUNZIONE VIT B12 Batteri - in molte reazioni Animali - note solo 2 reazioni metil malonil-CoA mutasi (coenzima: adenosil Cbl) matrice mitocondriale metil malonil~CoA  succinil~CoA Metionina sintasi (coenzima: metil Cbl) citoplasma 5 metil TH Folato + omocisteina  metionina Funzioni della metionina - sintesi proteica - donatore di metili ( sotto forma di S-adenosil-metionina SAM) - precursore cisteina

metionina + ATP  SAM + 3 molecole fosfato Carenza dell’enzima metionina adenosil transferasi causa persistenti alti livelli di metionina con danni neurologici SH ATP P~P + P

Alcuni esempi di utilizzo del metile CH3 – N+ – CH2 – CH2OH CH3 COLINA etanolammina metionina CH3 – N+ – CH2 – CH – CH2 – COO– CH3 OH esteri di acidi grassi acil~carnitina lisina, metionina CARNITINA CREATINA O = P  NH – C – N – CH2 – COO– O– NH2+ O– CH3 arginina glicina ADRENALINA METILAZIONE di CITOSINA ed ISTONI Alcuni esempi di utilizzo del metile

  metionina sintasi B12 5- metil(-CH3 ) THF  THF = TETRAIDROFOLATO forma coenzimatica del folato OMOCISTEINA  METIONINA + ATP  SAM  metionina sintasi B12 5- metil(-CH3 ) THF  serina  + THF  5,10-metilene (-CH2-)THF  TIMIDILATO glicina  istidina  + THF  5,10- metenile (-CH=)THF glutammato colina + THF  10-formil (-CHO) THF  C2, C8 PURINE

vit B12 serina F metionina glicina S-adenosil X metil-X N5-metilF omocisteina ATP Pi + P~P Metiltransferasi X metil-X vit B12 sintasi N5-metilF F cistationina cisteina vit B6 adenosina serina glicina TRANSULFURAZIONE TRANSMETILAZIONE RIMETILAZIONE F= tetraidrofolato

CORPI CHETONICI

CORPI CHETONICI metaboliti idrosolubili degli acidi grassi ACETOACETATO CH3-CO-CH2-COO- -IDROSSIBITIRRATO maggior componente CH3-CHOH-CH2-COO- Interconvertibili ad opera di deidrogenasi composti acidi pK~4 decarbossilazione lenta e spontanea dà acetone CH3-CO-CH3 FORMAZIONE EPATICA (matrice mitocondriale) velocità di formazione direttamente proporzionale alla velocità della  -ossidazione soltanto UTILIZZO EXTRAEPATICO ossidati a CO2 e H2O sistema nervoso centrale muscolo cardiaco muscoloscheletrico N.B: il fegato manca dell’enzima succinil~CoA-3chetoacido transferasi che serve per l’attivazione dell’acetoacetato ad acetoacetilCoA

LIVELLO EMATICO corpi chetonici 0,1 mM dopo il digiuno notturno 2 mM dopo tre giorni di digiuno 5 mM digiuno prolungato LIVELLO EMATICO glucosio 5,5 mM a digiuno notturno 3,5 mM nel digiuno prolungato acidi grassi-albumina 0,5 mM 2 mM nel digiuno

DIGIUNO PROLUNGATO DIETA RICCA IN PROTEINE E/O GRASSI E PRIVA DI CARBOIDRATI (DIETA CHETOGENICA) ESERCIZIO PROLUNGATO STATO PATOLOGICO per Carenza di insulina Chetosi diabetica - diabete insulino-dipendente