Beta-ossidazione degli Acidi Grassi (Alfa-ossidazione, Omega-ossidazione e Beta-ossidazione con insaturazione e a catena dispari)

Question 1

Quali sono le caratteristiche degli acidi grassi?

Answer 1

Possono essere saturi o insaturi a seconda della presenza o meno del doppio legame. Provengono dalla dieta e dai depositi cellulari sotto forma di trigliceridi e sono sintetizzati ed esportati grazie al fegato e a proteine accessorie

Question 2

Cosa avviene in breve nella beta ossidazione?

Answer 2

Un gruppo di 2 atomi di C provenienti dall’ acido grasso viene convertito in gruppo acetile e attaccato al coenzima A per formare acetyl-CoA che è poi snodo di varie vie metaboliche

Question 3

Dove può finire l’acetyl-coA dopo la beta ossidazione?

Answer 3

Può finire nel ciclo di Krebs a livello del primo step

Question 4

Quanti step richiede ogni volta la conversione del gruppo di carboni di acido grasso in acetyl-CoA?

Answer 4

4 step ogni ciclo

Question 5

Qual’è la differenza nel risultato finale di beta ossidazione fra un acido grasso ad atomi di C pari e uno ad atomi di C dispari?

Answer 5

Quello ad atomi di C pari andrà in completo esaurimento per formare acetyl-CoA, invece quello dispari produce acetyl-CoA fino a rimanere con un propionil-CoA

Question 6

Da cosa derivano gli acidi grassi destinati poi a beta ossidazione?

Answer 6

Da trigliceridi, da cui poi il glicerolo viene inviato alla glicolisi nello step della trioso fosfato isomerasi (step 5)

Question 7

Cosa sono i corpi chetonici e perché vengono prodotti in alcune situazioni?

Answer 7

Sono tre piccole molecole (acetone, acetoacetato e idrossibutirato) che si ottengono per fusione di molecole di acetyl-CoA. Vengono sfruttati nelle condizioni in cui ho un’impossibilità nel trasferire acetyl-CoA a partire da acidi grassi o di ottenere energia da glucosio. In questo caso quindi si attinge direttamente da queste molecole per ottenere in modo diretto acetyl-CoA che serve come snodo di diverse vie metaboliche

Question 8

Dove avviene la beta ossidazione?

Answer 8

Nella matrice mitocondriale

Question 9

Qual’è il primo STEP del primo sistema adottato per fare passare un acido grasso nell’ ambiente mitocondriale?

Answer 9

Viene convertito da acido grasso ad acyl-CoA:
Come prima cosa viene attivato l’acido grasso legandolo con l’adenosina e un gruppo fosfato provenienti da ATP grazie all’ enzima ACSS, si ottengono acil adenilato e pirofosfato e quest’ ultimo è scisso in due fosfati inorganici grazie a pirofosfatasi inorganica e il deltaG di questa reazione favorisce l’attivazione dell’ acido grasso

Question 10

Qual’è il secondo STEP del primo sistema adottato per fare passare un acido grasso nell’ ambiente mitocondriale?

Answer 10

Il coenzima A attacca l’acil-adenilato sempre per mezzo di ACSS e si forma acyl-CoA che contiene un gruppo SH che lo rende in grado di legarsi in modo specifico al trasportatore specifico di membrana

Question 11

Quali sono i passaggi dello shuttle della carnitina

Answer 11

Ci sono due trasportatori sulla membrana esterna ed interna del mitocondrio (CPT1 e CPT2) che sfruttano la carnitina per trasportare l’acetyl-CoA dalla parte citosolica alla parte della matrice mitocondriale. All’ inizio l’acetyl-CoA si lega alla carnitina e quindi tramite CPT1 riesce a passare nello spazio intermembrana liberando prima il coenzima A. Successivamente si lega alla CPT2 (legata a sua volta ad un altro complesso di membrana e l’acetyl-CoA riesce a passare nella matrice dove libera la carnitina e si lega nuovamente a coenzima A. La carnitina liberata deve essere rifornita al citoplasma per fare ripartire il ciclo e quindi passa spontaneamente grazie a trasportatori fino al citoplasma.

Question 12

Qual’è la prima reazione della beta ossidazione?

