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Os lipídios ou gorduras são moléculas orgânicas insolúveis em água e solúveis em certas substâncias orgânicas, tais como álcool, éter e acetona. Essas biomoléculas são compostas por carbono, oxigênio e hidrogênio. Função dos lipídeos - Estrutural: certos lipídios fazem parte da composição da membrana plasmática. - Isolante térmico: auxiliam na manutenção da temperatura de animais endotérmicos por meio da formação de uma camada de tecido denominada hipoderme. - Isolante elétrico: alguns lipídios formam a bainha de mielina dos neurônios, facilitando a condução dos impulsos nervosos. - Proteção: alguns tecidos formados majoritariamente por lipídios protegem órgãos e estruturas contra choques mecânicos. - Reserva de energia: representados sobretudo pelos triglicerídeos, são armazenados na forma de gordura nos adipócitos. Apresentam mais energia. Mesmo contendo valor energético menor, são mais fáceis de serem degradados por conta das inúmeras enzimas digestivas apresentadas pelo organismo São armazenados em quantidades maiores e em espaços menores. Não demandam muita água para o seu armazenamento Classificação e estrutura Conforme a composição química, os lipídios podem ser classificados em simples e compostos. Lipídeos simples São os lipídios formados somente por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio. É representado pelos glicerídeos e cerídeos. • Glicerídeos: os glicerídeos são os principais tipos de lipídios existentes. Eles resultam da associação de glicerol e ácidos graxos (éster). Conforme a molécula do glicerol se liga a uma, duas ou três moléculas de ácido graxo, os glicerídeos podem ser classificados em monoglicerídeos, diglicerídeos e triglicerídeos (principais). Esses glicerídeos podem ser saturados (representados pela gordura, são sólidas em temperatura ambiente e difíceis de serem quebrados) e insaturados (representados pelos óleos, são líquidos em temperatura ambiente e fáceis de serem degradados. Diminuem a taxa de LDL do organismo). • Cerídeos: são lipídios simples, representados pela cera de origem animal e vegetal, tendo importante função de proteção e impermeabilização nas superfícies sujeitas à desidratação. São ésteres formados pela união de ácidos graxos e de álcool superiores. Lipídeos compostos Além de possuírem os átomos presentes nos lipídios simples (ácido graxo e glicerol), apresentam átomos de outros elementos, como fósforo, nitrogênio, enxofre. • Fosfolipídios: possuem ésteres formados a partir do glicerol, ácido graxo ácido fosfórico e outros grupos, normalmente nitrogenados. • Cerebrosídeos: formados por ácido graxo, um grupo nitrogenado e um carboidrato, não contendo grupo fosfórico. Lipídeos derivados Além dos lipídios simples e compostos, existe a classe dos lipídios derivados, os quais são obtidos por hidrólise desses dois grupos de lipídios (simples e compostos). • Ácidos graxos: trata-se de um tipo de lipídio ou gordura que é formada por cadeias de carbono e um grupamento carboxila (—COOH) nas extremidades. Podem ser saturados ou insaturados. • Carotenoides: lipídios pigmentados (coloridos), vermelhos ou amarelos, de consistência oleosa. • Esteróides: são lipídios que não possuem ácido graxo. São representados pelo colesterol, estradiol, testosterona. Lipídeos de armazenamento e de membrana De acordo com a função que exercem, os lipídios podem ser classificados em armazenamento e de membrana. • Lipídios de armazenamento Substâncias usadas como moléculas que armazenam energia ou carbono nos seres vivos (animais e vegetais). Lipídeos carboidratos ⑥ : : • Lipídios de membrana ou estruturais Lipídeos das membranas são moléculas anfipáticas. Possuem um lado polar, hidrofílico e um apolar, hidrofóbico. As interações hidrofóbicas entre si e as hidrofílicas com o meio