Acidi grassi e amminoacidi

ACIDI GRASSI E AMMINOACIDI

I triacigliceroli forniscono più della metà dell'energia consumata da alcuni organi, in particole fegato, cuore e muscolo scheletrico a riposo. Prima che i triacilgliceroli ingeriti possano essere  assorbiti attraverso la parete intestinale, devono essere convertiti da particelle macroscopiche di grasso insolubile in micelle microscopiche finemente disperse. I sali biliari come l'acido taurocolico sono sintetizzati nel fegato dal colesterolo e rilasciati nell'intestino tenue. Questi composti anfipatici agiscono come detergenti biologici, convertendo i grassi della dieta in micelle miste composte da sali biliari e da triacigliceroli. Le lipasi degradano i triacilgliceroli in monoacilgliceroli e diacilgliceroli, acidi grassi e glicerolo che cosi composti si possono diffondere nelle cellule epiteliali o mucosa intestinale, dove vengono riconvertiti in triacilgliceroli e legati insieme al colesterolo della dieta a specifiche proteine, formando i chilomicroni. Queste particelle vengono trasferite dalla mucosa intestinale al sistema linfatico e al tessuto adiposo. Nei capillari di questi tessuti i triacilgliceroli vengono nuovamente idrolizzati formando acidi grassi e glicerolo. Nel muscolo gli acidi grassi sono ossidati per ricavare energia, mentre nel tessuto adiposo sono riesterificati a triacilgliceroli per essere conservati. Quando gli ormoni segnalano una carenza di energia metabolica, i triacigliceroli conservati vengono mobilizzati e trasportati a quei tessuti in cui gli acidi grassi possono essere ossidati per la produzione di energia. Gli acidi grassi rilasciati dopo la richiesta da parte di ormoni, si diffondono fuori dall'adipocita nel sangue, dove si legano alla proteina serica albumina e sono trasportati ai tessuti. Il glicerolo rilasciato dall'azione della lipasi viene fosforilato diventando glicerolo-3-fosfato cosi prodotto è ossidato a diidrossiacetone fosfato, in seguito viene convertito in gliceraldeide-3-fosfato che è ossidato nella via glicolitica.

Gli acidi grassi liberi che entrano nel citosol del sangue devono prima subire tre reazioni enzimatiche. La prima è la catalizza la formazione di un legame tioestere tra il gruppo carbossilico dell'acido grasso e il gruppo tiolico del CoA formando un acil-CoA. I tioesteri acil-CoA formati sulla membrana mitocondriale esterna per entrare in quella interna devono subire un trasformazione, dove il gruppo acilico viene legato transitoriamente al gruppo ossidrilico della carnicina e l'acil-carnitina viene trasportato attraverso la membrana. Nella matrice il gruppo acile viene trasferito dalla carnitina al CoA mitocondriale, riformando l'acil-CoA. L'ossidazione mitocondriale degli acidi grassi ha luogo in tre fasi. Nella prima fase la β ossidazione, gli acidi grassi vanno incontro al distacco ossidativo di unità bicarboniose nella forma di acetil-CoA. Nella seconda fase dell'ossidazione degli acidi grassi l'unità acetile dell'acetil-CoA viene ossidata a CO nel ciclo di Krebs. Le prime due fasi dell'ossidazione convertono i trasportatori NAD e FAD nella loro forma ridotta NADH e FADH , i quali nella terza fase donano gli elettroni che hanno ricevuto alla catena respiratoria dei mitocondri.

La  β ossidazione avviene in 4 tappe:

Produzione di un doppio legame tra gli atomi di carbonio α e β, attraverso deidrogenazione;

Idratazione del doppio legame, formando 3-idrossiacil-CoA;

Il 3-idrossiacil-CoA viene deidrogenato a β-chetoacil-CoA;

Il β-chetoacil-CoA agisce con una molecola di CoA formando un acetil-CoA e un acil-CoA.

