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Biossíntese de ácidos graxos 1 LIPÍDEOS Os lipídeos são biomoléculas compostas por carbono, oxigênio e hidrogênio, podendo apresentar nitrogênio, fosforo e enxofre. Podem ser encontrados em alimentos de origem vegetal e de origem animal e seu consumo deve ser feito de forma equilibrada. Sua principal característica é a insolubilidade em água, devido a sua estrutura química ser apolar. Mas são solúveis em solventes orgânicos como éter, acetona, álcool, etc. Dentre suas funções podemos citar: • Substratos para biossíntese de energia • Forma de armazenamento de energia • Constituintes das membranas celulares • Pigmentos • Cofatores (vitamina K) • Detergentes/emulsificantes • Hormônios 1.1 Ácidos Graxos Os ácidos graxos tem como principal objetivo servir de combustível para a biossíntese de energia, compor a estrutura dos triglicerídeos e fazer parte da bicamada fosfolipídica. Possuem duas partes em sua estrutura, a polar composta por um grupo carboxílico e; um grupo apolar com- posto por uma cadeia hidrocarbonada. Em geral possuem números pares de carbono e podem ser encontrados em cadeias de 4 a 36C. 2 SÍNTESE DE ÁCIDOS GRAXOS A síntese de ácidos graxos ocorre sempre que há ingestão de excesso de calorias, em sua maioria quando há uma grande ingestão de carboidratos, mas pode ser sintetizado também por uma quantidade excessiva de proteínas. O processo ocorre no citoplasma das células, com maior atividade nos tecidos hepáticos e adiposos. Para realizar a síntese é necessário moléculas de acetil-CoA que são formadas dentro da mitocôndria através do piruvato. Como a síntese ocorre no citosol, é necessário um processo para a acetil-CoA sair e participar. REAÇÃO DE PREPARAÇÃO – Saída da acetil-CoA Enzima: citrato-sintase e citrato liase Como a acetil-CoA não consegue passar pela membrana, ela é condensada na forma de citrato, molécula que tem um canal próprio para fora da organela. Após a saída, pela enzima ci- trato-liase, é feito a descondensação onde é liberado a acetil-CoA no citosol, juntamente com oxaloacetato que vol- tara para a mitocôndria. REAÇÃO PARA FORMAR O SUBSTRATO Enzima: acetil-CoA carboxilase A molécula de Acetil-CoA enviado para o citosol é convertido a Malonil-CoA. No processo é ligado um CO2 na acetil-CoA. Malonil-CoA serve como doador imediato de 2 carbonos para a cadeia de ácido graxo em construção. REAÇÃO PREPARATÓRIA DA ENZIMA Enzima: ácido graxo sintetase A ácido graxo sintase é a principal enzima responsável pela síntese de ácidos graxos e encontra-se no citosol. A enzima possui uma única cadeia polipeptídica com múltiplos domínios, os quais atuam como diferentes enzimas. ACP é uma proteína carreadora de grupos acila. Durante o processo de síntese os intermediários permanecem ligados ao grupo –SH da ACP. Antes que as reações de construção da cadeia de um ácido graxo possa começar, os dois grupos –SH da ácido graxo sintase devem ser carregados com grupamentos acetila. Um grupo acetila, da acetil-CoA, é carregado no do- mínio KS pela enzima do domínio MAT. O grupo malonila do malonil-CoA é transferido para o grupo –SH da ACP também pelo domínio MAT. No complexo sintase carregado, os grupos acetila e malonila são ativados para o processo de alongamento da cadeia. REAÇÃO 1 - Condensação Enzima: β cetoacil-ACP-sintase (KS) A primeira reação é uma condensação envolvendo os grupos acetila e malonila, formando acetoacetil-ACP. Nesta reação o grupo acetila de KS é transferido para ACP. Uma molécula de CO2 é liberada nesta reação. REAÇÃO 2 - Redução do grupo β-cetônico (KR) Enzima: β-cetoacil-ACP-redutase (KR) A acetoacetil-ACP sofre redução do grupo carbonil em C3, formando β- hidroxibutiril-ACP. A reação usa NADPH como doador de elétrons e hidrogênio. REAÇÃO 3 – Desidratação DH Enzima: β-hidroxiacil-ACP-desidratase DH Ocorre uma reação de desidrata- ção, sendo removidos os elementos de água dos carbonos C2 e C3, formando uma ligação dupla e gerando trans-bute- noil-ACP. REAÇÃO 4 – Redução da ligação dupla Enzima: enoil-ACP-redutase (ER) Finalmente, a ligação dupla da trans- butenoil-ACP é reduzida (saturada), formando butiril-ACP. Mais uma vez o NADPH é doador de elétrons. REAÇÃO FINAL – Inicio do alongamento Deslocamento do grupo butiril de ACP para o grupo –SH da β-ceto- acil-ACP-sintase (KS). O grupo –SH da ACP fica livre para receber outro grupo malonila. Para dar início ao ciclo novamente, o qual alonga a cadeia em mais dois átomos de carbono, mais um grupo malonil será adicionado ao grupo –SH da ACP. A partir disto, as reações serão repetidas, alongando a cadeia de carbonos. A cadeia do ácido graxo em formação cresce em 2 carbonos doados pelo malonil-CoA, com perda de CO2 a cada adição. Essa sequência de re- ações é repetida até que a cadeia tenha 16 carbonos. O produto final é o palmitato. 