aquoso direcionam a organização das membranas biológicas Metabolismo de lipídeos O metabolismo lipídico refere-se à síntese e degradação de lipídios nas células. Esse metabolismo envolve a decomposição ou armazenamento de gorduras (para obtenção e estoque de energia) e a síntese de lipídios estruturais e funcionais, como os envolvidos na construção das membranas celulares. Catabolismo de ácidos graxos Os triglicerídeos (TAG) são os lipídeos de maior quantidade do nosso organismo, correspondem a 20% do peso corporal e a nossa maior reserva energética. São armazenados no tecido adiposo unilocular e por serem apolares podem ser armazenados em grande quantidade sem o comprometimento osmótico. O triglicerídeo é formado por uma molécula de glicerol mais três ácidos graxos. • Mobilização de triglicerídios Em determinados momentos do metabolismo o TAG será utilizado como fonte energética. A enzima Lipase de TAG catalisa a reação de TAG em ácido graxo mais diacilglicerol, posteriormente a lipase hormônio sensível catalisa a reação de diacilglicerol em outro ácido graxo mais monoacilglicerol e por último a monoacilglicerol Lipase catalise a reação de monoacilglicerol em mais um ácido graxo e glicerol. O glicerol é endereçado ao sangue e conduzido até o fígado. Lá ele será convertido em glicerol 3-fostafo por ação da gliecerol quinase e posteriormente em diihroxiacetona fosfato por ação da glicerol 3- fosfato desidrogenase. A diidroxiacetona fosfato é intermediário da gliconeogênse e da glicólise. Já os ácidos graxos no sangue por serem apolares serão transportados no sangue associados a albumina, chegarão também ao fígado e o músculo. no sangue por serem apolares serão transportados no sangue associados a albumina, chegarão também ao fígado e o músculo. OBS: hemácias e tecido nervoso não usam tal fonte de energia. • Beta oxidação de ácidos graxos saturados de cadeia par Para ser oxidado o ácido graxo é primeiramente oxidado a uma forma ativada conhecida como acil- CoA. Essa reação depende da enzima acil- CoA sintetase que está associada na fase citosólica da membrana interna da mitocôndria. Porém a membrana interna da mitocôndria é impermeável a acil-CoA. Esses grupos acila são transportados para mitocôndria através da sua associação com uma molécula de carnitina. A enzima carnitina acil- transferase adiciona a carnitina aos grupo acil de forma reversível. Existem duas isoformas dessa enzima. Uma se localiza na membrana externa e a outra na membrana interna e são denominadas respectivamente de carnitina acil-transferase I e carnitina acil-transferase II. Agora dentro da mitocôndria o ácido graxo será oxidado. A oxidação do acilCoA presente na matriz é denominada beta oxidação. Esse nome é dado porque a oxidação ocorre no carbono beta do ácido graxo. Outro nome conhecido é ciclo de Lynen. São quatro reações principais onde no final de tudo, o acil-CoA será encurtado, dois carbonos por vez, que vão sendo liberados na forma de acetil-CoA e podem ser utilizados por exemplo pelo ciclo de Krebs. Primeira etapa: oxidação da acil-CoA a uma enoil-CoA à custa da conversão de FAD a FADH2. Essa é uma reação irreversível e é catalisada pela enzima acil-CoA desidrogenase. Depois ocorre a hidratação da ligação dupla ligação produzindo um isômero L de uma beta hidroxiacil- CoA. Essa etapa é catalisada pela enzima enoil-CoA hidratase. Continuando, a oxidação de grupo hidroxila a carbonila, resultando em uma beta- cetoacil-CoA e NAD reduzido. Aqui é a enzima beta hidroxiacil-CoA desidrogenase que atua. Finalmente a cisão da beta cetoacil-CoA por uma reação com uma molécula de coenzima A formando o acetil-CoA e uma acilCoA com dois carbonos a menos. É importante destacar que o acil-CoA será totalmente convertido a acetil-CoA pela ação da enzima tiolase. A cada volta da beta oxidação há produção