Biosintesi degli acidi grassi
Nei cloroplasti delle foglie e proplastidi dei semi.
Origine dell’acetil-CoA:
- acetato mitocondriale (prodotto dal complesso
della piruvato deidrogenasi). L’acetato viene
attivato nei cloroplasti ad acetil-SCoA da una
sintetasi per mezzo dell’ATP e del CoASH.
- piruvato citosolico (anche nello stroma è
presente il complesso della piruvato deidrogenasi
che genera acetil-SCoA dall’acido piruvico).
2 - piruvato deidrogenasi
4 - acetil-SCoA sintetasi
Carbossilazione
dell’acetil-CoA:
reazione
irreversibile
operata
dall’acetil-CoA
carbossilasi per mezzo della biotina (la CO2 è
incorporata come ione bicarbonato HCO3-).
La carbossilasi è un enzima regolatore
allosterico.
ATP + CO2 + biotina-E → CO2-biotina-E + ADP + Pi
CO2-biotina-E + CH3COSCoA ↔ biotina-E + COOHCH2COSCoA
malonil-SCoA
Sintetasi degli acidi grassi (FAS): complesso
di enzimi costituito da sei enzimi separati tra
loro e da una proteina trasportatrice di acili
(RCO-) contenente un gruppo sulfidrilico
terminale e detta ACP (acyl carrier protein).
La ACP lega i gruppi acile tramite un legame
tioestere.
acyl group
(fatty acid)
La sintesi degli acidi grassi si origina da una
molecola di acetil-CoA (che funziona da
“primer” della reazione) alla quale si uniscono
successive molecole di malonil-SCoA con
contemporanea decarbossilazione.
acetil-SCoA + 7 malonil-SCoA + 14 NADPH + 14 H+
palmitato + 14 NADP+ + 8 CoASH + 6 H2O + 7 CO2
L’allungamento da C18 fino a C32
avviene, previo rilascio nel citosol
dell’acido grasso libero, mediante un
complesso enzimatico (elongasi) legato
al reticolo endoplasmatico, sempre con
intervento del malonil-SCoA in presenza
di NADPH.
Gli acidi grassi insaturi si originano con
l’intervento
di
enzimi
ossidanti
(desaturasi) che si trovano nello stroma
dei cloroplasti e dei proplastidi dei
semi.
Le desaturasi presentano un meccanismo
altamente specifico.
½ O2
2e-
NADPH + H+
NADP+
FAD
Fdred
FADH2
Fdox
stearil-ACP ( 2H+ )
oleil-ACP
H2O
2 H+
L’oleil-ACP è convertito tramite una tioesterasi ad
oleato ed esportato fuori dai plastidi per successive
modificazioni (allungamento).
β-ossidazione
I lipidi sono accumulati nei semi di molte
specie e soprattutto nei cotiledoni e
nell’endosperma.
La maggior parte dei lipidi di riserva sono
costituiti da trigliceridi e si ritrovano nella
cellula
come
inclusioni
citoplasmatiche
chiamati oleosomi o corpi lipidici.
oleosoma
oleosina
trigliceride
singolo strato fosfolipidico
Nei semi i siti principali dell’ossidazione degli
acidi grassi sono i gliossisomi. Questi speciali
organelli contengono tutti gli enzimi necessari
per ossidare gli acidi grassi in acetil-CoA.
Sono delimitati da un singolo strato
fosfolipidico.
Nei tessuti fogliari delle piante gli organelli
deputati all’ossidazione degli acidi grassi sono
i
perossisomi
(turnover
dei
lipidi
di
membrana).
Le lipasi idrolizzano i legami esterei dei
trigliceridi formando acidi grassi liberi e
glicerina.
Le lipasi possono trovarsi ancorati alla
membrana degli oleosomi (si trovano in forma
solubile nel citosol) oppure sono parte
integrante della membrana dei gliossisomi.
Il contatto diretto tra gliossisomi (G) ed
oleosomi (OB) spiega il trasferimento dei lipidi
(idrofobi) da un compartimento ad un altro.
G
Attivazione dell’acido grasso
(gliossisoma)
Shuttle malato-aspartato
Il glicerolo derivante dall’idrolisi dei
trigliceridi
viene
riutilizzato
per
la
produzione di energia e/o di carboidrati:
Glicerolo + ATP + NAD+ → diidrossiacetone fosfato
glicolisi
Reazione netta:
palmitil-SCoA + 7 CoASH + 7 H2O + 7 NAD+
8 acetil-SCoA + 7 NADH + 7 H+
Bilancio energetico dell’ossidazione del palmitato:
attivazione del palmitato = -2 ATP (compresa l’idrolisi del
pirofosfato)
7 NADH → 7 x 10 H+ = 70 H+/4 = 17,5 ATP
x 3 NADH=24 NADH x 10 H+/4=60 ATP
8 acetil-SCoA
x 1 FADH2=8 FADH2 x 6 H+/4=12 ATP
x 1 GTP = 8 GTP
Totale: 95,5 ATP
GLUCONEOGENESI
Gli acetil-SCoA possono essere utilizzati
anche
nella
via
biosintetica
della
gluconeogenesi che rappresenta la sintesi
di glucosio da precursori semplici non
carboidrati (lipidi).
È
particolarmente
attiva
nei
semi
germinanti quando non sono ancora
presenti tessuti fotosinteticamente attivi.
La gluconeogenesi unisce
lipidico a quello glucidico.
il
metabolismo
Sintesi di glucosio a partire dagli acidi
grassi, o meglio dall’acetil-SCoA derivante
dalla β-ossidazione degli acidi grassi.
Avviene nei gliossisomi, nei mitocondri e nel
citosol (il ciclo è assente negli animali).
