BIOSSÍNTESE DE LIPÍDIOS

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BIOSSÍNTESE
DE LIPÍDIOS
II. Biossíntese de triacilgliceróis
I. Biossíntese de ácidos graxos
III. Biossíntese do Colesterol
Lipídios possuem importantes funções: 
 - forma de armazenamento, 
 - constituintes de membranas celulares,
 - pigmentos, 
 - cofatores,
 - transportadores de elétrons, 
 - hormônios sexuais, 
 - mensageiros secundários. 
I. BIOSSÍNTESE DOS ÁCIDOS GRAXOS
- biossíntese e oxidação ocorrem por vias totalmente diferentes, enzimas diferentes e em compartimentos distintos da célula.
Exemplo a ser usado: palmitato (16:0)
 H3C – (CH2)14 – COO-
1) Síntese de Malonil-CoA
2) O processo biossintético
- ocorre em dois passos:
Malonil-CoA é sintetizado a partir de Acetil-CoA pela ação da Acetil-CoA carboxilase. Como atua esta enzima?
1) Em uma reação dependente de ATP, a biotina carboxilase ativa CO2 (como HCO3-) pela sua ligação ao nitrogênio do anel biotina da proteína carreadora
2) A biotina flexível transfere o CO2 ativado da biotina carboxilase para o sítio da transcarboxilase.
3) A transcarboxilase transfere o CO2 ativado para uma molécula de Acetil-CoA, formando Malonil-CoA
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Primeiro Passo: Reação da acetil-CoA carboxilase
- Ocorre formação irreversível de Malonil-CoA a partir de Acetil-CoA
Segundo Passo: O processo biossintético
- reações são catalisadas por um complexo multienzimático denominado ácido graxo sintase (não usa ATP ou outro nucleotídeo como fonte de energia) 
- este complexo apresenta estrutura e localização celular diferente nas espécies vivas. 
AGSII - Sete atividades em sete polipeptídeos
AGSI - Sete atividades em dois polipeptídeos, as subunidades α (3 atividades e β (4 atividades)
AGSI - Sete atividades em um polipeptídeo
- as enzimas que constituem a ácido graxo sintase agem em conjunto para catalisar a formação de ácidos graxos a partir de acetil-CoA e malonil-CoA.
A AGSI leva a um único produto, o palmitato. 
A AGSII pode levar a uma variedade de produtos, incluindo ácidos graxos saturados de vários comprimentos, ácidos graxos insaturados e ramificados.
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- a ácido graxo sintase contém uma proteína transportadora de grupos acila (ACP) que possui o grupo prostético 4’-fosfopantoteína. 
Qual a função do grupo prostético 4’-fosfopantoteína? 
- funciona como um braço longo flexível, segurando a cadeia de ácido graxo em crescimento na superfície do complexo da ácido graxo sintase e transportando os intermediários das reações de um sítio para outro. 
- é neste braço que o malonil-CoA se mantém ligado. 
- a transferência do grupo malonil para este braço é catalisada pela malonil-CoA-ACP transferase (MT).
Como o grupo acetil-CoA é transportado na ácido graxo sintase?
- é ligado ao braço curto (cadeia lateral de cisteína: Cys-SH) da -cetoacil-ACP sintase (KS). 
- esta reação é catalisada pela acetil-CoA-ACP transacetilase (AT). 
Processo global da síntese do palmitato.
- A cadeia acila graxo cresce em unidades de dois carbonos doadas pelo malonato ativado, com perda de CO2 a cada adição.
- Após a adição de cada unidade de dois carbonos, reduções convertem a cadeia em crescimento em ácido graxo saturado.
A sequência de eventos que ocorre durante a síntese do ácido graxo
Prioritário: carregamento dos grupos tióis do complexo enzimático com Acetil-CoA 
(no braço curto, pela AT) 
e Malonil-CoA 
(no braço longo, pela MT)
Passo 1: Condensação (KS)
Passo 2: Redução do grupo carbonila (KR)
Passo 3: Desidratação (HD)
Passo 4: Redução da dupla ligação (ER)
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Outra visão da sequência de 4 passos que aumentam em dois carbonos a cadeia de acil-graxo em crescimento
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O processo global da síntese de palmitato
- sete ciclos de condensação e redução produzem o grupo palmitoil saturado com 16 carbonos, ainda ligado a ACP. 
