BIOSINTESI DEGLI ACIDI GRASSI
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<strong>BIOSINTESI</strong> <strong>DEGLI</strong> <strong>ACIDI</strong><br />
<strong>GRASSI</strong><br />
1
Mitocondri<br />
Perossisomi<br />
/Gliossisomi<br />
Citoplasma<br />
Plastidi<br />
2
Regola<br />
La biosintesi degli acidi grassi è l’assemblaggio<br />
di diunità unità di diacetilCoA acetilCoA (precisamente di dimalonil-CoA) malonil-CoA)<br />
fino a formare il ilpalmitato palmitato (C16 saturo)<br />
3 Fasi<br />
Attivazione<br />
Allungamento<br />
Termine<br />
3
ATTIVAZIONE<br />
CH 3 C~SCoA<br />
ATP<br />
ADP + P i<br />
O<br />
- OOC-CH2 C~SCoA<br />
O<br />
HCO 3 -<br />
carbonio attivo<br />
Acetil-CoA carbossilasi<br />
HN<br />
O<br />
O<br />
NH<br />
S CH 2CH 2CH 2CH 2CO NHCH 2CH 2CH 2CH 2 ENZYME<br />
O<br />
C<br />
N<br />
Cofattore<br />
Biotin<br />
O<br />
NH<br />
LYS<br />
CO 2<br />
S CH 2CH 2CH 2CH 2CO<br />
Carbossibiotina<br />
4
I tappa – attivazione dell’acetil dell acetil CoA a<br />
malonil CoA nel citoplasma<br />
5
Complesso dell’acido dell acido grasso sintasi<br />
Complesso multienzimatico costituito da<br />
sette catene proteiche e da almeno altre tre<br />
proteine associate ad un singolo complesso<br />
proteico altamente organizzato<br />
8
Braccio<br />
flessibile: àncora<br />
le catene di acido<br />
grasso in crescita<br />
sulla superficie<br />
del complesso<br />
dell’acido grasso<br />
sintasi e<br />
trasporta gli<br />
intermedi delle<br />
reazioni da un<br />
sito all’altro<br />
10
Iniziazione<br />
CH 3 C~SCoA<br />
O<br />
CO 2<br />
Reazione totale<br />
CH3C-CH2C~S- O<br />
- OOC-CH2 C~S-<br />
HS-CoA<br />
O<br />
Malonyl-CoA + ACP<br />
ACP<br />
Acyl Carrier<br />
Protein<br />
NOTE:<br />
Malonil-CoA diventa il COOH terminale<br />
La catena nascente è legata all’ACP<br />
CO2 , HS-CoA sono rilasciati ad ogni reazione<br />
di condensazione<br />
O<br />
ACP + HS-CoA<br />
11
Acil carrier proteina<br />
H H<br />
Fosfopanteteina<br />
H H HO CH3 O<br />
HS-CH2-CH2-N-C-CH2-CH2-N-C-C-C-CH2-O-P-O-CH2-Ser- Cisteamina<br />
O O H H O<br />
HO CH 3<br />
Acil carrier proteina<br />
10 kDa<br />
HS-CH2-CH2-N-C-CH2-CH2-N-C-C-C-CH2-O-P-O-P-O-CH2O O O H H O O<br />
Adenine<br />
Coenzima A<br />
O<br />
O<br />
O<br />
O-P-O<br />
OH<br />
H<br />
OH<br />
ACP<br />
12
Residuo di cisteina della<br />
β-chetoacil-ACP-sintasi<br />
I reazione: acetil<br />
CoA trasferito<br />
sul residuo di<br />
cisteina dalla<br />
acetil CoA –ACP<br />
transacetilasi<br />
(AT)<br />
ACP – proteina<br />
che trasporta acili<br />
13
II reazione: malonil<br />
CoA trasferito sul<br />
residuo di<br />
fosfopanteteina<br />
dell’ACP dalla malonil<br />
transferasi (MT)<br />
14
III reazione:<br />
condensazione di acetil<br />
CoA e malonil CoA tramite<br />
la β-chetoacil ACP sintasi<br />
(KS)<br />
Viene eliminata la<br />
molecola di CO 2 che è<br />
servita per sintetizzare<br />
