Beta ossidazione Definizione

Beta ossidazione è un processo metabolico che coinvolge più fasi con cui le molecole di acidi grassi sono ripartiti per produrre energia. Più specificamente, la beta ossidazione consiste nell’abbattere gli acidi grassi lunghi che sono stati convertiti in catene acil-CoA in catene acil-CoA grasse progressivamente più piccole. Questa reazione rilascia acetil-CoA, FADH2 e NADH, i tre dei quali entrano poi in un altro processo metabolico chiamato ciclo dell’acido citrico o ciclo di Krebs, in cui l’ATP viene prodotto per essere utilizzato come energia., L’ossidazione beta continua fino a quando non vengono prodotte due molecole di acetil-CoA e la catena acil-CoA è stata completamente scomposta. Nelle cellule eucariotiche, la beta ossidazione avviene nei mitocondri, mentre nelle cellule procariote avviene nel citosol.

Affinché l’ossidazione beta abbia luogo, gli acidi grassi devono prima entrare nella cellula attraverso la membrana cellulare, quindi legarsi al coenzima A (CoA), formando acil CoA grasso e, nel caso delle cellule eucariotiche, entrare nei mitocondri, dove si verifica l’ossidazione beta.

Dove si verifica l’ossidazione beta?,

L’ossidazione beta si verifica nei mitocondri delle cellule eucariotiche e nel citosol delle cellule procariotiche. Tuttavia, prima che ciò accada, gli acidi grassi devono prima entrare nella cellula e, nel caso delle cellule eucariotiche, nei mitocondri. Nei casi in cui le catene di acidi grassi sono troppo lunghe per entrare nei mitocondri, l’ossidazione beta può avvenire anche nei perossisomi.

In primo luogo, i trasportatori di proteine degli acidi grassi consentono agli acidi grassi di attraversare la membrana cellulare ed entrare nel citosol, poiché le catene di acidi grassi caricate negativamente non possono attraversarlo altrimenti., Quindi, l’enzima acil-CoA sintasi grassa (o FACS) aggiunge un gruppo CoA alla catena degli acidi grassi, convertendolo in acil-CoA.

A seconda della lunghezza, la catena acil-CoA entrerà nei mitocondri in uno dei due modi:

1. Se la catena acil-CoA è corta, può diffondersi liberamente attraverso la membrana mitocondriale.
2. Se la catena acil-CoA è lunga, deve essere trasportata attraverso la membrana dalla navetta della carnitina., Per questo, l’enzima carnitina palmitoiltransferasi 1 (CPT1)—legato alla membrana mitocondriale esterna—converte la catena acil-CoA in una catena acilcarnitina, che può essere trasportata attraverso la membrana mitocondriale dalla translocasi della carnitina (CAT). Una volta all’interno dei mitocondri, CPT2—legato alla membrana mitocondriale interna—converte l’acilcarnitina in acil-CoA. A questo punto, l’acil-CoA è all’interno dei mitocondri e può ora subire l’ossidazione beta.,

Come accennato in precedenza, se la catena acil-CoA è troppo lunga per essere elaborata nei mitocondri, sarà scomposta dall’ossidazione beta nei perossisomi. La ricerca suggerisce che le catene acil-CoA molto lunghe vengono scomposte fino a quando non sono lunghe 8 carboni, dopo di che vengono trasportate ed entrano nel ciclo di ossidazione beta nei mitocondri. L’ossidazione beta nei perossisomi produce H2O2 invece di FADH2 e NADH, producendo calore come risultato.

Fasi di beta ossidazione

La beta ossidazione avviene in quattro fasi: deidrogenazione, idratazione, ossidazione e tiolisi., Ogni fase è catalizzata da un enzima distinto.

In breve, ogni ciclo di questo processo inizia con una catena acil-CoA e termina con un acetil-CoA, un FADH2, un NADH e acqua, e la catena acil-CoA diventa due carboni più breve. La resa energetica totale per ciclo è di 17 molecole di ATP (vedi sotto per i dettagli sulla ripartizione). Questo ciclo viene ripetuto fino a formare due molecole di acetil-CoA al contrario di un acil-CoA e un acetil-CoA., I quattro passaggi dell’ossidazione beta sono descritti di seguito e possono essere visti nei collegamenti alle figure alla fine di ogni spiegazione.

