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Sintesi degli acidi grassi a catena lunga

Sintesi degli acidi grassi: contenuti in breve

Sintesi degli acidi grassi

Sintesi degli Acidi Grassi
Fig. 1 – Acidi Grassi a Catena Lunga

Nel caso in cui si consumi un eccesso di calorie in forma di carboidrati o proteine, tale surplus è utilizzato per la sintesi degli acidi grassi e quindi trigliceridi, cosa che non accade se l’eccesso di calorie proviene dai grassi stessi.

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Sintesi de novo degli acidi grassi negli animali e piante

La sintesi de novo degli acidi grassi è in gran parte simile tra le piante e gli animali.
Avviene nei cloroplasti delle cellule fotosintetiche delle piante superiori, e nel citosol delle cellule animali, attraverso l’azione concertata di due enzimi: l’acetil-CoA carbossilasi (EC 6.4.1.2) e l’acido grasso sintetasi (EC 2.3.1.85).
L’acido grasso sintetasi è un complesso multienzimatico che catalizza una sequenza ripetuta di 4 passaggi tramite la quale la catena acilica è allungata di due atomi di carbonio, all’estremità carbossilica, ad ogni passaggio attraverso il ciclo; questo processo in quattro tappe è il medesimo in tutti gli organismi.
Negli animali il sito primario per il metabolismo lipidico non è il tessuto adiposo ma il fegato. Il tessuto adiposo è comunque un organo importante in cui si verifica la sintesi degli acidi grassi, anche se negli esseri umani è meno attivo rispetto a molte altre specie animali.

Sintesi degli Acidi Grassi
Fig. 2 – Sintesi dell’Acido Palmitico

Sebbene possano essere prodotti anche gli acidi miristico, laurico e tracce di stearico, il prodotto principale della sintesi de novo sia nelle piante che negli animali è l’acido palmitico.
Da notare che in alcune piante, quali la palma e la noce di cocco, si verifica la terminazione della catena acilica prima che sia rilasciato l’acido palmitico: fino al 90% degli acidi grassi prodotti, e quindi presenti negli oli ricavati da questi vegetali, ha tra gli 8 (acido caprilico) ed i 14 (acido miristico) atomi di carbonio nella catena carboniosa (acido palmitico: 16 atomi di carbonio).

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Sintesi degli acidi grassi a catena lunga saturi ed insaturi

Sintesi degli Acidi Grassi
Fig. 3 – Metabolismo dell’Acido Palmitico

L’acido palmitico è l’acido grasso saturo più comune nei lipidi di piante ed animali, ma generalmente non è presente in grandi quantità poiché può entrare in diverse vie metaboliche.
Infatti:

  • è il precursore dell’acido stearico;
  • può essere desaturato (inserzione di un doppio legame all’interno della catena dell’acido grasso) a dare acido palmitoleico, il precursore di tutti gli acidi grassi della famiglia omega-7, in una reazione catalizzata dall’enzima Δ9-desaturasi (EC 1.14.19.1). Questo enzima è ubiquitario sia nel regno animale che vegetale,  è il più attivo del metabolismo lipidico nei tessuti di mammifero, ed è lo stesso che catalizza la desaturazione dell’acido stearico ad acido oleico (vedi sotto).
    Nota: la Δ9-desaturasi inserisce un doppio legame nella posizione 9-10 della catena carboniosa dell’acido grasso, posizione numerata a partire dall’estremità carbossilica della molecola e:

se il substrato è l’acido palmitico, il doppio legame apparirà tra la posizione posizione n-7 ed n-8 della catena (stavolta numerate a partire dall’estremità metilica), producendo acido palmitoleico, dunque il capostipite della famiglia omega-7;
numerazione-atomi-acido-palmitico

se il substrato è l’acido stearico il doppio legame apparirà tra la posizione posizione n-9 ed n-10 della catena, e verrà prodotto l’acido oleico (vedi sotto).
numerazione-atomi-acido-stearico

  • Può essere esterificato in lipidi complessi.

Naturalmente nelle piante e negli animali ci sono acidi grassi sia con catene più lunghe sia con gradi di insaturazione maggiori rispetto a quelli visti, il tutto grazie a sistemi enzimatici (di nuovo di desaturazione e allungamento), che catalizzano reazioni di sintesi degli acidi grassi che sono organismo-, tessuto- e cellula specifiche.