il malonil CoA dalla acetil<br />
CoA carbossialsi<br />
15
16<br />
IV reazione: riduzione a β-idrossibutirril-ACP da parte di βchetoacil-ACP<br />
reduttasi (KR)
V reazione: perdita di una molecola di H 2 O con formazione del<br />
trans-Δ 17<br />
2-butenil-ACP da parte di β-idrossiacil-ACP deidratasi<br />
(HD)
VI reazione: riduzione<br />
del doppio legame con<br />
formazione del butirril-<br />
ACP da parte di enoil-<br />
ACP reduttasi (ER)<br />
18
VII reazione: trasferimento del gruppo butirrile dal residuo di<br />
fosfopanteteina dell’ACP al residuo di cisteina del KS reazione 19<br />
catalizzata dall’AT
β-Carbonio Allungamento<br />
NADPH<br />
D isomero<br />
-H 2 O<br />
NADPH<br />
CH3C-CH2C~S- O<br />
O<br />
H<br />
CH3C-CH2C~S- HO<br />
O<br />
H<br />
CH3C-= C- C~S-<br />
H<br />
O<br />
CH 3 CH 2 CH 2 C~S-<br />
O<br />
ACP<br />
ACP<br />
ACP<br />
ACP<br />
Riduzione<br />
β-chetoacil-ACP reduttasi<br />
Deidratazione<br />
β -idrossiacil- ACP deidratasi<br />
Enoil-ACP reduttasi<br />
Riduzione<br />
21
Terminazione Chetoacil ACP<br />
Trasferimento al malonilCoA<br />
sintasi<br />
-KS<br />
Trasferimento a KS<br />
-CH 2 CH 2 CH 2 C~S-<br />
O<br />
Uscita CO 2<br />
ACP<br />
CO 2<br />
-S-ACP<br />
Libero di legare il<br />
Malonil-CoA<br />
Quando è raggiunto lo stadio C16, invece di trasferirsi al KS<br />
interviene una molecola di H2O e l’acido grasso è rilasciato<br />
22
Reazione complessiva<br />
Acetil-CoA + 7 malonil-CoA + 14NADPH + 14H +<br />
7H +<br />
Palmitato + 7CO 2 + 14NADP + + 8 HSCoA + 6H 2O<br />
7 Acetil-CoA + 7CO2 + 7ATP<br />
7 malonil-CoA +7ADP + 7P i + 7H +<br />
8 Acetil-CoA + 14NADPH + 7H + + 7ATP<br />
Palmitato + 14NADP + + 8 HSCoA + 6H 2O + 7ADP + 7P i<br />
23
Sintesi degli acidi grassi<br />
8Acetil CoA + 7ATP + 14NADPH<br />
Palmitato (C 16 ) + 7ADP + 14NADP +<br />
24
Produzione di NADPH<br />
25
Fase ossidativa<br />
28
Fase ossidativa<br />
29
Fase ossidativa<br />
30
CELLULE<br />
ANIMALI<br />
ACETIL CoA<br />
CELLULE<br />
VEGETALI<br />
PDH mitocondriale PDH mitocondriale<br />
PDH plastidiale<br />
31
Degradazione<br />
di aminoacidi<br />
Glucosio<br />
Piruvato<br />
Acetil CoA<br />
?<br />
Acetil CoA<br />
mitocondri<br />
citoplasma<br />
32
mitocondrio<br />
CH 2<br />
COO<br />
HO-C-COO<br />
CH 2<br />
Acetyl-CoA<br />
CO2 Pyr<br />
COO<br />
OAA<br />
CH 2<br />
COO<br />
HO-C-COO<br />
L-malate<br />
CH 2<br />
COO<br />
C=O<br />
CH3 COO<br />
CO 2<br />
Pyruvate<br />
HS-CoA<br />
Citrato liasi<br />
COO<br />
C=O<br />
CH2 COO<br />
COO<br />
HO-C-H<br />
CH2 COO<br />
NADP +<br />
Acetil-CoA<br />
OAA<br />
NADH<br />
NADPH + H +<br />
Malato<br />
Deidrogenasi<br />
L-malato<br />
Enzima malico<br />
Cytosol<br />
33
Trasferimento di acetil CoA dai mitocondri al<br />
citosol<br />
34
Biosintesi degli acidi grassi nelle piante<br />
ha luogo all’interno dei plastidi;<br />
Elevato consumo di NADPH: nei cloroplasti esposti<br />