de 1 FADH2 e 1 NADH, 1 acetil-CoA e 1 acil-CoA com dois carbonos a menos. Por exemplo, o ácido palmítico que possui 16 carbonos, precisará de 7 voltas para sua oxiação nessa via, logo originará 8 moléculas de acetil-CoA e esse poderão ser utilizados no ciclo de Krebs. Uma grande diferença: uma molécula deglicose origina duas de piruvato que são transformadas em outras duas de acetil- CoA. No exemplo do ácido palmítico, a produção de acetil-CoA será 4 vezes maior. O que significa também na maior atividade do ciclo de Krebs. Em resumo, uma molécula de ácido palmítico pode originar de 129 ATP. Muito mais energia do que a oxidação completa de um carboidrato. molécula de glicose origina duas de piruvato que são transformadas em outras duas de acetil- CoA. No exemplo do ácido palmítico, a produção de acetil-CoA será 4 vezes maior. O que significa também na maior atividade do ciclo de Krebs. Em resumo, uma molécula de ácido palmítico pode originar de 129 ATP. Muito mais energia do que a oxidação completa de um carboidrato. • Beta oxidação de ácidos graxos de cadeia ímpar A oxidação dessas moléculas resulta no final uma molécula de três átomos de carbono (Propinoil CoA) além de um acetil CoA. O Propinoil CoA é convertido em Metamalonil CoA e posteriormente em Succinil CoA que poderá então ser utilizado no Ciclo de Krebs. Biossíntese de ácidos graxos A longa cadeia de carbono dos ácidos graxos é construída por uma sequência de quatro etapas de reações que se repetem, de modo que, o grupamento acil formado a cada ciclo servirá de substrato de condensação posteriormente com o grupo malonila ativado. Assim, a cada ciclo, a cadeia de ácido graxo aumenta em dois carbonos. Quando o comprimento da cadeia atinge 16 carbonos, formando a molécula chama de palmitato, esta deixa o ciclo. Para que o processo de formação do ácido graxo se inicie, os grupos tiós do complexo enzimático devem estar corretamente carregados com os grupamentos acila corretos. O grupo acetil da Acetil CoA é transferido para a ACP na reação catalisada pela Malonil/Aacetil- CoA-ACPtransferase, e, posteriormente, para o grupo –SH da Cys da b- cetoacil-ACP— sintase. Da mesma forma, o grupo malonila do Malonil-CoA é transferido para o grupo – SH da ACP. O complexo sintase está, então, carregado e pronto para dar continuidade ao alongamento da cadeia. A primeira etapa conta com a ação da enzima b-cetoacil-ACP-sintase e consiste na condensação entre os grupos acetila e malonila ativados, formando o acetoacetilACP e uma molécula de CO2 cujo átomo de carbono é o mesmo originalmente introduzido na Malonil-CoA proveniente da molécula de bicarbonato. Já a segunda etapa consiste na redução do grupo carbonil em C-3 da acetoacetil-ACP formada na etapa anterior, por ação da enzima b-cetoacil-ACP-redutase, formando D-b- hidroxibutiril-ACP. Essa reação conta com a doação dos elétrons do NADPH. Seguimos para a terceira etapa do processo, em que ocorre a desidratação dos carbonos C2 e C3 da D- bhidroxibutiril-ACP por ação da enzima bhidroxiacil- ACP-desidratase. Uma dupla ligação da molécula formada na etapa anterior é, então, reduzida, na quarta e última etapa, formando o bitiril-ACP, na reação que conta com a ação da enzima enoil-ACP- redutase e, mais uma vez, com a doação de elétrons do NADPH. Para que um novo ciclo de quatro reações seja iniciado, um grupo malonila deve-se ligar ao grupo –SH da fosfoproteína ACP, dando continuidade ao alongamento da molécula, até que, após sete ciclos, formase um ácido graxo de 16 carbonos, chamado palmitato, o qual é liberado da ACP pela atividade hidrolítica da tiosterase. A partir do palmitato, a molécula de ácido graxo vai sendo alongada pela adição de grupos acetil no sistema presente no retículo endoplasmático liso e na mitocôndria, chamado sistema de alongamento de ácidos graxos. O ácido