La β-ossidazione degli acidi grassi si verifica principalmente nei mitocondri ed è dovuta a una sequenza di reazioni cicliche che determinano la loro conversione in acetil-CoA.
Fasi della β-ossidazione degli acidi grassi
Penetrazione nella cellula
Gli acidi grassi entrano principalmente in una cellula attraverso i trasportatori di proteine degli acidi grassi sulla superficie cellulare.
I trasportatori includono:
- il recettore di membrana FAT/CD36 che facilita la maggior parte dell’assorbimento degli acidi grassi a catena lunga da parte dei muscoli e dei tessuti adiposi
- le proteine di trasporto degli acidi grassi (FATP) che facilitano l’assorbimento degli acidi grassi da parte delle cellule
- le proteine leganti gli acidi grassi (FABP) che hanno la capacità di legare gli acidi grassi e di favorirne il trasporto attraverso la membrana cellulare
Trasporto di acidi grassi nei mitocondri
Una volta all’interno della cellula, un gruppo CoA è aggiunto all’acido grasso dalla acil-CoA acido grasso sintasi, enzima appartenente alla classe delle transferasi, (FACS), formando acil-CoA a catena lunga.
L’ acil-CoA a catena lunga è quindi modificato dalla carnitina palmitoiltransferasi 1 (CPT1) in acilcarnitina.
La carnitina palmitoiltransferasi I è un enzima mitocondriale responsabile della formazione di acil carnitina catalizzando il trasferimento del gruppo acilico di un acil-CoA grasso a catena lunga dal coenzima A alla carnitina.
L’acilcarnitina è trasportata attraverso la membrana mitocondriale interna dalla carnitina translocasi (CAT) che scambia le acilcarnitine a catena lunga con la carnitina.
Una membrana mitocondriale interna CPT2 converte quindi l’acilcarnitina a catena lunga in acil-CoA a catena lunga.
β-ossidazione degli acidi grassi
L’acil-CoA a catena lunga entra nella via della β-ossidazione degli acidi grassi.
Essa comporta la produzione di un acetil-CoA da ogni ciclo di β-ossidazione degli acidi grassi.
Ogni ciclo della β-ossidazione degli acidi grassi inizia con un acil-CoA e termina con un acetil-CoA, un FADH2, un NADH e acqua, e la catena acil-CoA diventa più corta di due atomi di carbonio. La resa energetica totale per ciclo è di 17 molecole di ATP .
Questo ciclo si ripete fino a quando non si formano due molecole di acetil-CoA invece di un acil-CoA e un acetil-CoA.
La β-ossidazione consiste di quattro fasi:
1)Nella prima fase, l’acil-CoA è ossidato dall’enzima acil CoA deidrogenasi con formazione di un doppio legame.
Il prodotto finale di questa reazione è il trans-Δ2 -enoil-CoA. In questo stadio il FAD è trasformato in FADH2, che entrerà nel ciclo dell’acido citrico e formerà ATP
2) Nella seconda fase, il doppio legame del trans-Δ2 -enoil-CoA è idratato, formando l’L-β-idrossiacil -CoA
Questa reazione è catalizzata dall’enzima enoil -CoA idratasi
3) Nella terza fase, il gruppo ossidrile è ossidato da NAD+ in una reazione catalizzata dalla 3-idrossiacil-CoA deidrogenasi con formazione di NADH e β-chetoacil-CoA.
4) Nella quarta fase, il β-chetoacil CoA è scisso da un gruppo tiolo di un’altra molecola di CoA grazie alla β-chetotiolasi che scinde il gruppo acetil-CoA terminale e forma un nuovo acil-CoA più corto di due atomi di carbonio rispetto al precedente.
Fase finale della β-ossidazione degli acidi grassi
Nel caso in cui l’acil-CoA ha un numero pari di atomi di carbonio la β-ossidazione termina quando una catena di acil-CoA a quattro atomi di carbonio si suddivide in due unità di acetil-CoA, ciascuna contenente due atomi di carbonio. Le molecole di acetil-CoA entrano nel ciclo dell’acido citrico per produrre ATP.
Se il numero di atomi di carbonio è dispari la catena si suddivide in un propionil-CoA a tre atomi di carbonio e un acetil-CoA a due atomi di carbonio