Answer 12

È una reazione di deidrogenazione degli atomi di C in posizione C2 e C3, grazie ad acyl-CoA deidrogenasi che porta a formazione di trans-∆2-enoyl-CoA e a riduzione di FAD in FADH2

Question 13

Qual è la seconda reazione della beta ossidazione?

Answer 13

È un’idratazione grazie a enoyl-CoA idratasi che aggiunge un’H2O a trans-∆2-enoyl-CoA e si forma beta-idrossiacil-CoA

Question 14

Qual’è la terza reazione della beta ossidazione?

Answer 14

È una seconda deidrogenazione che avviene grazie a beta-idrossiacil-CoA deidrogenasi, il quale porta alla formazione di beta-chetoacil-CoA e a riduzione di NAD+ in NADH

Question 15

Qual’è la quarta reazione della beta ossidazione

Answer 15

È catalizzata da acyl-CoA acetiltransferasi che introduce una molecola di CoA-SH e causa una lisi di beta-chetoacil-CoA in acetyl CoA e in acyl-CoA (a differenza di quello di partenza ha 2 carboni in meno nella catena)

Question 16

Grazie alla beta ossidazione, da palmitoyl-CoA, in seguito a ciclo di Krebs e fosforilazione ossidativa, quante molecole di ATP vengono prodotte al netto?

Answer 16

108 ATP

Question 17

Come avviene le beta ossidazione nei perossisomi?

Answer 17

Nei perossisomi avviene la beta ossidazione degli acidi grassi a catena lunga o ramificata. Nel primo passaggio il FADH2 è riossidato a FAD direttamente per mezzo dell’ O2 con produzione di acqua ossigenata (viene fatto non essendoci una catena di trasporto che è in grado di continuare a ridurre FAD. Poi l’acqua ossigenata per mezzo dell’ enzima catalasi produce acqua e mezza molecola di O2. La stessa cosa accade nella terza reazione. Il resto delle reazioni avvengono secondo i medesimi meccanismi del mitocondrio

Question 18

Quali sono le due strade che si possono adottare quando bisogna convertire un’insaturazione da Cis a trans per fare avvenire la beta ossidazione?

Answer 18

Con il pathway isomerasi dipendente, dove il cambio conformazionale è affidato ad una isomerasi, o attraverso il pathway reduttasi dipendente in cui il cambio conformazionale è affidato ad una reduttasi

Question 19

Prendendo come esempio l’oleoil-CoA con un’ insaturazione in cis in posizione 9 quali sono i vari passaggi del primo modo per poter fare una beta ossidazione regolare?

Answer 19

Prima vengono compiuti 2 cicli di beta ossidazione, rimanendo quindi con l’instaurazione in Cis in posizione 5

Viene poi sottoposto ad acyl-CoA deidrogenasi che forma trans-2 cis-5 tetradecadienoil-CoA (presenta un legame in Cis e uno in trans)

Il legame in trans ora può essere attaccato da un’idratasi che lo sostituisce con un gruppo ossidrile e forma 3-idrossi-cis-5 tetradecenoil-CoA

A questo punto la beta ossidazione canonica continua fino al legame in cis quando è in posizione 3, e subentra l’enzima ∆3,∆2-enoil-CoA-isomerasi che trasforma il doppio legame cis-3 in trans-2 e la beta ossidazione può ora riprendere con gli step canonici

Question 20

Cosa prevede il secondo metodo per sostituire un’ insaturazione in cis e fare avvenire una beta ossidazione regolare?

Answer 20

A partire dal trans-2,cis-5-tetradecadienoil-CoA si può seguire un pathway che sostituisce all’ azione dell’ idratasi quella della reduttasi

Question 21

Cosa accade in seguito a formazione di propionil-CoA dopo beta ossidazione di acidi grassi dispari?

Answer 21

Il propionil-CoA viene prima sottoposto a carbossilazion da propionil-CoA carbossilasi per formare D-metilmalonil-CoA (in questo passaggio occorre uno step di attivazione dello ione bicarbonato e viene usata ATP che viene defosforilata ad ADP)

Successivamente grazie a metilmalonil-CoA epimerasi si inverte la posizione del gruppo carbossilico con il gruppo contenente CoA e si ottiene la forma L-metilmalonil-CoA

Infine L-metilmalonil-CoA viene isomerizzato grazie a metilmalonil-CoA mutasi che forma succyinil-CoA, il quale entra nel ciclo di Krebs

Question 22

Di cosa necessità l’enzima mutasi per intervenire nel 3 step di formazione del succinato da propionil-CoA?