alla luce NADPH deriva dalla fotosintesi, al buio e nei<br />
tessuti privi di cloroplasti NADPH deriva dalla via dei<br />
pentoso fosfati;<br />
I mitocondri forniscono intermedi ai plastidi come<br />
malato e piruvato che sono convertiti in acetil CoA<br />
per la sintesi di acidi grassi<br />
37
Regolazione della biosintesi degli acidi grassi<br />
39
Acetil CoA carbossilasi<br />
attivato da citrato;<br />
inibito da glucagone<br />
Cellule animali<br />
40
Inibitore della PFK1<br />
fosfofrutto chinasi 1<br />
Attivatore della<br />
acetil CoA<br />
carbossilasi<br />
Biosintesi acidi<br />
grassi<br />
Sintesi di malonil CoA<br />
Inibitore della CAT1<br />
(carnitina<br />
aciltransferasi I)<br />
Degradazione acidi<br />
grassi<br />
41
Acidi grassi liberi<br />
β-ossidazione<br />
ossidazione<br />
Acetil CoA<br />
carbossilasi<br />
Acetil CoA<br />
carbossilasi<br />
Inibizione della<br />
biosintesi degli acidi<br />
grassi<br />
42<br />
P
Acetil CoA carbossilasi<br />
attivato da Mg 2+ ;<br />
attivato da pH basico<br />
Cellule vegetali<br />
46
Acidi grassi saturi a<br />
catena lunga<br />
Sistema di<br />
allungamento degli<br />
acidi grassi<br />
Elongasi<br />
Palmitato (16:0)<br />
Acidi grassi<br />
insaturi<br />
Sistema di<br />
insaturazione<br />
Acil CoA<br />
desaturasi<br />
47
CLOROPLASTI CITOSOL<br />
SINTESI <strong>ACIDI</strong><br />
<strong>GRASSI</strong><br />
8:0 ACP<br />
10:0 ACP<br />
12:0 ACP<br />
14:0 ACP<br />
16:0 ACP<br />
18:0 ACP<br />
18:1 Δ9 ACP<br />
FatB<br />
FatB<br />
FatA<br />
16:0<br />
18:1 Δ9<br />
10:0<br />
12:0<br />
14:0<br />
Trovati in molti<br />
tessuti di tutte<br />
le specie<br />
48
Acil CoA saturo-<br />
ACP (acido<br />
stearico(18:0))<br />
Acil CoA<br />
monoinsaturo-ACP<br />
(acido oleico(18:1 Δ9 ))<br />
Δ9 Δ 12 Δ 15<br />
ACIL CoA DESATURASI<br />
O 2<br />
H 2 O<br />
2 Feredossina ridotta<br />
STEARIL ACP Δ9 9 DESATURASI<br />
2 Feredossina ossidata<br />
Esistono altre desaturasi in grado di formare doppi<br />
legami in posizione 12 e 15. Inoltre esistono enzimi in<br />
grado di formare più insaturazioni. Localizzazione sia<br />
plastidiale sia nel reticolo endoplasmatico<br />
49
glicerolo<br />
lipidi neutri<br />
gliceridi steroli<br />
monogliceridi<br />
digliceridi<br />
trigliceridi glicerofosfolipidi<br />
acido grasso<br />
acido grasso<br />
acido grasso<br />
glicerolo<br />
acido grasso<br />
acido grasso<br />
fosfato<br />
sfingosina<br />
acido<br />
grasso<br />
base fosfato<br />
lipidi polari<br />
fosfolipidi glicolipidi<br />
sfingolipidi<br />
base<br />
sfingosina<br />
acido<br />
grasso<br />
zucchero<br />
51
Biosintesi del colesterolo<br />
HO<br />
2<br />
3<br />
1<br />
4<br />
10<br />
5<br />
11<br />
CH 3<br />
9<br />
6<br />
H 3 C CH 3<br />
12<br />
13<br />
8<br />
7<br />
CH 3<br />
17<br />
14 15<br />
16<br />
CH 3<br />
55
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