AULA 5 METABOLISMO LIPIDEOS FINAL

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METABOLISMO DE LIPÍDIOS
Profa.Dra. Bernadete Medeiros
Conceitos
ÓLEOS & GORDURAS
Óleos: predominam glicerídeos de ácidos insaturados e são líquidos na temperatura ambiente 
Gorduras : predominam glicerídeos de ácidos saturados, são sólidas, semi-sólidas.
Azeite : óleos extraídos da polpa dos frutos
 EX: Azeite de Oliva e Dendê
ÓLEOS & GORDURAS
No Brasil, o Conselho Nacional de Normas e Padrões para Alimentos 
(CNNPA resolução n◦ 20/77), define a temperatura de 20 ◦C como limite inferior para o Ponto de fusão das gorduras, classificando como óleo quando o ponto de fusão situa-se abaixo de tal temperatura. (VISENTTAINER e FRANCO, 2006)
COMPOSIÇÃO APROXIMADA DE GORDURA ANIMAL E ÓLEO VEGETAL
TRIACILGLICERÓIS 
LIPASES
Lipase é o nome genérico para um grupo de enzimas pertencentes à classe das hidrolases (E.C.3.1) e que atuam sobre ligações éster.
O sítio ativo das lipases é composto, geralmente, pela tríade catalítica serina-histidina-asparato/glutamato (Ser-His-Asp/GLU).
 O sítio ativo destas enzimas é recoberto por uma “tampa” hidrofóbica, que ao interagir com a interface lipídeo/água sofre uma mudança conformacional, expondo o sítio ativo.
LIPASE
Possibilidade de explorar essa característica no processo de imobilização.
Hidrofóbica 
Hidrofílica
Aumento da superfície hidrofóbica
Forma aberta
Forma fechada
Fonte: Bezzine et al, 1998. 
FONTES DE LIPASES COMERCIAIS:
 Claude Bernard descobriu a possibilidade de obtenção de lipases a partir de pâncreas de animais  grandes dificuldades de obtenção.
 Atualmente estas enzimas possuem várias origens:
 Animais;
 Plantas;
 Bactérias;
 Fungos.
LIPASES
APLICAÇÕES INDUSTRIAIS
 Alta especificidade;
 Efluentes gerados com menor impacto ambiental;
 Baixo custo energético;
 São moléculas biodegradáveis.
INOVAÇÃO
ENZIMAS
BIOECONOMIA
Desenvolvimento sustentável  Tecnologia limpa e eficiente:
Lipases
Glicerol éster hidrolases ( EC 3.1.1.3 ) 
H2C
O
-O
CO
CO
R1
R1
3
H2O
HC OH
H2C OH
HC
O
CO
R2
H2C
O
CO
R3
+
+
Glicerol
-O
CO
R2
-O
CO
R3
H2C OH
+
3
H+
Triacilgliceróis
Ácidos graxos
Células animais, vegetais ou microbianas
pH
Temperatura
Introdução
Lipases microbianas
Fácil obtenção
Maior estabilidade
Maior especificidade
Maior enatiosseletividade
15
Lipases microbianas
Introdução
BIODIESEL
Matérias-primas lipídicas para a produção de biodiesel no Brasil
Fonte: ANP 2016
Representam 75% do custo total do biodiesel
19
 Matéria-prima do Biodiesel de primeira geração
Palma
Soja
Girassol
Colza
20
Andiroba
Babaçu
Pinhão-manso
Sebo bovino
Macaúba
Biodiesel de segunda geração
Coco
21
Biodiesel de terceira geração
Microalgas
Cianobactérias
Cultivo
22
Bio-combustíveis
Biodiesel 
Obtido pela reação de um lipídeo com um álcool na presença de um catalisador, para produzir ésteres e glicerol como subproduto.
Matéria-prima Lipídica 
Biodiesel
Síntese do Biodiesel
1,2-Diacilglicerol
Lipase 
Triacilglicerol
Lipase 
2-Monoacilglicerol
1,2-Diacilglicerol
2-Monoacilglicerol
Lipase 
1,2-Diacilglicerol
APLICAÇÃO DA LIPASE EM PROCESSOS BIOTECNOLÓGICOS.
Aromas.
Produção de ácidos graxos
Hidrólise sob alta pressão
Gordura flui em corrente ascendente
Água em contra corrente
Água
Gordura
Ácidos
Graxos
Água 
INDÚSTRIA DE DETERGENTES 
 O campo de aplicação das lipases mais importante comercialmente é a indústria de detergentes;
 Aproximadamente 1000 toneladas de lipases são adicionadas a 13 bilhões de toneladas de detergentes, a cada ano.
VANTAGENS :
 Reduz tempo e temperatura de lavagem; 
 Alta eficiência na remoção de manchas;
 Biodegradável.
