Oxidação de Ácidos Graxos e Beta Oxidação

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 Oxidação de Ácidos Graxos e Beta Oxidação 
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Triacilgliceróis
Os triacilgliceróis possuem uma massa 100 vezes maior do que glicogênio hepático. São insolúveis em 
água e, assim, podem ser acumulados sob a forma anidra em grandes quantidades, sem causar danos 
osmóticos para as células.
São compostos mais reduzidos do que os carboidratos, ou seja, a sua oxidação representa um 
rendimento maior. A oxidação de carboidratos produz, em média, 2,5 vezes menos energia do que a 
oxidação de lipídeos.
Exemplo: Considerando que os carboidratos fazem ligações de hidrogênio com a água: 1g de glicogênio 
absorve 3g de água. Assim, 37,5 kg de glicogênio adsorveriam 112,5 kg de água. Então, para ter uma 
reserva de glicogênio que rendesse a mesma coisa do que 15 kg de triacilgliceróis, o indivíduo pesaria 
150 kg. 
Essas reservas ficam localizadas, especialmente, no citosol das células que compõe o tecido adiposo 
branco. A leptina, adiponectina e resistina são exemplos de hormônios peptídicos, também conhecidos 
como adipocinas, que são produzidos nessas células.
A hidrólise completa dos triacilgliceróis em ácidos graxos e glicerol resulta da ação de três enzimas. São 
elas: 
• a lipase de triacilglicerol do adiposo: catalisa a hidrólise do triacilglicerol em ácido graxo e 
diacilglicerol;
• a lipase hormônio sensível: remove o outro ácido graxo do diacilglicerol que se transforma em 
monoacilglicerol;
• a monacilglicerol lipase: atua formando glicerol e ácido graxo.
O glicerol é pouco reaproveitado pelos adipócitos e assim são liberados na circulação. Em tecidos 
como fígado e rim, o glicerol pode ser convertido a glicerol-3-fosfato pela enzima glicerol quinase e, 
posteriormente, ser transformado em di-hidroacetona fosfato, um intermediário da glicólise ou da 
gliconeogênese. 
Ácidos Graxos
Os ácidos graxos liberados dos adipócitos são transportados para o sangue ligados à albumina e 
utilizados como fonte de energia pelos tecidos, incluindo fígado e músculos. O tecido nervoso e as 
hemácias não utilizam essa fonte de energia. Eles necessitam exclusivamente de glicose.
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.
A membrana interna da mitocôndria é impermeável à 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 grupos 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.
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O ácido graxo será oxidado dentro da mitocôndria. A oxidação do acil-CoA presente na matriz é 
denominada de 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, o acil-CoA será encurtado de dois carbonos por vez, que 
vão sendo liberados na forma de acetil-CoA e podem ser utilizados, por exemplo, pelo ciclo de Krebs.
1ª reação: oxidação da acil-CoA a uma enoil-CoA à custa da conversão de FAD a FADH
2
. Essa é uma 
reação irreversível e é catalisada pela enzima acil-CoA desidrogenase.
2ª reação: ocorre a hidratação da ligação dupla, produzindo um isômero L de uma beta hidroxiacil-CoA. 
Essa etapa é catalisada pela enzima enoil-CoA hidratase.
3ª reação: ocorre a oxidação de grupo hidroxila a carbonila, resultando em uma beta-cetoacil-CoA e 
NAD reduzido. Essa etapa é catalisada pela enzima beta hidroxiacil-CoA desidrogenase.
4ª reação: ocorre a cisão da beta cetoacil-CoA por uma reação com uma molécula de coenzima A 
formando o acetil-CoA e uma acil-CoA com dois carbonos a menos.
É importante destacar que o acil-CoA será totalmente convertido a acetil-CoA pela ação da enzima 
tiolase.
A oxidação completa de um ácido graxo exigirá uma cooperação entre a beta oxidação e o ciclo de 
Krebs, que irá oxida o acetil-CoA em CO
2
. 
Associação da molécula de acil-CoA a carnitina
Como os grupos acil são transportados para a mitocôndria
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A cada volta da beta oxidação há produção de 1 FADH
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 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 oxidação nessa via. Ao todo, o ácido palmítico originará 8 moléculas de acetil-CoA e essas poderão 
ser utilizadas no ciclo de Krebs. 
Uma molécula de glicose origina duas de piruvato, que vão se transformar 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 129 ATP.
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 Oxidação de Ácidos Graxos e Beta Oxidação.
 EXERCÍCIOS.
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1. (ENADE 2011) Peróxidos, ácidos graxos 
trans, aminas heterocíclicas ehidrocarbonetos 
aromáticos policíclicos são algumas 
dassubstâncias tóxicas produzidas durante o 
processamentodo alimento.
Essas substâncias se formam a partir de reações 
químicasou processos químicos como:
a) cura e defumação.
b) pirólise de aminoácidos e frio.
c) hidrogenação de gorduras e cura.
d) defumação e hidrogenação de proteínas.
e) oxidação de lipídios e pirólise de aminoácidos.
2. Por que quando estamos em jejum, os ácidos 
graxos podem sofrer β-oxidação?
3. Como é o mecanismo de mobilização de 
triacilgliceróis armazenados para funcionarem 
como combustível? O que acontece com o glicerol 
da molécula?
 
