Acetil-CoA (Italiano)
Definizione
Acetil-CoA o acetil coenzima A è un componente della respirazione cellulare (conversione di energia) che aggiunge gruppi acetilici alle reazioni biochimiche. Queste reazioni sono utilizzate nella metabolizzazione di proteine, carboidrati e lipidi che forniranno fonti di energia nelle forme di adenosina trifosfato (ATP), acido lattico e corpi chetonici. Recenti ricerche dimostrano che l’acetil-CoA svolge anche un importante ruolo regolatore nei meccanismi intracellulari. È anche essenziale per la produzione di energia quando si digiuna o si muore di fame.,
Formazione di acetil-CoA
La formazione di acetil-CoA si verifica all’interno o all’esterno dei mitocondri cellulari. Come metabolita (una sostanza necessaria per il metabolismo), l’acetil-CoA deve essere liberamente disponibile. Può essere prodotto tramite il catabolismo (ripartizione) dei carboidrati (glucosio) e dei lipidi (acidi grassi). Il suo compito principale è quello di trasferire gli atomi di carbonio in acetile ad altre molecole.
I componenti dell’acetile co-A sono, non a caso, acetile e coenzima A. Un gruppo acetilico è rappresentato dalla formula chimica CH3CO., L’acetile è prodotto dalla rottura del piruvato, un derivato del carboidrato. Quando il piruvato si rompe, produce piccole molecole di carbonio legato (C2). Quando reagiscono con CoA, la molecola combinata diventa acetil-CoA.
Il coenzima A è un cofattore – aiuta un enzima a fornire un effetto. Co-A è prodotto attraverso l’ingestione di vitamina B5 (acido pantotenico o pantotenato)., Le fonti naturali di questa vitamina sono cavoli e broccoli, cereali integrali e patate. La formula chimica del coenzima A è C23H38N7O17P3S.
Molti tipi di batteri intestinali producono pantotenato da alcuni aminoacidi. Quando i livelli di pantotenato nel corpo sono bassi, anche i livelli di CoA e acetil-CoA saranno bassi. Poiché la produzione di CoA si sovrappone ad altre vie produttrici di vitamine, queste possono anche influenzare la disponibilità di CoA e acetil-CoA. Esempi di vitamine concorrenti sono l’acido folico e la tiamina.,
Acetil si lega con coenzima A in circostanze controllate. Questi percorsi di formazione sono descritti in modo più dettagliato nei paragrafi seguenti. La conoscenza di base del ciclo di Kreb o del ciclo dell’acido citrico è estremamente utile quando si impara a conoscere l’acetil-CoA.
Formazione di acetil-CoA tramite glucosio
La formazione di acetil-CoA si verifica più comunemente durante il catabolismo del glucosio., Dopo che i carboidrati sono stati scomposti dagli enzimi digestivi, può iniziare la prima fase del metabolismo cellulare del glucosio o della glicolisi. La glicolisi è la scomposizione delle molecole di glucosio. Questo meccanismo avviene nel citosol cellulare. Nell’immagine qui sotto, la glicolisi è rappresentata nella scatola viola.,
In termini semplificati, una reazione della glicolisi produce due ioni idrogeno, un guadagno totale di due molecole di ATP e due di acqua e molecole di piruvato da una singola molecola di glucosio (C₆H₁₂O₆).
Il glucosio C6 diventa due molecole di piruvato C3. La formula chimica completa per il piruvato è C3H3O3 – se si guardano le due formule chimiche di piruvato e glucosio, il glucosio è quasi stato diviso a metà., Gli atomi di idrogeno sono stati rilasciati durante la reazione di glicolisi.
La seconda fase del metabolismo del glucosio dipende dalla presenza o dall’assenza di ossigeno o dalla capacità delle cellule di usarlo. Dove non è disponibile ossigeno o limitato, il piruvato percorre una via anaerobica che porta alla produzione di acido lattico (respirazione anaerobica).,
la respirazione Aerobica (produzione di energia in presenza di ossigeno), tuttavia, invia piruvato nel ciclo dell’acido citrico. Il ciclo dell’acido citrico, altrimenti noto come ciclo dell’acido tricarbossilico (TCA) o ciclo di Kreb, è la prima pietra della produzione di energia intracellulare.