Deidrogenazione

Nella prima fase, l’acil-CoA viene ossidato dall’enzima acil CoA deidrogenasi. Un doppio legame si forma tra il secondo e il terzo carboni (C2 e C3) della catena acil-CoA che entra nel ciclo di ossidazione beta; il prodotto finale di questa reazione è trans-Δ2-enoil-CoA (trans-delta 2-enoil CoA). Questo passaggio utilizza FAD e produce FADH2, che entrerà nel ciclo dell’acido citrico e formerà ATP da utilizzare come energia., (Si noti nella figura seguente che il conteggio del carbonio inizia sul lato destro: il carbonio più a destra sotto l’atomo di ossigeno è C1, quindi C2 a sinistra formando un doppio legame con C3 e così via.)

Idratazione

Nella seconda fase, il doppio legame tra C2 e C3 del trans-Δ2-enoil-CoA viene idratato, formando il prodotto finale L-β-idrossiacile CoA, che ha un gruppo idrossilico (OH) in C2, al posto del doppio legame. Questa reazione è catalizzata da un altro enzima: enoil CoA idratasi. Questo passaggio richiede acqua.,

Ossidazione

Nella terza fase, il gruppo idrossilico in C2 di L-β-idrossiacil CoA viene ossidato da NAD+ in una reazione catalizzata dalla 3-idrossiacil-CoA deidrogenasi. I prodotti finali sono β-chetoacil CoA e NADH + H. NADH entrerà nel ciclo dell’acido citrico e produrrà ATP che verrà utilizzato come energia.

Tiolisi

Infine, nel quarto passaggio, il β-chetoacile CoA viene scisso da un gruppo tiolico (SH) di un’altra molecola di CoA (CoA-SH)., L’enzima che catalizza questa reazione è la β-chetotiolasi. La scissione avviene tra C2 e C3; pertanto, i prodotti finali sono una molecola di acetil-CoA con i primi due carboni originali (C1 e C2) e una catena di acil-CoA due carboni più corta della catena originale di acil-CoA che è entrata nel ciclo di ossidazione beta.

Fine dell’ossidazione beta

Nel caso di catene di acil-CoA numerate pari, la beta ossidazione termina dopo che una catena di acil-CoA a quattro atomi di carbonio viene suddivisa 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.

Nel caso di catene di acil-CoA dispari, la beta ossidazione segue nello stesso modo tranne che per l’ultimo passaggio: invece di una catena di acil-CoA a quattro atomi di carbonio che viene scomposta in due unità di acetil-CoA, una catena di acil-CoA a cinque atomi di carbonio viene scomposta in una propionil-CoA a tre atomi di carbonio e una acetil-CoA a due atomi di carbonio. Un’altra reazione chimica converte quindi propionil-CoA in succinil-CoA (vedere la figura sotto), che entra nel ciclo dell’acido citrico per produrre ATP.,

Rendimento Energetico e dei Prodotti Finali

Ogni beta ossidazione del ciclo dei rendimenti 1 FADH2, 1 NADH e 1 acetil-CoA, che in termini di energia è pari al 17 molecole di ATP:

Tuttavia, il teorico ATP rendimento è più alto di quello reale ATP resa. In realtà, l’equivalente di circa 12 a 16 ATPS viene prodotto in ogni ciclo di ossidazione beta.,

Oltre alla resa energetica, la catena acil-CoaA grassa diventa due carboni più corta ad ogni ciclo. Inoltre, la beta ossidazione produce grandi quantità di acqua; questo è benefico per gli organismi eucariotici come i cammelli dato il loro limitato accesso all’acqua potabile.

Quiz

1. Cosa fa l’ossidazione beta?
A. Abbattere i carboidrati.
B. Abbattere le proteine.
C. Abbattere gli acidi grassi.
D. Abbattere acidi grassi e proteine.
D. Abbattere carboidrati e proteine.

2. Qual è l’ordine delle fasi del ciclo di ossidazione beta?
A. Deidrogenazione, idratazione, ossidazione e tiolisi.
B. Idratazione, deidrogenazione, ossidazione e thyolisis.
C. Deidrogenazione, ossidazione, tiolisi e idratazione.
D. Idratazione, deidrogenazione, tiolisi e ossidazione

3. Quali prodotti finali produce ogni ciclo di ossidazione beta?
A. Un acil-CoA, un NADH, acqua e una catena di acetil-CoA due carboni più breve.
B. Uno due-carbonio acil-CoA, uno NADH, acqua e un altro acil-CoA catena due carboni più breve.
C. Un acil-CoA, un FADH2, un NADH, acqua e una catena di acetil-CoA due carboni più breve.
D. Un acetil-CoA, un FADH2, un NADH, acqua e una catena acil-CoA due carboni più breve.