Beta Oxidação

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Beta oxidação
- Mecanismo pelo qual as células usam gordura
para fazer ATP.
O que é Beta oxidação?
Que molécula pode sofrer Beta Oxidação?
Onde ocorre a Beta Oxidação?
De que forma ocorre a Beta Oxidação?
A maior parte da energia armazenada no corpo está
na forma de triglicerídeos.
Triglicerídeo é feito pela união de uma molécula de
glicerol unido a três cadeias de ácidos graxos.
A lipólise separa o glicerol das cadeias de ácido
graxo.
Destino do glicerol: o glicerol é convertido a
diidroxiacetona fosfato (nessa conversão houve um
gasto de atp e a produção de um NADH) , é um
composto intermediário entre a glicose e o piruvato.
Se a célula estiver precisando de energia, a
diidroxiacetona fosfato segue pela glicólise.
Se a célula estiver precisando de glicose, a
diidroxiacetona fosfato segue para a
gliconeogênese.
Destino dos ácidos graxos: o ácido graxo vai ser
unido a o Acetil CoA formando Acil CoA, nessa
reação há uma quebra de ATP, formando AMP.
Acil-CoA é um ácido graxo unido a
Acetil-coenzima A.
A beta oxidação ocorre dentro da mitocôndria,
porém a coenzima A não consegue passar pela
membrana interna da mitocôndria.
A coenzima A sai e o ácido graxo se une a carnitina
- acil-carnitina. Com o ácido graxo ligado a
carnitina, passa por uma proteína de membrana e
entra na mitocôndria.
Assim, a carnitina sai, e o ácido graxo volta a se
unir a CoA, formando novamente o acil-CoA
dentro da mitocôndria - na matriz mitocondrial.
A carnitina funciona como um carregador de ácido
graxo de cadeia longa para dentro da mitocôndria
Uma vez que tenha acil-CoA na matriz
mitocondrial, a beta oxidação ocorre.
O ácido graxo entra na beta oxidação, e a cada giro
da B-oxidação faz o AG perder dois carbonos, na
forma de acetil-CoA.
A cada volta da B-oxidação gera um FADH2, e um
NADH+ H + e uma molécula de acetil-CoA.
Na última volta restam 4 carbonos, formando dois
acetil-CoA, FADH2, NADH + H+
O ácido palmítico com 16 carbonos, gera 8
acetil-CoA, 7 voltas, portanto, 7 FADH2 e 7
NADH.
Isso no ciclo de krebs vai ser: 8 acetil-Coa, 24 Nadh
(porque a cada ciclo gera-se 3 NADH), 8 FADH2
(porque a cada ciclo gera apenas 1 fadh2) e 8 ATP
(porque a cada ciclo gera-se uma molécula de ATP)
Ácido graxo com número de carbonos ímpar:
- No final haverá 5 carbonos, sendo dois
carbonos acetil-CoA e a molécula com 3
carbonos é o propionil-CoA.
Na última volta será gerado um Acetil-CoA e um
Propionil-CoA, que será convertido em
succinil-CoA.
O propionil-CoA vai ser convertido em
succinil-CoA, um intermediário do ciclo de Krebs,
entrando na respiração celular.
Introdução
A oxidação de ácidos graxos de cadeia longa a
acetil-CoA é uma via central de produção de
energia em muitos organismos e tecidos.
Obtenção de energia através de ácidos graxos de
três fontes:
- Gordura da dieta
- Gorduras armazenadas como gotículas de
lipídios.
- Gorduras armazenadas em um órgão para
exportação em outro.
No coração e no fígado dos mamíferos, ele fornece
até 80% das necessidades energéticas em todas as
circunstâncias fisiológicas.
Processamento de lipídios na dieta dos vertebrados:
A vesícula biliar produz sais biliares para
emulsificar as gorduras.
1) Os sais biliares emulsificam as gorduras da
dieta no intestino delgado, formando
micelas mistas.
2) Lipases intestinais degradam os
triacilgliceróis.
3) Ácidos graxos e outros produtos da
degradação são absorvidos pela mucosa
intestinal e convertidos em triacilgliceróis.
4) Os triacilgliceróis são incorporados com
colesterol e apolipoproteínas, nos
quilomícrons.
5) Os quilomicros movem-se pelo sistema
linfático e pela corrente sanguínea para os
tecidos.
