Sintesi dei trigliceridi e dei glicerofosfolipidi: appunti di Biologia

Sintesi dei trigliceridi e dei glicerofosfolipidi

Sbobinatori/Revisori: Ester Lombardo, Lorenzo Manco 14° lezione. BIOCHIMICA METABOLICA (Prof. Serini) 06/12/2023

Ripresa della sintesi dei trigliceridi

La sintesi dei trigliceridi avviene nell'intestino, grazie all'assorbimento degli acidi grassi, i quali vengono veicolati attraverso le lipoproteine ai vari organi. Questa sintesi può avvenire a livello degli epatociti (quindi nel fegato), ma può avvenire anche in altri tipi cellulari. Ad esempio, questa può avvenire nei muscoli, dove la sintesi dei trigliceridi può portare a una forma di accumulo di questi. Ritornando sempre a livello degli epatociti, se vi è un accumulo, può portare a una condizione definita STEATOSI, nella quale vi è la presenza di grasso in eccesso. Questa condizione può essere di origine alcolica o di origine non alcolica. Nel caso dell'origine alcolica, vi è un eccesso di alcol che viene convertito nei cataboliti degli acidi grassi e che a loro volta vengono accumulati sottoforma di trigliceridi.

Glicerofosfolipidi

I glicerolofosfolipidi vengono sintetizzati in tutti i tipi cellulari ed esistono vari tipi questi lipidi. La sintesi dei glicerolofosfolipidi, come quella dei trigliceridi, incomincia a livello del reticolo endoplasmatico.

Sintesi dell'acido fosfatidico

Si parte dalla sintesi dell'acido fosfatidico. Questo è caratterizzato dalla presenza di glicerolo. Nella molecola di glicerolo si può notare che gli ossidrili del C1 e del C2 sono esterificati con due diversi acidi grassi, i quali si trovano sottoforma di acil-CoA(prima di essere esterificati con il glicerolo). Queste esterificazioni del glicerolo con acidi grassi avvengono ad opera di due enzimi diversi, che sono delle aciltransferasi. Il compito di queste è quello di trasferire l'acile, utilizzando il gruppo carbossile di quest'ultimo, che viene liberato dal Co-A. Questo acile va a condensarsi, con eliminazione di una molecola di acqua, con l'ossidrile di un glicerolo. Questo meccanismo avviene due volte. Una prima volta avviene con l'ossidrile del C1 per merito della prima aciltransferasi, ovvero la Glicerolo-3-fosfato aciltransferasi (GPAT). Queste transferasi sono molto specifiche ed infatti si può notare come il primo enzima, che entra in gioco nella via di sintesi dell'acido fosfatidico, agisce solo sul substrato "Glicerolo-3-fosfato".

1Sbobinatori/Revisori: Ester Lombardo, Lorenzo Manco 14° lezione. BIOCHIMICA METABOLICA (Prof. Serini) 06/12/2023

Origini del glicerolo-3-fosfato

Il Glicerolo-3-fosfato può avere due origini: -Può derivare dal glicerolo che, per merito della glicerolo chinasi, è fosforilato in posizione C3 con una molecola di acido fosforico donata dall'ATP. - Può derivare da un'altra sorgente che è il Diidrossiacetone Fosfato, che ha già una fosforilazione in C3. Questa molecola deriva dal Diidrossiacetone, il quale ha in posizione C1 e in posizione C3 due ossidrili. Invece, il Diidrossiacetone fosfato ha l'ossidrile in C3 legato tramite un legame estere, a una molecola di acido fosforico. La differenza tra il Diidrossiacetone fosfato e il glicerolo-3-fostato è la presenza di questo gruppo carbonilico, che è caratteristico dell'acetone. Questo gruppo carbonilico dovrà; quindi; essere trasformato in gruppo ossidrilico. Questa trasformazione avviene attraverso una reazione di riduzione, che vede come protagonista un enzima bifunzionale (ovvero che può catalizzare anche la reazione inversa), ovvero il glicerolo-3-fosfato deidrogenasi. Ricapitolando, a partire dal glicerolo-3-fosfato avvengono 2 reazioni di legame, per merito di due diverse aciltransferasi. La seconda reazione di acilazione non avviene più a carico dell'ossidrile in C1 che è già stato esterificato, ma avviene a carico dell'ossidrile in C2. Questa reazione viene compiuta grazie ad un enzima, che è una aciltransferasi specifica, la quale agisce sul monoacilglicerolo (prodotto dall'enzima glicerolo-3-fosfato aciltransferasi). A questo punto il monoacilglicerolo, grazie all'azione del secondo enzima, si va a trasformare in 1,2-Diacilglicerolo-3-fosfato, detto anche comunemente, Acido Fosfatidico.