4. Cite e explique os 4 passos do processo de 
beta-oxidação dos ácidos graxos saturados?
 
5. Quantos ATPs são formados pela remoção de 
cada unidade de dois carbonos do Acil-CoA-graxo 
inicial? Explique.
 
6. De que maneiras a disponibilidade de 
oxaloacetato determina a via metabólica que será 
tomada pelo acetil-CoA na mitocôndia hepática?
 
7. Como a produção de corpos cetônicos pelo 
fígado permite a oxidação continuada de ácidos 
graxos, mesmo com uma oxidação mínima de 
Acetil-CoA?
 
8. Dê o saldo final de ATPs produzidos na β 
-oxidação, a partir do palmitol (ácido graxo 
saturado).
 questão resolvida na aula
 questão enade
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9. Explique como a conversão do piruvato em 
Acetil-CoA é regulada.
 
10. Qual a principal função intracelular da 
carnitina?
 
11. (Fiocruz-2006) A deficiência em carnitina causa 
uma série de sintomas clínicos que vão desde 
cãibras recorrentes até fraqueza severa, podendo 
levar a morte. A via metabólica diretamente 
comprometida em quadros de deficiência de 
carnitina é:
a) Degradação de glicogênio;
b) Síntese de glicogênio;
c) Síntese de ácidos graxos;
d) Formação de corpos cetônicos;
e) β-oxidação de ácidos graxos.
12. Um paciente diabético tipo 1 encontra-se 
com quadro de cetoacidose diabética. Explique 
por que o organismo com essa patologia produz 
grandes quantidades de corpos cetônicos?
 gabarito.
Resposta da Questão 1: [E]
Resposta da Questão 2: (imagem)
Resposta da Questão 3: 
O tecido adiposo é formado principalmente por 
triacilgliceróis. Durante o jejum, exercício vigoroso 
e em resposta ao estresse, os triacilgliceróis são 
hidrolisados em ácidos graxose glicerol pela 
ação da lipase hormônio-sensível. Os hormônios 
adrenalina e glucagon ativam a adenilil-ciclase na 
membrana plasmática dos adipócitos. A adenilil-
ciclase transforma ATP em AMP cíclico. A proteína 
– cinase dependente de AMPc, fosforila e, assim, 
ativa a lipase. Os triacilgliceróis são hidrolizados 
em ácidos graxos e glicerol. Elevados teores de 
glicose e de insulina exercem atividades opostas, 
acumulando triacilgliceróis no tecido adiposo.
Resposta da Questão 4: 
Elétrons são retirados do carbono beta e 
repassados para transportadores de elétrons 
(FAD e NAD). Os elétrons são retirados em dois 
passos de desidrogenação intercalados por um 
passo de hidratação. Um último passo é catalisado 
pela tiolase que incorpora uma coenzima A ao 
ácido graxo, hidrolisando a molécula para liberar 
um acetil-CoA e o acil-CoA graxo restante com 
dois carbonos a menos. Assim, o acetil-CoA é 
incorporado ao ciclo de krebs e o acil-CoA graxo 
reinicia o ciclo da beta-oxidação: oxiredução FAD, 
hidratação, oxiredução NAD, até ser inteiramente 
convertido em acetil-CoA.
Resposta da Questão 5: No primeiro estágio, 
beta oxidação, os ácidos graxos sofrem a remoção 
oxidativa de sucessivas unidades de dois átomos 
de carbono na forma de acetil começando pela 
extremidade carboxila da cadeia do ácido graxo.
Resposta da Questão 6: 
A falta de oxaloacetato, em geral ocorrida durante 
o jejum, induz a produção de corpos cetônicos 
a partir do acetil-CoA. Quando estamos no 
estado alimentado, o fluxo de glicose através da 
via glicolítica, dá origem a muito piruvato. Este 
piruvato, além de ser oxidado a acetil-CoA na 
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mitocôndria, pode também, por estímulo de acetil-
Coa, ser carboxilado formando oxaloacetato. Estes 
dois produtos do piruvato, oxaloacetato e acetil 
(o da CoA) se condensam produziondo citrato e 
iniciando o ciclo de Krebs. Em situações de jejum, 
não há glicose disponível nas células hepáticas e 
muito acetil-CoA é produzido pela β-oxidação. 
Ao mesmo tempo, oxaloacetato é drenado da 
mitocôndria para fazer gliconeogênese. Este 
excesso de acetil-CoA, juntamente com a falta de 
oxaloacetato, promovem, então a transformação 
de acetilCoA em corpos cetônicos.