Sintesi degli Acidi Grassi
Fig. 3 – Metabolismo dell’Acido Stearico

Ad esempio l’acido stearico può essere:

  • allungato ad acido arachidico, beenico e lignocerico, tutti acidi grassi saturi, in reazioni catalizzate da elongasi.
    Anche in questo caso, l’allungamento della catena si verifica, sia nei mitocondri che nel reticolo endoplasmatico liscio, attraverso l’aggiunta di unità a due atomi di carbonio alla volta all’estremità carbossilica dell’acido grasso, tramite l’azione dei sistemi di allungamento degli acidi grassi (in particolare gli acidi grassi a catena lunga e molto lunga, da 18 a 24 atomi di carbonio, sono sintetizzati sulla superficie citosolica del reticolo endoplasmatico liscio);
  • desaturato, come visto, nella reazione catalizzata dalla Δ9-desaturasi, a dare acido oleico, un acido grasso omega-9.
    Diversi ricercatori hanno supposto che la ragione per cui l’acido stearico non è ipercolesterolemizzante è la sua rapida conversione in acido oleico.
Sintesi degli Acidi Grassi
Fig. 5 – Metabolismo dell’Acido Oleico

L’acido oleico è il punto di partenza per la sintesi di molti acidi grassi insaturi attraverso reazioni di allungamento e/o desaturazione.
Infatti:

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Sintesi degli acidi grassi omega-3 ed omega-6

Sintesi degli Acidi Grassi
Fig. 6 – Sintesi degli Omega-3 ed Omega-6

I tessuti animali possono desaturare gli acidi grassi in posizione 9-10 della catena, grazie alla presenza della Δ9 desaturasi; come visto in precedenza se il substrato della reazione è l’acido palmitico il doppio legame apparirà tra le posizioni n-7 ed n-8 della catena, con l’acido stearico tra le posizioni n-9 ed n-10 portando così alla formazione rispettivamente di acido palmitoleico ed oleico.
Gli animali non possiedono la Δ12- e la Δ15-desaturasi, enzimi in grado desaturare i legami carbonio carbonio oltre la posizione 9-10 della catena, e non sono quindi in grado di sintetizzare de novo gli acidi grassi polinsaturi omega-3 ed omega-6 (che posseggono doppi legami anche oltre la posizione 9-10) che sono pertanto acidi grassi essenziali.
La Δ12- e la Δ15-desaturasi sono presenti nelle piante; sebbene molte piante terrestri manchino della Δ15-desaturasi, detta anche omega-3 desaturasi, il plancton e le piante acquatiche delle acque fredde la posseggono e producono quantità abbondanti di acidi grassi omega-3.

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Bibliografia

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Chow Ching K. “Fatty acids in foods and their health implication”. 3rd Edition. CRC Press Taylor & Francis Group, 2008

Cozzani I. e Dainese E. “Biochimica degli alimenti e della nutrizione”. Piccin Editore, 2006

Rosenthal M.D., Glew R.H. Mediacal biochemistry. Human metabolism in health and disease. John Wiley & Sons, Inc. 2009

Stipanuk M.H.. Biochemical and physiological aspects of human nutrition. W.B. Saunders Company-An imprint of Elsevier Science, 2000

Interazioni tra acidi grassi polinsaturi omega-3, omega-6 ed omega-9

Interazioni degli acidi grassi omega-3 sulle funzioni degli acidi grassi omega-6

  • Riducono l’assorbimento degli acidi grassi polinsaturi omega-6.
  • Inibiscono le desaturasi, specialmente la Δ6 desaturasi.
  • Inibiscono competitivamente la ciclo ossigenasi e la lipossigenasi.
  • Competono con gli acidi grassi polinsaturi omega-6 per le aciltransferasi.
  • Diluiscono i pool di acido arachidonico libero.
  • Sostituiscono l’acido arachidonico da particolari pool di fosfolipidi.
  • Formano analoghi degli eicosanoidi con minor attività o si legano in maniera competitiva ai siti per gli eicosanoidi.
  • Modificano le proprietà delle membrane e le funzioni associate agli enzimi e ai recettori.

Fonte: adattato da Kinsella, J.E. in Omega-3 Fatty Acids in Health and Disease. R.S. Lees and M. Karel, eds, Dekker, New York, 1990.

Interazioni tra le famiglie di acidi grassi ω-3, ω-6 ed ω-9

Interazioni tra ω-3, ω-6 ed ω-9
Fig. 1 – Sgombro

La Δ5- e Δ6-desaturasi hanno come substrati preferenziali gli acidi grassi con doppio legame in posizione omega-6 od n-6 e, secondariamente, in omega-3 od n-3.
La famiglia degli acidi grassi polinsaturi omega-3 inibisce competitivamente, a livello enzimatico, la sintesi degli omega-6; per queste ragioni l’apporto relativo ed assoluto con la dieta è importante per determinare i livelli tissutali delle due famiglie di acidi grassi polinsaturi.
Sia la famiglia omega-3 che la omega-6 inibiscono la formazione degli acidi grassi polinsaturi della famiglia omega-9.

Bibliografia

Akoh C.C. and Min D.B. “Food lipids: chemistry, nutrition, and biotechnology” 3th ed. 2008

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Mahan L.K., Escott-Stump S.: “Krause’s foods, nutrition, and diet therapy” 10th ed. 2000

Shils M.E., Olson J.A., Shike M., Ross A.C.: “Modern nutrition in health and disease” 9th ed. 1999