Glucosio 4 glicolisi 1 H.COH IL.COM C=0 0 HCOH H.C-O-P-O H.COH Diidrossiacetone 0" fosfato Glicerolo NADH + Ht- 1 2 ATP glicerolo 3-Fosfato deidrogenasi glicerolo chinail NAD+ - HCOH HO-C-H O HC-0-P-0" 0 L-Glicerolo 3-fosfato RL-COO -CoA-SH 1. Glicerolo-3-fosfato aciltransferasi (GPAT) ATP 2x 2. Monoacilglicerolo aciltransferasi (MGAT) 0 - AMP + PP S-CoA acilwasferasi . CoA-SH 0 o H.C-O- C-R RCOCHO H.C-O-P-O" Acido fosfatidico 2 acil-CoA sintetani ADP

Sbobinatori/Revisori: Ester Lombardo, Lorenzo Manco 14° lezione. BIOCHIMICA METABOLICA (Prof. Serini) 06/12/2023

Formazione del triacilglicerolo

L'Acido Fosfatidico è il punto di partenza sia per la H.C-0-C-R! 0 sintesi dei trigliceridi e sia per la via di sintesi dei HC-0-C-R2 Acido fosfatidico Glicerolofosfolipidi. L'acido fosfatidico viene 0 HỌC-0-P-0" trasformato in triacilglicerolo. Per essere trasformato 0 fosfatasi dell'acido fosfatidico (lipina) in quest'ultimo, avvengono due serie di reazioni. Una attacco della testa polare 0 (serina, colina, HỌC-0-C-R1 etanolammina, ecc.) prima reazione rimuove l'acido fosforico che è legato all'ossidrile, che a sua volta è legato al C3 del glicerolo. 0 0 In questo modo si forma 1,2-Diacilglicerolo e si ha che HC-0-C-R2 H.C-O-C-R1 HỌC-OH 0 il C3 ha un gruppo ossidrile libero che non è più 1,2-Diacilglicerolo HC-0-C-R2 impegnato con l'acido fosforico. A questo punto il 0 0 3. Diacilglicerolo aciltransferasi (DGAT) polare biltraseras gruppo ossidrile libero può essere utilizzato per una ·Rª-c H.C-0-P-O- S-CoA Testa CoA-SH Glicerofosfolipide reazione di condensazione che comprende una terza 0 molecola di acido grasso, la quale entra nella reazione HỌC-0-C-R1 0 sempre sottoforma di acil-Coa. Questo acil-Coa viene HC-0-C-R2 scisso e l'energia che si libera da questa scissione viene 0 H.C-0-C-Rª Triacilglicerolo utilizzata per legare e condensare il gruppo carbossilico di questo acido grasso con il gruppo ossidrilico legato al C3 del glicerolo. Quindi vi è la formazione del triacilglicerolo. Inoltre, vedendo la struttura del triacilglicerolo, si può notare come le insaturazioni degli acidi grassi vadano a conferire rigidità all'interno della molecola e quindi bloccano il ripiegamento e la rotazione del legame e generano dei punti di riferimento, tali per cui la parte che segue il doppio legame non si colloca in linea, ma si colloca o da un lato o dall'altro. Questo è un motivo per cui alcune fonti di acidi grassi CH2-0-C-R1 0 CH-0-C-R= possono essere solide oppure no. I trigliceridi contengono pochi acidi grassi insaturi e questo è il motivo per cui, nei i nostri cibi, il grasso è solido. Tuttavia, ci sono altre sostanze naturali, come gli oli, che presentano più acidi grassi insaturi e quindi si ritrovano allo stato liquido.