2.1 Regulação Quando a célula tem combustível metabólico suficiente para suprir suas ne- cessidades, o excesso é convertido em ácidos graxos e estocado como triglicerí- deos. A reação para formação de substrato, que converte acetil-CoA em Malonil- CoA, é a etapa limitante na biossíntese de ácidos graxos, sendo ponto importante na regulação. Nesta etapa o acumulo de palmitoil-CoA é um inibidor da reação, já o citrato presente no citosol é um ativador da enzima. Em estado de jejum ou alta necessi- dade energética, o glucagon e a epinefrina inibem a enzima Em estado alimentado, quando níveis de energia e insulina estão altos, a enzima é ativada. 2.2 Dessaturação Dos Ácidos Graxos Ligações duplas são introduzidas na cadeia dos ácidos graxos por uma reação oxidativa catalisada pela acil- CoA graxo-dessaturase, que ocorre no retículo endoplasmático. O NADH e o ácido graxo sofrem oxidação. Com a dessaturação, ocorre o alongamento da cadeia e a formação de ácidos graxos essenciais para o orga- nismo, como é o caso do ômega 6 e ômega 3. O ácido linoleico (Ômega 6) é precursor da síntese de eicosanoides da série par, com características pró-infla- matórias, como o tromboxano A2 (TXA2), as PGI2 e PGE2 e os LTB4. O ácido linolênico ou EPA e DHA (Ômega 3), favorece a síntese de eicosanoides da série ímpar, como a PGE3, TXA3 e LTB5, que possuem características anti- inflamatórias. EICOSANOIDES: São ácidos graxos com 20 ou mais carbonos com resposta inflamatória, onde suas funções podem ser o aumento da vasodilatação ou vasoconstrição, aumento da agregação plaquetária ou diminuição, entre outras funções. 3 BIOSSÍNTESE DE TRIGLICERÍDEOS A maior parte dos ácidos graxos sintetizados ou ingeridos possui um dos dois destinos: – Incorporação em triacilgliceróis para o armazenamento de energia metabólica; – Incorporação nos componentes fosfolipídicos das membranas. A estrutura de um triglicerídeo são três ácidos graxos e um glicerol. Sua maior função é o armazenamento de energia. ETAPA 1: Preparação do glicerol Para formar os triglicerídeos é necessário como substrato o glice- rol 3-fosfato. Este vem, em sua maioria do intermediário glicolítico di- hidróxiacetona-fosfato, contudo também pode ser produzido a partir de glicerol pela ação da glicerolcinase. ETAPA 2: Ligação de 2 ácidos graxos Para realizar a síntese os ácidos graxos necessitam ter um grupo de CoA e estarem ligados ao glicerol ativado. O processo ocorre com um acido graxo reagindo com uma CoA e um ATP, formando acil-CoA graxo, A enzima catalisadora é acil-CoA- sintase. Duas moléculas de acil-CoA graxo são ligadas ao glicerol-3- fos- fato pela enzima aciltransferase, formando diacilglicerol-3-fosfato (ácido fosfatídico). Na via de síntese de triacilglicerol, o ácido fosfatídico é hidroli- sado pela enzima ácido fasfatídico-fosfatase, formando 1,2-diacilglicerol. O 1,2-diacilglicerolé convertido em triacilglicerol por transesterificação com o terceiro acil-CoA graxo. 3.1 Regulação Em estado alimentado a insulina estimula a conversão de carboidratos e proteínas em gordura. A insulina estimula o transporte de glicose para as células adiposas, esta é a que fornece o glicerol 3- fosfato para a síntese de triglicerídeo. A insulina também estimula a síntese e secreção de lipoproteína lipase (LPL), a qual quebra os triglice- rídeo para a célula absorver ácidos graxos (FA), os quais serão utilizados na síntese de triglicerídeo. No estado de jejum, quando os níveis de insulina são baixos e o glucagon é elevado, o AMPc intracelular au- menta e ativa a proteína cinase A, que fosforila a lipase hormônio sensível (HSL). A HSL fosforilada é ativada e inicia a decomposição do TG adiposo, liberando ácidos graxos livres.
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