Estudo Dirigido Biossíntese de ácidos graxos

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Instituto Federal do Sudeste de Minas Gerais – Campus Barbacena
Disciplina: Bioquímica II 
Curso: Ciências Biológicas	Período: 4º
Aluno: Augusto César da Costa 
1. Em qual parte da célula ocorre a síntese dos ácidos graxos? Qual o substrato imediato? 
	O acetil-CoA (substrato imediato) é mobilizado da mitocôndria, onde é produzido a partir do piruvato pelo complexo da piruvato desidrogenase, para o citosol, onde ocorre a síntese de ácidos graxos. 
2. Qual estratégia usada pela célula para resolver o problema da impermeabilidade da membrana interna da mitocôndria ao acetil-CoA? Explique detalhadamente o processo e desenhe as reações do processo, mostrando as reações que ocorrem na matriz mitocondrial e as que ocorrem no citosol. 
	Devido a impermeabilidade da membrana a acetil-CoA, os carbonos do grupo etila são transportados sob a forma de citrato para o citossol. 
Inicialmente no interior da mitocôndria, a acetil-CoA e o oxaloacetato são condensados a citrato pela ação do citrato sintase (o citrato não pode ser oxidado no ciclo de Krebs nessa situação devido a inibição da isocitrato desidrogenase).
A membrana da mitocôndria possuí transportadores de citrato, no qual o mesmo é mobilizado para o citossol via tricarboxilato translocase. 
O citrato citossólico é cindido a oxaloacetato e acetil-CoA pela citrato-liase (com gasto de ATP)
O oxaloacetato é reduzido a malato pela malato desidrogenase.
Malato é substrato da enzima málica, em uma reação que tem como produtos o piruvato e o NADPH
Piruvato através da piruvato translocase, retorna para a matriz mitocondrial, onde é (7) convertido a oxaloacetato pela piruvato carboxilase
Resultado final transporte de acetil-CoA para o citossol (na forma de citrato; com gasto de ATP; produção de NADPH)
3. No processo do transporte do acetil-CoA da matriz mitocondrial ao citosol que reação é formado um NADPH? Qual a importância dessa molécula?
	Ocorre a formação de NADPH na reação de conversão do Malato à Piruvato. O NADPH formado pode ser utilizado para a síntese de ácidos graxos e também como agente redutor na via das pentoses fosfato. 
4. Como é formado o malonil-CoA e para que esta moléculas é usada? 
	O malonil-CoA é formado pela carboxilação do acetil-CoA (reação catalisada pela acetil-CoA carboxilase (que tem como grupo prostético a biotina). O malonil-CoA é utilizado como subunidade para a formação posterior de ácidos graxos. 
5. Explique como ocorre a síntese dos ácidos graxos (cite o complexo enzimático envolvido, explique e desenhe a sequência de quatro reações repetidas a cada adição de dois carbonos ao ácidos graxo crescente). 
	As cadeias de ácido graxo são construídas a partir de uma sequência repetitiva de quatro reações. A síntese é catalisa por um sistema conhecido como ácido graxo sintase. Esse sistema é composto por enzimas distintas, porém ligadas. São no total 7 proteínas encontradas. Desse complexo faz parte uma proteína não-enzimática chamada proteína carregadora de acila (ACP), no qual está sempre ligada a cadeia de ácido graxo em crescimento. ACP tem como grupo prostético derivado do ácido pantotênico, a fosfopanteteína – coenzima A. Essa cadeia transporta os substratos entre os diferentes sítios ativos da sintase.
	A síntese se inicia com a transferência do grupo acetila da acetil-CoA para o ACP (catalisada pela acetil-CoA-ACP transacilase (A e B). Em seguida a acetila é transferida para o grupo SH do resíduo de cisteína da enzima β-cetoacil_ACP sintase (B e C). O ACP agora livre, é capaz de receber o grupo malonila da malonil-CoA (D e E). Ao término desse processo inicia-se de fato as 4 reações para a síntese de ácidos graxos.
Figura 1- Esquematização da entrada dos grupos acetil-CoA e malonil-CoA na ácido graxo sintetase para a síntese de ácidos graxos. As enzimas foram omitidas.
Condensação O grupo acetila é transferido o resíduo HS-Cis da enzima pela pela β-cetoacil_ACP sintase ou enzima de condensação para o grupo malonila ligado ao grupo SH – ACP, formando um grupo acetoacetila, ocorrendo assim a liberação de um CO2 (Fig.2). Devido a essa descarboxilação, ocorre uma grande queda de energia livre, fazendo com que a reação seja dirigida no sentido da síntese, justificando a utilização de ATP na conversão de acetil-CoA a malonil-CoA. 
Fig. 2
Redução do grupo carbonila o acetoacetil formado na etapa anterior, agora sofre redução do grupo carbonil em C3 pelo NADPH +H+, formando D-β-hidroxibutiril-ACP, sendo essa ação catalisada pela enzima β-cetoacil-ACP-redutase – KR (Fig. 3)
 Fig. 3
Desidratação D-β-hidroxibutiril-ACP, por ação da enzima β-hidroxiacil-ACP-desidratase (DH), sofre desidratação, retirando os elementos que compõem a água do carbono C2 e C3, formando assim trans-D2-butenoil- ACP (Fig. 4).
Fig.4
Redução da ligação dupla A dupla ligação da trans-D2-butenoil- ACP é reduzida (saturada) pelo NADPH, pela ação da enoil-ACP-redutase, formando butiril-ACP (Fig. 5). 
Fig. 5
	Ao término dessas etapas, se concluí o primeiro ciclo da formação de ácidos graxos. Posteriormente, a malonila de outro malonil-CoA se ligará ao resíduo SH-ACP e o ciclo se reiniciará novamente (Fig. 6)
 Fig. 6
6. Quantas sequências de reações são necessárias para a síntese do palmitato (16:0)? 
	7 sequências
7. Na síntese de 1 mol de palmitato, quantos mols de acetil-CoA, malonil-CoA, NADPH e ATP são necessários? Quais reações usam o NADPH e o ATP? 
	1° Fase – Síntese de malonil-CoA 7 acetil-CoA + 7 CO2 + 7 ATP
	2º Fase – Ciclos de condensação e redução 1 acetil-CoA + 7 malonil-CoA + 14 NADPH + 14 H+	.
	