Answer 22

Di vitamina B12 come cofattore, la quale inverte le posizioni di un gruppo funzionale e di un idrogeno

Question 23

Si ottengono più molecole di ATP da una molecola di glucosio che entra in glicolisi o da un acido grasso che entra in beta ossidazione, a parità di atomi di C?

Answer 23

Da un acido grasso di 6 C si ottengono circa 38 ATP, da glucosio se ne ottengono 30/32

Question 24

Dove avviene l’alfa ossidazione e per quale motivo?

Answer 24

Avviene nei perossisomi e avviene in casi in cui non può avvenire la beta ossidazione, come la presenza di un metile nell’ acido fitanico

Question 25

Come avviene l’alfa ossidazione?:

Answer 25

Nel primo passaggio viene usata ATP convertita in AMP e pp per trasformare acido fitanico in fitanoil-CoA per mezzo di fitanoil-CoA sintetasi

Poi per idrossilazione grazie a fitanoil-CoA idrolasi si forma idrossifitanoil-CoA

Questo viene poi sottoposto a decarbossilazione e ossidazione con utilizzo di un NADP+ ridotto a NADPH formando prima pristanale e poi acido pristanico, dove non è più presente il metile ed è possibile fare beta ossidazione

Question 26

Dove e perché avviene la omega ossidazione di acidi grassi?

Answer 26

La omega ossidazione avviene nel reticolo endoplasmatico, nel fegato e nei reni e avviene dal lato opposto rispetto a dove si trova il doppio legame nella catena di acido grasso.

Question 27

Quali sono gli step della omega ossidazione?

Answer 27

Nella omega ossidazione inizialmente bisogna convertire sul lato opposto il metile in gruppo carbossilico

All’ inizio agisce un’ ossigenasi che ossida NADPH in NADP+ e aggiunge un ossidrile al metile ottenendo un alcol

Poi agisce un alcol deidrogenasi che forma dall’ alcol un’ aldeide riducendo NAD+ in NADH

Infine per mezzo di un’ aldeide deidrogenasi si forma il gruppo carbossilico e si riduce un NAD+in NADH

Adesso l’ho avvenire beta ossidazione e si forma succinato oppure un intermedio chiamato acido adipico

Question 28

Quali altre molecole “utili” vengono prodotte in beta ossidazione degli acidi grassi, oltre ad acetyl-CoA?

Answer 28

FADH2 e NADH per ogni ciclo di 4 reazioni

Question 29

Quali enzimi sono coinvolti nel pathway isomerasi dipendente della beta ossidazione con insaturazione in cis?

Answer 29

Dopo l’azione dell’ acyl-CoA deidrogenasi intervengono in ordine:
Idratasi
Deidrogenasi
Tiolasi
∆3,∆2 enoyl-CoA isomerasi

Question 30

Quali enzimi sono coinvolti nel pathway reduttasi dipendente della beta ossidazione con insaturazione in cis?

Answer 30

Dopo l’azione della acyl-CoA deidrogenasi intervengono i seguenti enzimi in ordine:
Isomerasi
Isomerasi
Reduttasi
∆3,∆2 enoyl-CoA isomerasi

Question 31

In quale step della beta ossidazione canonica viene prodotto NADH?

Answer 31

Nella terza reazione, con l’beta-idrossiacyl-CoA deidrogenasi che trasforma beta-idrossiacyl-CoA in beta-chetoacil-CoA

Question 32

In quale step della beta ossidazione è prodotto FADH2?

Answer 32

Nella prima reazione ad opera di acyl-CoA deidrogenasi che trasforma acyl-CoA in trans-∆2-enoyl-CoA

Question 33

In quale step del passaggio da propionil-CoA a succyinil-CoA viene idrolizzata ATP

Answer 33

Nel primo passaggio da propionil-CoA a D-metilmalonil-CoA ad opera di propionil-CoA carbossilasi

Question 34

Quali sono gli equivalenti riducenti ottenuti in omega ossidazione?

Answer 34

NADP+, 2 NADH