 
 LIPASES  São capazes de reconhecer moléculas quirais e atuam, preferencialmente, em um dos isômeros de uma mistura racêmica. 
Aplicação da propriedade enantiosseletiva da lipase:
Aplicação das lipases em diagnóstico clínico:
Dosagem de triglicerídeos
 Utilidade diagnóstica: sua avaliação é essencial no diagnóstico das patologias pancreáticas. 
 Seus níveis estão aumentados em pacientes com pancreatite aguda e recorrente, pseudocisto pancreático, carcinoma de pâncreas e obstrução dos ductos pancreáticos.
INDÚSTRIA FARMACÊUTICA 
 A molécula de óleo vegetal é formada por três ésteres ligados a uma molécula de glicerina  TRIGLICÍDEO 
Processo para transformação do óleo vegetal em biodiesel é a TRANSESTERIFICAÇÃO - Separação da glicerina do óleo vegetal, trocando o glicerol por outro álcool simples  óleo mais fino e reduzida viscosidade.
FINAL DO PROCESSO OBTÉM-SE:
 GLICERINA  Usada por indústrias farmacêuticas, de cosméticos e explosivos; 
 BIODIESEL  Combustível renovável alternativo.
PRODUÇÃO DE BIODIESEL 
LIPASE EM CREME FACIAL:
Função  Hidrolisa os lipídeos em ácidos graxos e glicerol, tornando-os solúveis em água, facilitando a remoção de oleosidade durante a lavagem facial.
Função: Retiram o excesso da oleosidade capilar, auxiliando a remoção de lipídeos durante a lavagem dos cabelos.
LIPASE EM SHAMPOO CAPILAR:
INDÚSTRIA DE COSMÉTICOS
 Resinas, constituídas em grande parte por ceras e triglicerídeos, e que causam problemas na manufatura de polpa e papel, pode ser removido com o auxílio de lipases.
BENEFÍCIOS: 
 Diminuem as manchas nas folhas de papel;
 Aumento da força do papel; 
 Diminuem o custo na limpeza das máquinas; 
 Uso de madeira na fase mais imatura.
INDÚSTRIA DE POLPA E PAPEL
TRATAMENTO DE EFLUENTES 
POLÍTICA NACIONAL DE RECURSOS HÍDRICOS - Lei federal n°9.433: Trata da cobrança pelo uso de corpos d’água para lançamentos de despejos de forma geral.
 Águas residuárias contendo elevados teores de lipídeos  laticínios, matadouros e avículas, enlatados, extração de óleos entre outros.
 DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO É EXTREMAMENTE ALTA
 Interferem negativamente nos sistemas de tratamento de efluentes:
 Bactérias possuem baixo consumo de AGCL.
 Acúmulo do gás Hidrogênio  TOXICIDADE a microrganismos acetogênicos e metanogênicos
O mercado mundial para compostos de aroma está avaliado em U$ 3 bilhões;
Devido à complexidade de muitos aromas naturais, tanto em relação à composição como estrutura química individual  produção por via enzimática;
Adicionalmente, aromas produzidos por via biotecnologica podem ser caracterizados como "naturais“ ou "idênticos ao natural"  preferidos pelo mercado consumidor.
PRODUÇÃO DE AROMAS
METABOLISMO DE LIPÍDIOS
LIPÍDIOS DE AMENDOIM, AZEITONAS E MILHO.
Várias fosfolipases hidrolisam fosfoacilgliceróis. São denominadas de A1, A2, C e D. 
O sítio de ação estão indicados na figura.
METABOLISMO DE LIPÍDIOS
A β-oxidação de ácido graxo saturado e com número par de átomos de carbono;
A β-oxidação de ácido graxo saturado com número ímpar de átomos de carbono e produz propionil-CoA, que é convertido em succinil-CoA;
Oxidação de ácidos graxos insaturados .
OXIDAÇÃO DOS LIPÍDIOS
Os lipídios são compostos mais reduzidos do que os carboidratos. A oxidação dos lipídios e dos carboidratos apresentam rendimentos de 9Kcal e 4 Kcal/g, respectivamente. 
METABOLISMO DO TRIACILGLICERÓIS
DEGRADAÇÃO DE TRIACILGLICERÓIS
A degradação dos lipídeos está relacionada com a síntese e atividade das lipases (HIDROLASE). A enzima catalisa a remoção de um ácido graxo do triacilglicerol e outras lipases completam o processo de hidrólise de dois triacilgliceróis a glicerol e ácidos graxos.
No citosol o glicerol é convertido em glicerol 3-fosfato, em seguida a diidroxiacetona fosfato um intermediário da glicólise. As reações são catalisadas por glicerol quinase e glicerol 3-fosfato desidrogenase, respectivamente . 