L’ingresso nel ciclo aerobico può avvenire solo dopo aver avuto luogo tre fasi preparatorie., In primo luogo, le due molecole di piruvato (C3) subiscono fosforilazione ossidativa (scambio di elettroni). Questo passaggio non coinvolge acetil-CoA.
In secondo luogo, una fase di rilascio di energia converte l’ADP in quattro molecole di ATP. Ancora una volta, non è richiesto acetil-CoA.
Il terzo passo è la conversione del piruvato in acetile e il successivo legame dell’acetile con il coenzima A disponibile.,
La conversione del piruvato in acetil-CoA è anche un processo in tre fasi chiamato decarbossilazione ossidativa del piruvato. Questo percorso avviene all’interno dei mitocondri cellulari; le molecole di piruvato entrano nei mitocondri tramite trasporto attivo.
In primo luogo, un gruppo anionico carbossilato caricato negativamente (COO−) viene rimosso dal piruvato (C3H4O3) dall’enzima piruvato deidrogenasi per formare anidride carbonica (CO2). Il piruvato è ora diventato C2H3O o acetile.,
In secondo luogo, la carica negativa del gruppo di anioni carbossilati aiuta nelle reazioni di cofattore (reazioni NAD+ e NADH). Se hai familiarità con il ciclo di Kreb, saprai che questi due cofattori svolgono un ruolo estremamente importante nella produzione di energia.
La fase finale della decarbossilazione ossidativa del piruvato è il legame del coenzima A con l’acetile. Questo legame ad alta energia e molto reattivo si forma tra il gruppo acetilico e lo zolfo del coenzima A per formare acetil-CoA. Questa molecola può ora contribuire direttamente al ciclo dell’acido citrico.,
Il ciclo dell’acido citrico costantemente forme e rigenera coenzima A e acetil-CoA. Una singola molecola di acetil-CoA produrrà da 10 a 12 molecole di ATP. Quando il gruppo acetilico è stato rilasciato dall’acetil-CoA, il coenzima A rimanente aiuta nella conversione del piruvato in acetil CoA prima di rientrare nel ciclo dell’acido citrico.,
Formazione di acetil-CoA attraverso acidi grassi
Si dice anche che la formazione di acetil-CoA si verifichi attraverso il catabolismo degli acidi grassi; tuttavia, ora è chiaro che questo acetil-CoA è un prodotto del metabolismo dei carboidrati. Poiché l’acetil-CoA può essere convertito in lipidi e viceversa a volte viene confuso con un ruolo separato; il suo vero ruolo è come catalizzatore del metabolismo del monosaccaride (glucosio).
Nel metabolismo dei grassi, i trigliceridi ingeriti vengono suddivisi nei loro più piccoli acidi grassi privi di forma; questi vengono trasportati nel flusso sanguigno., Le cellule adipose (adipociti) nel tessuto adiposo legano questi acidi grassi con glicerolo e li immagazzinano come catene di trigliceridi per fungere da fonte di energia di riserva. Quando le fonti di carboidrati sono basse, l’energia può essere ottenuta dal grasso.
Ciò comporta la lipolisi dei trigliceridi in acidi grassi caricati negativamente e glicerolo. Le reazioni di ossidazione (aggiunta di ossigeno) degli acidi grassi formano acil CoA grasso – non acetil CoA. Questo è dove si trova la confusione., Il corpo non può usare acyl CoA nel ciclo di Kreb. Deve essere convertito in acetil-CoA.
La conversione dell’acil COA grasso in acetil CoA avviene all’interno dei mitocondri e richiede l’enzima acil COA deidrogenasi e tutta una serie di reazioni che continuano fino a quando tutti i carboni nella catena degli acidi grassi sono stati convertiti in molecole di acetil CoA. Questi possono quindi entrare nel ciclo di Kreb. I rendimenti di ATP dagli acidi grassi sono molto più bassi di quello dei monosaccaridi-appena 14 ai carboidrati 36.,
Struttura acetil-CoA
La struttura acetil-CoA è composta da un gruppo del coenzima ed un gruppo allegato dell’acetile. Un coenzima assiste un enzima nella ripartizione di una gamma di molecole biologiche.