graxo formado, é, então, associado a um glicerol para formar um triglicerídeo. iniciado, um grupo malonila deve-se ligar ao grupo –SH da fosfoproteína ACP, dando continuidade ao alongamento da molécula, até que, após sete ciclos, formase um ácido graxo de 16 carbonos, chamado palmitato, o qual é liberado da ACP pela atividade hidrolítica da tiosterase. A partir do palmitato, a molécula de ácido graxo vai sendo alongada pela adição de grupos acetil no sistema presente no retículo endoplasmático liso e na mitocôndria, chamado sistema de alongamento de ácidos graxos. O ácido graxo formado, é, então, associado a um glicerol para formar um triglicerídeo. Regulação da biossíntese de ácidos graxos Quando as necessidades energéticas da célula são supridas, o excesso de combustível é estocado na forma de lipídeos, após a conversão para ácido graxo. O ponto de regulação mais importante na biossíntese dos ácidos graxos é a reação catalisada pela enzima acetil-CoA-carboxilase que apresenta como inibidor o próprio produto da síntese de ácidos graxos, a palmitoil-CoA, e como ativador alostérico, o citrato. A Acetil CoA Carboxilase também sobre modulação covalente pela fosforilação promovida pela ação do glucagon e da adrenalina, que inativam a enzima, reduzindo a síntese de ácidos graxos, ao passo que a insulina, ao desfosforilar a enzima e torná-la ativada, estimula o armazenamento de energia na forma de lipídeos. O processo de degradação de lipídeos, conhecido como beta oxidação, é inibido assim que o primeiro intermediário da lipidogênese é formado: o malonil-coa, o qual inibe a carnitina aciltransferase Cetogênese Os corpos cetônicos são moléculas usadas como fonte de energia preferencial por alguns tecidos como exemplo o tecido muscular e de forma secundária por outros como o tecido nervoso na baixa de glicose por exemplo. São três corpos cetônicos: Acetona, Acetoacetato e o Beta OH Butirato, porém o primeiro é eliminado na respiração devido a sua característica muito volátil. Esse grupo de moléculas é formado a partir do Acetil CoA no hepatócito principalmente, na matriz mitocondrial. Para o processo ocorrer, duas etapas são importantes. A primeira delas, 2 moléculas de acetil-CoA originam a molécula de acetoacetil-CoA. Essa reaçãa é catalisada pela tiolase. Vale destacar que essa reação no sentido oposto é a mesma encontrada na beta oxidação, ocorre o acúmulo de acetil-CoA essa reação irá no sentido de síntese. A segunda etapa ocorre entre a molécula de acetoacetil-CoA com uma terceira molécula de acetil-CoA e forma o composto HMG- CoA, reação catalisada pela HMG-CoA Sintase. Posteriormente ocorre a clivagem desse composto pela HMGCoA Liase formando então acetoacetato e acetil-CoA. O acetoacetato pode ou não ser convertido em beta hidroxibutirato, por ação da enzima beta OH butirato desidrogenase ou ainda sofrer descarboxilação espontânea e originar acetona .Esses corpos cetônicos que são hidrossulúveis são liberados para corrente sanguínea e o acetoacetato e beta hidroxibutirato podem ser utilizados como fonte de energia extra hepático. Utilização de corpos cetônicos pelos tecidos Principalmente o tecido muscular utiliza essa fonte de energia. Ele possui a enzima beta acetoacil-CoA transferase que catalisa a reação de transferência da CoA de uma molécula de succinil-CoA para o acetoacetato formando os compostos acetoacetilCoA e succinato. O acetoacetil-CoA através da tiolase libera acetil-CoA que será utilizado no Ciclo de Krebs. O beta-hidroxibutirato pode ser utilizado quando ocorre a sua conversão prévia para acetoacetato. Essa reação ocorre através da enzima betahidroxibutirato desidrogenase. Em situações onde a produção de corpos cetônicos é alta, como por exemplo o jejum prolongado e o diabetes descompensado, o cérebro também pode utilizar como fonte de energia. A