- o palmitato é liberado por ação de uma atividade hidrolítica (Mecanismo desconhecido) presente na ácido graxo sintase 
Nas plantas, a atividade hidrolítica é realizada por tioesterases
FatA (10 a 16 carbonos)
FatB (18:1)
FatC (cadeia curta)
Balanço global da síntese do palmitato
7 acetil-CoA + 7 CO2 + 7 ATP  7 malonil-CoA + 7 ADP + 7 Pi 
acetil-CoA + 7 malonil-CoA + 14 NADPH + 14 H+  palmitato + 7 CO2 + 
 8 CoA + 14 NADP+ + 6 H2O 
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8 acetil-CoA + 7 ATP + 14 NADPH + 14 H+  palmitato + 7 ADP + 7 Pi
 + 8 CoA + 14 NADP+ + 6 H2O
 
Em resumo: 
A biossíntese de ácidos graxos requer acetil-CoA e o fornecimento de energia química em duas formas: o grupo de transferência potencial do ATP e a força redutora do NADPH. 
O ATP é necessário para ligar o CO2 ao acetil-CoA durante a síntese do malonil-CoA.
O NADPH é necessário para reduzir as duplas ligações. 
Mas, qual a origem do NADPH?
A localização sub-celular do metabolismo lipídico
Nos eucariotos, a ácido graxo sintase é citosólica ou plastidial. Isto segrega o processo biossintético (de característica redutiva) da degradação (de característica oxidativa). 
Geralmente, NADPH é transportador de elétrons para as reações anabólicas enquanto o NAD+ funciona nas reações catabólicas. 
No citosol: razão [NADPH/NADP+] é muito alta (75) 
 razão [NADH/NAD+] é muito baixa (0,0008). 
 Na mitocôndria: razão [NADH/NAD+] é muito mais alta que no citosol devido ao fluxo de elétrons provenientes dos processos oxidativos.
 Portanto: glicólise e biossíntese de ácidos graxos ocorrem 
 simultaneamente no mesmo compartimento.
Qual a origem do NADPH?
Nos hepatócitos, glândula mamária durante lactação e tecidos que sintetizam ativamente colesterol e hormônios esteroides (adrenal e gônadas)
 
- o NADPH é fornecido pelas reações da via da pentose fosfato (via secundária da glicólise, que ocorre no citosol)
2. Nos adipócitos
- o NADPH é gerado pela enzima málica
3. Nos vegetais
 a síntese de ácidos graxos ocorre no estroma do cloroplasto. 
 O NADPH é produzido pelas reações luminosas da fotossíntese
Como ocorre o transporte do acetil-CoA produzido nas mitocôndrias dos eucariotos para o citosol?
- a membrana mitocondrial interna é impermeável ao acetil-CoA e assim é necessário a atuação do transportador de tricarboxilatos. 
- Acetil-CoA é transportado para fora da mitocôndria na forma de citrato. 
Como é regulada a síntese de ácidos graxos?
- Citrato: precursor do Acetil-CoA citosólico
 ativador alostérico da acetil-CoA carboxilase (síntese de malonil CoA)
 inibidor da PFK-1 (glicólise). Regulação alostérica.
 [ATP]
 [citrato]
mitocôndria
  [glicose] sg
  [glicose] sg
Desfosforilação por insulina
Fosforilação por glucagon e epinefrina
- Acetil-CoA carboxilase: é fosforilada (inativada) pelo glucagon e epinefrina e ocorre desaceleração da síntese de ácidos graxos. Modificação covalente dependente de hormônios. 
Cai na prova!!!
Nas células animais a regulação alostérica, pelo citrato, influencia o fluxo de precursores para a formação de malonil-CoA. Como citrato regula a biossíntese de ácidos graxos?
Como são sintetizados os ácidos graxos de cadeia longa?
Palmitato é o precursor do estearato; de outros ácidos graxos saturados com cadeia mais longa e de ácidos monoinsaturados (palmitoléico e oléico).
Isso ocorre por ação de sistemas de alongamento dos ácidos graxos presentes no retículo endoplasmático liso e na mitocôndria. 