I gruppi acetilici contengono due unità di carbonio e hanno la formula chimica C2H3O. Sono composti da un gruppo metilico (CH3) legato tramite un singolo legame a un gruppo carbonilico a doppio legame (CO).,
In acetil-CoA, l’acetil gruppo obbligazioni coenzima A. Coenzima A è una molecola composta da beta-mercaptoethylamine, acido pantotenico (una vitamina essenziale), fosfato, e adenosina difosfato (ADP). La parte del coenzima è un trasportatore per il gruppo acetilico. Porta il gruppo acetilico al posto giusto e consente al gruppo acetilico di trasferire due atomi di carbonio ad altre sostanze all’interno del ciclo dell’acido citrico.,
Acetil-CoA nella gluconeogenesi
La gluconeogenesi è, in termini semplici, glicolisi al contrario. Dove i livelli di glucosio sono bassi, come in un episodio ipoglicemico diabetico o durante la fame o il digiuno a lungo termine, il corpo può produrre glucosio da fonti non di carboidrati. L’acetil-CoA svolge un ruolo regolatore importante nella gluconeogenesi. La maggior parte della gluconeogenesi si verifica nelle cellule del fegato; reazioni minori avvengono nelle cellule dei reni.,
Nella gluconeogenesi, piruvato devono prima essere convertiti per phosphoenol piruvico (PEP) acido sotto l’influenza di diversi enzimi. Acetil-CoA regola questo tasso di conversione in quanto controlla direttamente uno dei tanti enzimi coinvolti in questo passaggio – piruvato carbossilasi.
Il feedback relativo alla necessità e alla fornitura di energia del corpo viene fornito anche tramite la disponibilità di acetil-CoA., Quando i livelli di acetil-CoA sono elevati, il piruvato viene rimosso dal ciclo dell’acido citrico e conservato.
Il passo successivo è la conversione del fruttosio in una forma di glucosio all’interno del reticolo endoplasmatico della cellula (epatica). Questo glucosio fornisce energia aggiuntiva e conveniente e reintegra anche le riserve di glicogeno perse nel fegato. Le fasi preparatorie sono seguite come descritto nella sezione Formazione di acetil-CoA tramite glucosio sopra.
Acetil Coenzima A: Ruoli aggiuntivi
L’acetil-CoA ha molti ruoli aggiuntivi., Questi includono la sintesi di lipidi, colesterolo e steroidi che sono la fonte di sali biliari, ormoni sessuali, aldosterone e cortisolo. Questi prodotti chimici e ormoni supportano una vasta gamma di funzioni digestive, riproduttive e del sistema nervoso.
I corpi chetonici, un argomento di discussione popolare nei forum di perdita di peso, sono il risultato di eventi di fame., La disponibilità di acido ossalacetico è importante all’interno del ciclo dell’acido citrico e direttamente associata alla disponibilità di acetil-CoA. Nel ciclo dell’acido citrico, l’acetil-CoA si combina con l’acido ossaloacetico per formare acido citrico.
Quando in modalità di fame o durante i periodi di ipoglicemia, le riserve di glicogeno si esauriscono o non possono essere utilizzate. La gluconeogenesi – sintesi del glucosio da grassi e proteine-è necessaria. Se l’acido ossaloacetico scarseggia, l’acetil CoA forma invece corpi chetonici (chetogenesi). Con corpi chetonici, non è richiesto acido ossaloacetico.,
Sono i corpi chetonici che possono essere rilevati nel respiro di persone affette da chetoacidosi diabetica. I corpi chetonici possono fornire energia per gli organi più importanti (cuore, reni e cervello) quando i livelli di glucosio sono bassi.,
Questo uso di fonti di energia non glucosate è anche alla base di diete a basso contenuto di carboidrati come la dieta Atkins a basso contenuto di carboidrati (che ha causato molte polemiche nel corso degli anni) e più recentemente pubblicizzati stili di vita a digiuno intermittente che consentono carboidrati ma coinvolgono stati di digiuno da 12 a 72 ore. Gli effetti a lungo termine del digiuno intermittente devono ancora essere dimostrati, ma finora i risultati sembrano positivi. Le diete a basso o senza carboidrati sembrano fornire prove contrastanti., Coloro che considerano una di queste diete dovrebbero consultare prima il proprio medico e organizzare esami del sangue semestrali.