6) A lipase lipoproteica ativada por apoC-II
nos capilares, converte triacilgliceróis em
ácidos graxos e glicerol.
7) Os ácidos graxos entram nas células.
8) Os ácidos graxos são oxidados como
combustíveis ou esterificados novamente
para armazenamento.
Estrutura molecular de um quilomícron
Quilomícron:são agregados de lipoproteínas.
A superfície é formada por uma camada de
fosfolipídeos, com os grupos polares em contato
com a fase aquosa. Os triacilgliceróis sequestrados
no interior (em amarelo) representam mais de 80%
da massa do quilomícron. Várias apolipoproteínas
que se projetam da superfície (B-48, C-III, C-II)
atuam como sinalizadores na absorção e no
metabolismo do conteúdo dos quilomícrons.
Apolipoproteínas: são proteínas de ligação a
lipídios no sangue, responsáveis pelo transporte de
triacilgliceróis, fosfolipídeos, colesterol e ésteres de
colesterol entre os órgãos
B-48:
Várias combinações de lipídeos e proteínas
produzem partículas de densidades diferentes:
VLDL - Very low density lipoproteins (+ gordura)
- Proteínas de baixa densidade: rica em
colesterol e ésteres de colesterila; transporta
colesterol para tecidos extra-hepáticos.
VHDL - Very high density lipoproteins.
- Proteínas de alta densidade; rica em
proteínas que contém pouco colesterol e não
contêm ésteres de colesterila.
O VLDL é a forma majoritária de ácidos graxos nos
ruminantes .
Quilomicron - lipoproteína menos densa, que
transporta triacilglicerol exógeno (a dieta) do
intestino para os tecidos extra-hepáticos e fígado.
Receptores nas células que compõem o intestino
reconhecem as porções proteicas dos quilomícrons.
A lipoproteínas se deslocam da mucosa intestinal
para o sistema linfático e entram no sangue que os
transportam para o músculo e o tecido adiposo.
No músculo: os ácidos graxos são oxidados para
obter energia.
No tecido adiposo: os ácidos graxos são
reesterificados para armazenamento na forma de
triacilgliceróis.
- O excesso de gordura é estocado nos
adipócitos.
Os remanescentes dos quilomícrons, desprovidos da
maioria dos seus triacilgliceróis, mas ainda
contendo colesterol e apolipoproteínas são captados
pelo fígado - endocitose mediada pelo receptor.
Os triacilgliceróis que entram no fígado por essa via
podem ser oxidados para fornecer energia ou
precursores para a síntese de corpos cetônicos.
No tecido adiposo eles vão formar de novo
triacilgliceróis, para formar tecido de reserva.
Ocorre beta oxidação quando as reservas de
carboidratos são diminuídas.
Mobilização dos triacilgliceróis armazenados no
tecido adiposo:
Quando os baixos níveis de glicose no sangue
ativam a liberação de glucagon.
Quando os baixos níveis de glicose no sangue
ativam a liberação
➊ o hormônio se liga ao seu receptor na membrana
do adipócito e assim
➋ estimula a adenilil-ciclase, via uma proteína G, a
produzir cAMP. Isso ativa a PKA, que fosforila
➌ a lipase sensível a hormônio (HSL, de
hormone-sensitive lipase) e
➍ as moléculas de perilipina na superfície da
gotícula lipídica. A fosforilação da perilipina causa
a
➎ dissociação da proteína CGI da perilipina. A
CGI então se associa com a enzima triacilglicerol
lipase no adipócito (ATGL, de adipose
triacylglycerol lipase), ativando-a. A triacilglicerol
lipase ativada
➏ converte triacilgliceróis em diacilgliceróis. A
perilipina fosforilada se associa com a lipase
sensível a hormônios fosforilada, permitindo o
acesso à superfície da gotícula lipídica, onde➐ ela
hidrolisa os diacilgliceróis em monoacilgliceróis.
Uma terceira lipase, a monoacilglicerol lipase
(MGL, de
monoacylglycerol lipase)
➑ hidrolisa os monoacilgliceróis.
➒ Os ácidos graxos saem do adipócito, se ligam à
albumina sérica no sangue e são transportados no
sangue; eles são liberados da albumina e ➓ entram
em um miócito por meio de um transportador
específico de ácidos graxos. 11 No miócito, os
ácidos graxos são oxidados a CO2, e a energia da
oxidação é conservada em ATP, que abastece a
contração muscular e outros tipos de metabolismo
que
necessitam de energia no miócito.