Resposta da Questão 7: 
A produção e a exportação dos corpos cetônicos 
pelo fígado permitem a oxidação continuada dos 
ácidos graxos, mesmo com uma mínima oxidação 
do acetil-CoA a nível hepático. Isso ocorre, por 
exemplo, quando os intermediários do ácido 
cítrico estão empregados para a síntese de 
glicose, através da gliconeogênese, a oxidação dos 
intermediários do ciclo do ácido cítrico diminui e o 
mesmo ocorre com a oxidação do acetil-CoA. Além 
disso, o fígado possui uma quantidade limitada 
de coenzima A e, quando a maior parte dela está 
ligada nas moléculas do acetil-CoA, a β -oxidação 
dos ácidos graxos é reduzida de velocidade 
devido à falta desta coenzima livre. A produção 
e a exportação dos corpos cetônicos liberam a 
coenzima A, permitindo que a oxidação dos ácidos 
graxos continue.
Resposta da Questão 8: 
Uma grande quantidade de energia é produzida 
pela β -oxidação. Por exemplo, a oxidação de uma 
molécula de pamitol-CoA produz 8 acetil-CoA, 7 
FADH
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, que podem produzir 131 ATPs, entretanto, 
a ativação do ácido graxo utiliza 2 ATPs. Então o 
balanço final resulta em 129 ATPs a partir de 
palmitato.
Resposta da Questão 9: 
O piruvato é convertido a Acetil-CoA através de 
uma descarboxiação oxiadativa. Um complexo 
enzimático denominado piruvato desidrogenase 
catalisa a formação de Acetil-CoA a partir do 
piruvato. Essa reação é irreversível e ocorre em 
quatro etapas sequencias. As reações envolvidas 
na conversão do piruvato em acetil-CoA, é uma 
reação para a qual convergem diversas vias, tanto 
catabólicas como anabólicas. Isso implica em um 
controle rígido e altamente elaborado ao qual a 
piruvato desidrogenase está sujeita. Esse controle 
ocorre por modificação covalente reversível 
(fosforilação/desfosforilação) da subunidade E1 
da enzima (provocada pela ativação da enzima 
PKA) e controle alostérico através da inibição 
exercido por NADH e Acetil-CoA. Outra enzima, 
a piruvato carboxilase converte o piruvato em 
oxalacetato etapa inicial da gliconeogênese. 
Em resumo, em situações onde ocorre uma 
alta concentração de acetil-CoA produzido pela 
β-oxidação modulará positivamente a piruvato 
carboxilase e negativamente o complexo piruvato 
desidrogenase.
Resposta da Questão 10: 
A carnitina é um complexo proteico presente em 
todas as mitocôndrias do corpo. Este composto 
de aminoácidos tem recebido atenção por ser um 
dos responsáveis pela oxidação lipídica de modo 
que tem sido vendido como um fat burner. Para 
que os ácidos graxos de cadeia longa atravessem 
a membrana mitocondrial para serem oxidados, 
há o auxílio da carnitina-palmitoil transferase, 
cuja concentração pode ser manipulada pela 
suplementação de carnitina.
Resposta da Questão 11: [E]
Resposta da Questão 12: 
Um paciente diabético tipo 1 não produz a insulina 
e assim a concentração de glicose sanguínea é 
alta pois parte desse carboidrato não consegue 
ser transportado para dentro das células. Nesse 
caso, o organismo se comporta mimetizando 
uma situação de jejum prolongado ativando 
principalmente vias catabólicas como a lipólise, 
proteólise e glicogenólise. Nessa situação a 
gliconeogênese também estará ativa. 
Com a lipólise, a β-oxidação estará ocorrendo bem 
como a consequente liberação de acetil-CoA. Esse 
acúmulo de acetil-CoA modula negativamente 
o complexo enzimático piruvato desidrogenase 
evitando que o piruvato internalizado na 
mitocôndria hepática seja convertido em acetil-
CoA e ativa a enzima piruvato carboxilase 
que converterá esse piruvato em oxalacetato, 
ativando a gliconeogênese. A consequência disso 
é que o oxalacetato estará sendo consumido na 
gliconeogênese e assim o acetil-CoA será deslocado 
para a via da síntese de corpos cetônicos. Se o 
paciente não fizer uso da insulina exógena, esse 
processo continuará e poderá levar o indivíudo 
para um quadro conhecido como cetoacidose 
diabética.