Gli acidi grassi con numero dispari di atomi di carbonio sono ossidati nello stesso modo degli acidi grassi a catena pari, però il substrato dell'ultimo passaggio è un acido grasso a 5 atomi di carbonio. Quando viene ossidato e poi scisso in due frammenti, i prodotti sono l'acetil-CoA e il propionil-CoA. Il primo viene ossidato nel ciclo si Krebs, l'altro subisce tre trasformazioni per diventare succinil-CoA che entra nel ciclo di Krebs. L'acetil-CoA formato nel fegato durante l'ossidazione degli acidi grassi può entrare nel ciclo di Krebs oppure essere trasformato in corpi chetonici, cioè acetoacetato e acetone.

L'acetone, viene eliminato con la respirazione, mentre l'acetoacetato viene trasportato dal sangue ai tessuti extraepatici dove è ossidato nel ciclo di Krebs e soddisfare la richiesta di energia.

Gli amminoacidi derivati in gran parte dalle proteine della dieta possono subire una degradazione ossidativa in tre diverse situazioni metaboliche.

Durane la sintesi e degradazione delle proteine cellulari alcuni amminoacidi non necessari possono essere degradati ossidativamente;

Quando una dieta è ricca di proteine, gli amminoacidi in eccesso rispetto alle richieste dell'organismo possono essere catabolizzati;

Durante il digiuno o nel diabete mellito, quando i carboidrati non sono disponibili le proteine corporee diventano una fonte di energia e di precursori.

La via di degradazione di ogni amminoacido passa attraverso un tappa fondamentale in cui il gruppo amminico viene separato dallo scheletro carbonioso e inviato in vie specializzate per il metabolismo dei gruppi amminici.

Le proteine della dieta sono degradate enzimaticamente ad amminoacidi liberi attraverso l'intervento della pepsina, enzima in grado di agire nelle condizioni di pH estremo dello stomaco. I frammenti generati nello stomaco vengono poi aggrediti nel tratto intestinale da altre proteasi secrete dal pancreas. La digestione delle proteine viene completata nell'intestino dalle amminopeptidasi. I prodotti finali sono gli amminoacidi liberi.

I gruppi amminici α dei venti amminoacidi presenti nelle proteine, se non vengono riutilizzati per la sintesi di altri amminoacidi o di altri prodotti azotati, sono incanalati in un processo che forma un singolo prodotto di escrezione. Il distacco del gruppo amminico è favorito da enzimi chiamati amminotransferasi. Il gruppo amminico viene trasferito dall'atomo di carbonio α dell' α -chetoglutarato, generando contemporaneamente l' α -chetoacido corrispondente dell'amminoacido e il glutammato. Questo amminoacido incanala poi i gruppi amminici sia nelle vie biosintetiche sia nella sequenza finale di reazione da eliminare. Tutte le amminotransferasi hanno lo stesso gruppo prostetico il piridossal fosfato. Che deriva dalla vitamina B6. Nel fegato i gruppi amminici vengono staccati dagli amminoacidi mediante reazione di amminotransferasi e trasferiti all' α -chetoglutarato per formare glutammato che viene trasportato dal citosol nei mitocondri, dove è sottoposto a una deamminazione ossidativa che forma α -chetoglutarato e ammoniaca. L'ammoniaca prima di essere trasportata attraverso il sangue viene convertita in un composto non tossico, legandosi enzimaticamente al glutammato con la formazione di glutammina e con utilizzo di ATP. La glutammina è un composto neutro che può facilmente attraversare le membrane delle cellule. La glutammina viene trasportata dal sangue al fegato e il suo azoto amminico viene rilasciato sotto forma di ammoniaca solo all'interno dei mitocondri. L'ammoniaca libera viene organicata per formare carbamil fosfato. Il carbamil fosfato entra nel ciclo dell'urea, composto da quattro tappe:

Il carbamil fosfato dona il suo gruppo carbamilico all'ornitina per formare citrullina, con un rilascio di fosfato;

La citrullina esce dai mitocondri e il ciclo continua nel citosol. Il secondo gruppo amminico viene fornito dall'aspartato mediante una condensazione tra il amminico dell'aspartato e il gruppo ureidico della citrullina che genera il composto argininosulccinato;

L'argininosulccinato viene poi scisso e produce arginina e fumarato, che entra nel ciclo di Krebs;

Infine l'arginina viene scissa in urea e ornitina, quest'ultima entra nei mitocondri e inizia un altro giro del ciclo.