Sintesi dei glicerofosfolipidi - La prima via

La sintesi dei glicerofosfolipidi può avvenire tramite varie strategie. In particolare, tra le tante strategie, ce n'è una che prende il nome di prima via, che vede coinvolto l'acido fosfatidico. Questa via è condivisa con la sintesi dei trigliceridi ed è caratterizzata dal fatto che l'acido fosfatidico viene mantenuto come tale e non viene alterato. Si ha che sull'acido fosfatidico viene innestato un alcol, il quale è una molecola altamente idrofilica . Quindi mentre gli acidi grassi sono idrofobici, si ha che il gruppo fosfato e il gruppo alcolico sono altamente idrofilici. Quindi si ha che l'intera molecola assume il O NH CH2-0-P-O-CH-CH-COO o- Fosfatidilserina CH -- 0-C-R' 0 CH-0-C-R2 0 CH2-0-P-O-CH-CH2-NH3 Fosfatidiletanolammina 0 CH2-0-C-R' 0 CH-0-C-R2 0 CH2-O-P-O-CH-CH _- N (CH:) Fosfatidilcolina 3

Sbobinatori/Revisori: Ester Lombardo, Lorenzo Manco 14° lezione. BIOCHIMICA METABOLICA (Prof. Serini) 06/12/2023 carattere di anfipaticità (presenza in contemporanea di parti idrofobiche e parti idrofiliche). Questa condizione si ha quando la testa polare, rappresentata dagli alcoli, va a legarsi all'acido fosforico, grazie a degli enzimi che sintetizzano la formazione di un legame tra il gruppo ossidrilico dell'acido fosforico, legato al C3, e il gruppo ossidrilico dell'alcol.

Alcol che legano l'acido fosforico nella struttura dell'acido fosfatidico

Gli alcol che si possono andare a legare all'acido fosforico sono tre e sono: 1) serina; 2) etanolammina; 3) colina. La serina è un amminoacido che presenta il gruppo amminico e il gruppo carbossilico. La catena laterale dell'amminoacido è caratterizzata dalla presenza di un metilene. Questo metilene, in assenza dell'acido fosforico, sarebbe dovuto essere legato a un gruppo ossidrile. Quindi vi è che l'ossidrile della serina va a reagire con l'ossidrile dell'acido fosforico, andando a formare questo glicerolofosfato, che è chiamato Fosfatidilserina. L'etanolammina è un alcol corrispondete all'etano. In questo caso, uno dei due metili che costituisco l'etano è trasformato in un metilene e quest'ultimo è legato al gruppo ossidrilico. Nell'etanolo ci sarebbe poi un altro metile, al quale viene sostituito un atomo di idrogeno con un gruppo amminico. I gruppo amminici, quando sono in ambiente acquoso, acquisiscono un protone e questo avviene a causa dell'azoto che tende ad attrarre su di se protoni. Si viene a formare, quindi, questa struttura rappresentata dal NH3+. La colina è un derivato dell'etanolammina, nel quale i tre atomi di idrogeno sono sostituiti da tre gruppi metilici. Bisognerebbe immaginare che l'azoto abbia tre legami, dove al posto dell'idrogeno, è presente il gruppo metile. La caratteristica dei metili è che sono idrofobici. Nella struttura di questa molecola si avrà, perciò, la parte idrofobica che è segnalata dalle due molecole di acido grasso e i tre gruppi metili legati all'azoto e la parte idrofila che è caratterizzata dall'acido fosforico e dall'azoto con carica positiva. La serina (errore del professore: al posto di serina dice colina) e le sue modificazioni svolgono tutta una serie di funzioni. Un esempio di funzione è quella di attivare la via di segnalazione che porta alla morte cellulare, poiché la serina si trova a livello della membrana plasmatica e più precisamente nel versante citoplasmatico. Trovandosi sul versante più interno, quando avviene un estrusione della fosfatidilserina, che la porta sul versante extracellulare, si può attivare la via della segnalazione per la morte cellulare. La serina è un tipo di segnale "eat me". Questo segnale viene riconosciuto dai macrofagi, che riconoscono e rimuovono le cellule morte per apoptosi, le quali espongono la fostatidilserina sul lato esterno della membrana plasmatica.

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