alta concentração desses compostos ativa a enzima monocarboxilato trasnlocase que permite a entrada desses corpos no tecido nervoso. É importante compreender que a produção de corpos cetônicos é anormalmente alta quando a lipólise não é acompanhada pela degradação de carboidratos. Em situações drásticas como as já citadas, ocorre a diminuição de oxalacetato, pois não tem mais piruvato oriundo da via glicolítica e no tecido hepático a via da gliconeogênse consome ainda mais esse oxalacetato. A baixa concentração de oxalacetato faz com que a via de oxidaçãodo acetil-CoA diminua drasticamente e assim o acetil-CoA se acumula e se condensa formando os corpos cetônicos. Quando a produção é muito alta pode levar ao quadro de cetose com cetonemia e cetonúria presentes. Outra particularidade e a eliminação do excesso da acetona o que leva a um hálito com odor característico. A consequência mais danosa é a formação do quadro de cetoacidose o que pode levar um indivíduo a morte. É o que ocorre muitas vezes no paciente com diabetes descompensado. o que ocorre muitas vezes no paciente com diabetes descompensado seus 27 átomos de carbono são oriundos do mesmo. A síntese de colesterol ocorre resumidamente em 4 estágios: • Condensação de três unidades de acetato formando o mevalonato. • Conversão de mevalonato em isopreno ativados. • Polimerização das seis unidades de isopreno com 5 carbonos formando o esqualeno linear com 30 carbonos. • Ciclização para formar 4 anéis com núcleo esteroide com cerca de 19 reações para formar o colesterol. Estágio 1 Duas moléculas de acetil CoA se unem formando o acetoacetil CoA reação catalisada pela Acetil-CoA acetil transferase, o acetoacetil CoA se condensa a uma terceira molécula de acetil CoA formando o HMG CoA, reação catalisada pela HMG CoA Sintase. Posteriormente o HMG CoA é reduzido formando mevalonato. Nessa reação ocorre a oxidação de dois NADP e quem catalisa tal reação é a HMG CoA Redutase. Estágio 2 O fosfato de um ATP é transferido para o carbono 5 do mevalonato formando o 5-fosfomevalonato, posteriormente um novo fosfato é transferido as custas de mais um ATP formando o 5- Pirofosfomevalonato e por fim um fosfato é transferido as custas de um terceiro ATP formando o 3-fosfo-5-pirofosfomevalonato. Tal molécula é descarboxilada e também ocorre a retirada de um fosfato originado o isopentenilpirofosfato. O isopentenil- pirofosfato sofre isomerização e forma o dimetilalilpirofosfato. Vale destacar que esses dois últimos são os isoprenos ativados. Estágio 3 Os dois isoprenos ativados se condensam formando o geranil- pirofosfato que por sua vez é condensado com mais um isopreno ativado que no caso é o isopentenilpirofosfato, originando o farnesil- pirofosfato. Em seguida ocorre a união de 2 moléculas de farnesil- pirofosfato e forma o Esqualeno que apresenta 30 átomos de carbono. Estágio 4 O esqualeno através da esqualeno monoxigenase recebe um átomo de oxigênio do O2, formando o esqualeno-2,3-epóxido, o outro átamo de oxigênio é reduzido pelo NAPH originando água. O esqualeno-2,3-epóxido sofre ação da cilase levando a formação do lanosterol que sofrerá cerca de 20 reações formando enfim o colesterol. Transporte de lipídeos O lipídio é uma molécula apolar, sendo que o plasma sanguíneo apresenta uma grande quantidade de água (polar). Portanto, o processo de transporte deve ser viável para superar essa incompatibilidade entre lipídios apolares e polaridade do plasma. Essa viabilidade é assegurada pelas lipoproteínas. Essas lipoproteínas garantem não só o transporte de lipídios pelo plasma, como também a entrada desses compostos na célula, uma vez que essas lipoproteínas interagem com receptores de membrana plasmática das células. Biossíntese de colesterol O colesterol é um importante lipídio que é um dos componentes da membrana plasmática, tendo