O glicerol é convertido em glicerol 3-fosfato, em seguida a diidroxiacetona fosfato que é um intermediário da
GLICÓLISE.
PIRUVATO PARA Acetil-CoA E O CICLO DE KREBS
Diagrama das oxidações dos carboidratos, ácidos graxos e amino ácidos.
O rendimento em ATP no metabolismo do GLICEROL. Envolve a glicólise, transformação de piruvato em acetil-CoA e Ciclo de Krebs 
 RENDIMENTO EM ATP
 METABOLISMO ATP
 GLICÓLISE
 Fosforilação ao nível do substrato 2
 1 NADH.H+ 3
 PIRUVATO A Acetil-CoA
 1 NADH.H+ 3 
 CICLO DE KREBS
 3 NADH.H+ 9
 1 FADH2 2
 1 GTP 1 TOTAL: 20 ATP 
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DEGRADAÇÃO 
DE ÁCIDOS GRAXOS
COENZIMA A é carreador de unidade ACETIL
A β-oxidação de ácido graxo saturado e com número par de átomos de carbono.
MECANISMOS DE DEGRADAÇÃO DOS ÁCIDOS GRAXOS
A oxidação dos ácidos graxos ocorrem em três etapas bem definidas:
 1. ATIVAÇÃO DA MOLECULA DO ÁCIDO GRAXO.
 GASTO DE 2 ATP.
 2. TRANSPORTE DO ÁCIDO GRAXO ATRAVÉS DA MEMBRANA INTERNA PARA A MATRIZ DA MITOCÔNDRIA
 3. β-OXIDAÇÃO DO ÁCIDO GRAXO PARA Acetil-CoA (). 
ATIVAÇÃO DO ÁCIDO GRAXO
O ácido graxo é convertido
 em uma forma ativada denominada
 Acil-CoA. A Reação é catalisada 
 por Acil-CoA síntetase que está 
 associada a membrana 
 externa da mitocôndria.
 
A MEMBRANA INTERNA DA MITOCÔNDRIA É IMPERMEÁVEL A Acil-CoA, QUE SE LIGA A CARNITINA , PARA TER ACESSO A MATRIZ
TRANSPORTE DO GRUPO ACILA PARA MATRIZ DA MITOCÔNDRIA
A membrana interna da mitocôndria é impermeável a acil-CoA. Mas a carnitina faz o transporte do grupo acila. Existem duas isoformas da CARNITINA-ACIL TRANSFERASE.
1.Na fase externa da membrana, a CARNITINA ACIL TRANSFERASE I transfere o grupo acila para a CARNITINA;
2. Acil-carnitina é transportada através da membrana interna, por uma translocase específica;
3.Na matriz mitocondrial a CARNITINA-ACIL TRANSFERASE II doa o GRUPO ACILA para coenzima A, liberando a CARNITINA.
A CARNITINA retorna ao citosol pela mesma TRANSLOCASE.
 O GRUPO ACILA DOS ÁCIDOS GRAXOS ATINGE A MATRIZ DA MITOCÔNDRIA, ONDE OCORRE A β-OXIDAÇÃO .
NA MATRIZ DA MITOCÔNDRIA O Acil-CoA é OXIDADO POR UMA VIA CONHECIDA POR β-OXIDAÇÃO DO ÁCIDO GRAXO OU CICLO DE LYNEM
β-OXIDAÇÃO DO ÁCIDO GRAXO
Acil-CoA é oxidado a acetil-CoA e produz FADH2 e NADH. H+
ATENÇÃO.
A enzima tiolase catalisa a clivagem da β-cetoacil-CoA. Nessa reação é necessária uma molécula de CoA-SH. Os produtos são Acetil-CoA (vai para o ciclo de Krebs) e uma molécula de Acil-CoA com DOIS CARBONOS a menos do que a MOLÉCULA ORIGINAL.
REAÇÕES DA β-OXIDAÇÃO DOS ÁCIDOS GRAXOS.
A OXIDAÇÃO COMPLETA DO ÁCIDO PALMÍTICO (C 16) 
PRODUZ 131 ATP
 RENDIMENTO EM ATP NA OXIDAÇÃO DO ÁCIDO PALMÍTICO
Do total de 131 ATP formado deve ser descontado o gasto inicial na reação de ativação do ácido graxo, onde há conversão de ATP a AMP + 2Pi. Portanto, consumo de duas ligações ricas em energia, o que equivale a um gasto de 2 ATP.
Portanto o rendimento final da oxidação do ÁCIDO PALMÍTICO é de 129 ATP 
BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
1. Anita Marzzoco e Bayardo B. Torres. Bioquímica Básica. Guanabara Koogan, 2007.
2. Mary K. Campbell e Shawn O. Farrell. Bioquímica. Thomson Learning Edições Ltda, 2008.