- A lipase cliva as ligações éster dos
triacilgliceróis.
Os hormônios ativam a mobilização dos
triacilgliceróis armazenados
A medida que a lipase sensível a hormônio
hidrolisa o triacilglicerol nos adipócitos, os ácidos
graxos assim liberados (ácidos graxos livres) se
ligam à proteína albumina, e são transportados no
sangue. Logo em seguida, são liberados daalbumina e entram no miócito por um transportador
específico de ácidos graxos.
No miócito, os ácidos graxos são oxidados a CO2, e
a energia da oxidação é conservada em ATP.
Composição dos triacilgliceróis:
É composto por três ácidos graxos ligado (ligação
éster) a um glicerol.
O glicerol entra na via glicolítica ou na
gliconeogênese.
O glicerol é convertido em Diidroxiacetona fosfato ,
que é um composto intermediário que pode ser
desviado para glicólise ou gliconeogênese.
Razões para a Beta-Oxidação ocorrer:
1. ácidos graxos são muito mais reduzidos. Sua
oxidação produz muito mais energia do que
carboidratos.
2. Ácidos graxos não são hidratados como os
carboidratos. O peso dos lipídios consegue
armazenar muito mais energia que o peso
dos carboidratos.
Lipídios não armazenam o peso da água
Os ácidos graxos são ativados e transportados para
dentro das mitocôndrias.
- As enzimas da oxidação de ácidos graxos
nas células animais estão localizadas na
matriz mitocondrial.
As reações de oxidação dependem:
1. Saturação no ácido graxo (saturado ou
insaturado).
2. Número de carbonos no ácido graxo (par ou
ímpar).
3. Ramificação no ácido graxo.
Ativação AG - Acil CoA sintetase
Ácidos graxos com comprimento de cadeia de 12
carbonos ou menos entram na mitocôndria sem o
auxílio de transportadores de membrana.
Degradação de Ácidos Graxos:
- Interior da mitocôndria
- Oxidação do carbono Beta- AG
- Reações B-oxidação para ácidos graxos
saturados e pares
1. Oxidação por FAD - Acil CoA
desidrogenase
2. Hidratação
3. Oxidação por NAD+
4. Tiólise
Entrada de AG na mitocôndria pelo transportador
acil-carnitina/carnitina
Após a formação da acil-carnitina graxo na
membrana mitocondrial externa ou no espaço
intermembrana, ela se desloca para a matriz.
Os ácidos graxos destinados a oxidação
mitocondrial estão transitoriamente ligados ao
grupo hidroxil da carnitina, formando
acil-graxo-carnitina.
Após a entrada do Ácido Graxo na matriz inicia-se
a oxidação.
Um composto com 14 carbonos, passa por 6
reações, até a sétima vinda dos dois último átomos
de carbono da cadeia de 16 carbonos.
Oxidação mitocondrial dos ácidos graxos
Um composto por 14 carbonos,tem 8 moléculas de
acetil-CoA são formadas no total.
Em cada um desses ciclos foram formados NADH e
FADH2.
A beta oxidação é a primeira etapa da oxidação dos
ácidos graxos.
As duas próximas etapas são do ciclo do ácido
cítrico e a cadeia transportadora de elétrons.
Processamento especial de AG insaturado e/ou
com número ímpar de carbonos:
- Insaturados (mais da metade dos ácidos
graxos da dieta):
Ação de isomerase e redutase (ácidos graxos
polinsaturados)
Processamento B-oxidação
Isomerase: a enzima enoil-hidratase só atua apenas
em ligações duplas trans. Portanto a enoil-CoA-
isomerase isomeriza transformando as ligações
duplas em trans.
Redutase: é necessária para oxidação de ácidos
graxos poli-insaturados. Quando combinada com
enoil-CoA-isomerase, permite a entrada desse
intermediário na B-Oxidação
- Número ímpar de carbonos:
B-oxidação normal, formação de propionil-CoA
(3c) - conversão a succinil CoA - ciclo do ácido
cítrico.
Oxidação de ácido graxo monoinsaturado:
Nesse caso, AG insaturado, um enzima adicional é
necessária - Enoil CoA - isomerase para
reposicionar a ligação dupla convertendo o isômero
Cis em trans, um intermediário normal da
B-oxidação.