Este mecanismo é semelhante ao empregado na síntese de palmitato. 
- Mamíferos não convertem oleato em linoleato ou -linolenato (necessários na dieta como ácidos graxos essenciais).
Como são sintetizados os ácidos graxos insaturados?
Palmitato é o precursor de dois ácidos monoinsaturados
mais comuns: palmitoléico e oléico (possuem dupla ligação cis na posição ∆9).
Dois substratos diferentes (ácido graxo e NADPH) são, simultaneamente, oxidados pelo oxigênio molecular.
- A dupla ligação é introduzida na cadeia do ácido graxo por uma reação oxidativa catalisada pela acil-CoA graxo dessaturase. O processo é chamado dessaturação e ocorre no retículo endoplasmático liso. 
2H+ 2e-
2e-
O2 + 2H+ + 2H+ + 4e- = 2 H2O
Destino dos ácidos graxos sintetizados:
 a) incorporação em fosfolipídios de membranas
 b) incorporação em triacilgliceróis. 
A síntese de lipídeos depende da necessidade do organismo. 
 Por exemplo: ingestão excessiva de carboidratos  excesso de glicogênio  desvio para a síntese de triacilgliceróis e armazenamento no tecido adiposo. 
II. BIOSSÍNTESE DE TRIACILGLICERÓIS
Primeiro estágio: formação de ácido fosfatídico (diacilglicerol 3-fosfato)
- Os grupos acil-graxos são ativados formando acil-CoA.
- Os grupos acil-CoA são transferidos para uma ligação éster com o glicerol-3-fosfato (da glicólise ou do glicerol) formando o ácido fosfatídico. 
Segundo estágio: formação de triacilglicerol (armazenamento) ou glicerofosfolipídio (membranas).
outros lipídios
Regulação da Biossíntese de Triacilgliceróis
- Insulina estimula a síntese de lipídeos a partir dos carboidratos e das proteínas da alimentação. 
- No diabetes não-tratado, devido a falta de insulina, o Acetil-CoA (do catabolismo dos carboidratos e das proteínas) é desviado para a produção dos corpos cetônicos.
β-oxidação
Biossíntese do Colesterol
Nos vertebrados, a maior parte da síntese do colesterol ocorre no fígado!
Na etapa 1, três unidades de acetato se condensam para formar um intermediário com 6 carbonos, o mevalonato.
Na etapa 2, ocorre a conversão do mevalonato em unidades de isopreno ativado.
Na etapa 3, polimerização de seis unidades de isopreno para formar o esqualeno.
Na etapa 4, a ciclização do esqualeno e uma série de outras modificação leva ao produto final da via, o colesterol.
Lipoproteínas plasmáticas
No sangue o colesterol é transportado na forma de lipoproteínas plasmáticas.
Lipoproteínas plasmáticas
Quilomícrons – são sintetizados no RE das células epiteliais do intestino delgado e passam para o sistema linfático e, em seguida, para o sistema sanguíneo. A apoC-II ativa a lipase lipoproteica nos capilares do tecido adiposo, músculo cardíaco, músculo esquelético e glândula mamária em lactação. Assim, eles transportam os ácidos graxos obtidos na dieta para os tecidos onde eles serão armazenados ou usados como combustível.
VLDL – Quando a dieta contém mais ácidos graxos do que a quantidade necessária como combustível eles são convertidos no fígado em triacilgliceróis e ligados a lipoproteínas específicas para formar as lipoproteínas de densidade muito baixa (VLDL). Estes são levados pela corrente sanguínea para o músculo e para o tecido adiposo. Nos adipócitos os ácidos graxos da VLDL são usados para sintetizar triacilgliceróis. No músculos os mesmos são usados como energia. As VLDL remanescentes são removidas da circulação pelo fígado. 
LDL – A perda adicional de triacilgliceróis converte as IDL em LDL, lipoproteínas de baixa densidade.
HDL – Sintetizado no fígado ou intestino delgado como partículas rica em proteínas e com pouco colesterol. Recolhe ácidos graxos e colesterol dos quilomícrons e das VLDL e os transporta para o fígado. Transporte reverso do colesterol.
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