a função de ser um dos responsáveis por modular sua fluidez além de ser precursor dos hormônios esteroides, sais biliares e da vitamina D. Essa molécula pode ter origem endógena (sintetizada principalmente no fígado) e exógena (através da alimentação). O colesterol é formado a partir de Acetil CoA e todos os seus 27 átomos de carbono são oriundos do mesmo. A síntese de colesterol ocorre resumidamente em 4 estágios: • Condensação de três unidades de acetato formando o mevalonato. • Conversão de mevalonato em isopreno ativados. • Polimerização das seis unidades de isopreno com 5 carbonos formando o esqualeno linear com 30 carbonos. • Ciclização para formar 4 anéis com núcleo esteroide com cerca de 19 reações para formar o colesterol. Essa é uma representação de uma lipoproteína. Nela, podem ser encontrado colesterol, fosfolipídio, éster de colesterol, triacilglicerol e apolipoproteína (porção proteica da lipoproteína). Essa apolipoproteína apresenta diversas funções, a ApoC-II ativa lipase lipoproteica (enzima que degrada triglicerídeo em ácido graxo e glicerol), ApoC-III inibe lipase lipoproteica, ApoB-48 presente nos quilomícrons atuam no transporte/depuração de colesterol. Os lipídios (triglicerídio) são digeridos e absorvidos pelos enterócitos. Os enterócitos ressintetizam o lipídio e o realoca dentro de uma lipoproteína chamada de quilomicron. O quilomicron sai dos enterócitos e caem nos vasos linfáticos. Desses vasos linfáticos, os quilomicrons chegam ao sangue. Esse quilomicron no sangue sofre ação de lipases, perdendo ácidos graxos para os tecidos (muscular, adiposo). Se o quilomicron perde lipídios, sua densidade acaba aumentando, de modo que o que era quilomicron vira remanescente de quilomicron, já que ele perdeu gordura por distribuir ácidos graxos para os tecidos. Esses remanescente chegam ao fígado, de modo que nesse órgão, esse remanescente é degradado. Quando degradado, os lipídios encontrados nesse remanescente de quilomicron são disponibilizados. O fígado incorpora esses lipídios e produz uma outra lipoproteína chamada de VLDL a partir de colesterol. Esse VLDL sai do fígado e cai no sangue. Na corrente sanguínea, esse VLDL sofre ação de lipases, diminuindo ainda mais a quantidade de triglicerídios, transformando-o em IDL. Esses ácidos graxos provenientes das ações das lipases no VLDL é distribuído pelo corpo novamente. Assim como ocorre com o quilimícrons e VLDL, o IDL sofre ação de lipases e perde ainda mais triglicerídio, ácidos graxos. Sob ação dessas lipases, o IDL se transforma em LDL. Por apresentar uma quantidade menor de triglicerídios, o LDL já é capaz de distribuir colesterol para tecidos, como glândulas suprarrenais, gônadas, músculo, tecido adiposo. Esse LDL também pode começar a se acumular no interior da túnica íntima dos vasos sanguíneos. O LDL é a principal lipoproteína que se acumula entre a túnica íntima e a túnica média, iniciando o processo de ateroscleroma (placas de ateroma). Em função dessa deposição, ele acaba sendo fagocitado por macrófagos, os quais, quando repletos de LDL, passam a ser chamados de células espumosas. O LDL retorna ao fígado por receptores de LDL, disponibilizando colesterol. O fígado tem a capacidade de utilizar esse colesterol para produzir HDL. Esse HDL consegue retirar o colesterol que se deposita no interior dos vasos sanguíneos, por isso sendo chamado de colesterol bom. Esse HDL retorna ao fígado e disponibiliza colesterol ao fígado, o qual pode ser usado para a formação de VLDL, HDL, sais biliares na via êntero-hepática. OBS: quanto maior a quantidade de lipídios, menor é a densidade da lipoproteína. Embora o HDL seja conhecido como lipoproteína de alta densidade, a quantidade de lipídios é menor que na lipoproteína de baixa densidade (LDL).
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