A enoil CoA- hidratase é uma enzima que catalisa a
adição de H2O às ligações duplas trans da
Enoil-CoA geradas durante a beta oxidação.
Oxidação de ácidos graxos ímpares:
Ácidos graxos de cadeia longa ímpar necessitam de
três reações extras diferentes daquelas dos AG
pares.
Um ácido graxo com 17 carbonos irá sofrer 6
reações de b-oxidação, mas a última vai restar 5
carbonos, que quando oxidado e quebrado os
produtos são - Acetil-Coa (2c) e Propionil-CoA (3c)
17-3 = 14 (sofe 6 reações)
Oxidação do prorionil-CoA produzida pela
B-oxidação de ag ímpar:
1. Carboxilação
2. Epimerização
3. Rearranjo molecular
Corpos cetônicos:
São outra fonte energética derivada de lipídeos.
ex: o músculo cardíaco e o córtex renal podem
utilizar acetoacetato em preferência da glicose.
A acetil-CoA pode ser convertida a corpos
cetônicos (acetona, acetoacetato e
D-b-hidroxibutirato,) - combustíveis hidrossolúveis
exportados para o cérebro e outros tecidos quando a
glicose não está presente.
- A acetona,produzida em menor quantidade
do que os outros corpos cetônicos, é
exalada.
O acetoacetato e o D-b-hidroxibutirato são
transportados pelo sangue para outros tecidos que
não o fígado (tecidos extra-hepáticos), onde são
convertidos a acetil-CoA e oxidados no ciclo do
ácido cítrico, fornecendo muito da energia
necessária para tecidos como o músculo esquelético
e cardíaco e o córtex renal.
Em mamíferos a acetil-CoA ao invés de entrar no
ciclo de Krebs, pode sofrer conversão a corpos
cetônicos para exportação para outros tecidos.
Acetoacetato e D-B-hidroxibutirato, exportados
como fonte de energia para o coração, o músculo
esquelético, o rim e o cérebro.
O acúmulo de acetil-CoA em diabetes melito ou
jejum prolongado, acelera a formação de corpos
cetônicos além da capacidade de oxidação dos
tecidos extra-hepatócitos.
O aumento da concentração de corpos cetônicos,
diminui o pH sanguíneo, causando acidose.
1. Apesar dos mecanismos hormonais para a
manutenção da
glicose, ela começa a diminuir após 2 dias de jejum;
2. Os níveis de corpos cetônicos quase indetectáveis
antes do
jejum aumenta drasticamente após 2 a 4 dias;
3. As cetonas hidrossolúveis suplementam a glicose
como fonte
de energia para o cérebro;
4. Acetona liberada na respiração;
5. Um aumento muito menor de ácidos graxos
ocorre no sangue,
mas este não contribui para o metabolismo
energético do
cérebro.
Sintomas da cetose bovina:
Na cetose clínica há um odor característico de
acetona na
respiração, urina e, ocasionalmente, no leite. Os
demais sintomas
da doença são bastante inespecíficos. As contrações
do rúmen não
são regulares e o conteúdo ruminal é mais firme,
com eliminação
de fezes secas.
Os animais apresentam apetite deprimido,
rejeitando os grãos e a
silagem, com consequente diminuição da produção
de leite e perda
de peso. Pode existir sinais nervosos de olhar fixo,
ataxia, andar
cambaleante ou em círculo, espasmos e cegueira
parcial.
Comparação entre B-oxidação nas mitocôndrias
e nos peroxissomos e glioxissomos:
Em plantas, a oxidação dos ácidos graxos não
ocorre principalmente na mitocôndria, mas nos
peroxissomos do tecido foliar e nos glioxissomos
das sementes em germinação. Os peroxissomos e
glioxissomos de plantas são semelhantes em
estrutura e função; os glioxissomos, que ocorrem
apenas em sementes em germinação, podem ser
considerados peroxissomos especializados. O papel
biológico da b-oxidação nessas organelas é usar
lipídeos estocados principalmente para prover
precursores biossintéticos, não energia.
O acetil-CoA produzido é convertido por meio do
ciclo do glioxilato a precursores de quatro carbonos
para a gliconeogênese.
Os glioxissomos, como os peroxissomos, contêm
altas concentrações de catalase, que converte o
H2O2 produzido pela b-oxidação a H2O e O2.
Apenas células hepáticas convertem
glicose-6-fosfato em glicose.