8. Qual a origem das moléculas de NADPH usadas na síntese dos ácidos graxos? 
	O NADPH utilizado na síntese de ácidos graxos tem duas origens:
Conversão de malato a piruvato pela ação da enzima málica
Reações da via das pentoses fosfato catalisada por desidrogenases 
	
9. Explique sucintamente a regulação da síntese dos ácidos graxos.
 	A síntese de ácidos graxos é regulada principalmente na ação da acetil-CoA-carboxilase (que faz a síntese de malonil-CoA através de acetil-CoA, CO2 e ATP). Logo, a síntese desses compostos é regulada de duas formas:
Alostérica: a presença de grandes quantidades de ATP, acetil-CoA e citrato indicam que a célula está bem suprida de energia. Logo o citrato é um sinal alostérico para a ativação da acetil-CoA-carboxilase. Além disso, o citrato inibe a PFK1 (reduzindo a glicólise) e essa molécula é transportada da matriz mitocondrial para o citossol (onde é transformado em acetil-CoA que será utilizado para a síntese de ácidos graxos. O principal produto da síntese de ácidos graxos, o palmitoil-CoA é o inibidor da enzima.
Covalente: hormônios como o glucagon e adrenalina promovem a fosforilação da acetil-CoA-carboxilase, consequentemente a sua inativação e redução da sua sensibilidade á ativação por citrato, reduzindo assim a síntese de ácidos graxos. 
10. Como ocorre o alongamento do ácido palmítico para a geração de ácidos graxos com números maiores de átomos de carbono? 
	Ocorre sucessivas adições de unidades de dois carbonos na molécula de ácido palmítico. Essa adição ocorre nos chamados sistemas de alongamentos de ácidos graxos, que estão localizados tanto no retículo endoplasmático liso (REL), quanto na mitocôndria. A sequência de adição de novos carbonos é similar ao que ocorre na síntese de ácido palmítico: condensação, redução, desidratação e redução. No REL, o substrato doador de carbonos é o malonil-CoA e o agente redutor NADPH; na mitocôndria, o alongamento utiliza NADH e NADPH. 
11. Explique sucintamente sobre a adição de duplas ligações para a geração de ácidos graxos insaturados, na sua explicação não esqueça de colocar porque os ácidos graxos linoleico e α-linolênicos são essenciais para os humanos.
	A adição de duplas ligações (gerando consequentemente a instauração dos ácidos graxos) é realizado por um conjunto enzimático chamados de dessaturases. As dessaturases de mamíferos fazem parte de um sistema enzimático ligado ao RELque inclui o citocrimo b5 e requer NADH e O2. Todavia as células animais, produzem insaturações em menor quantidade que vegetais. Mamíferos, por exemplo, produzem insaturações nas posições Δ4, Δ5, Δ6 e Δ9, ou seja, não são feitas duplas ligações mais distantes que C9. Entretanto, ácidos graxos com insaturações além de C9 são de extrema importância para o organismo, como Δ12 (ω-6) e Δ15(ω-3).
	Células animais são capazes de criar ácidos graxos monoinsaturados, como o palmitoleico (ω-7) e oleico (ω-9), introduzindo dupla ligação em Δ9 no ácido palmítico e esteárico. 
	Ácidos graxos com insaturações além de Δ9, devem ser consumidos na alimentação, sendo assim chamados de essenciais. Se destacam nessa lista os ácidos linoleicos (18:2 Δ9,12 ω-6) e α-linolênico (18:3 Δ9, 12, 15 ω-3). O consumo desses dois ácidos é importante na medida que, por meio de reações de dessaturação e alongamento, são sintezidaos outros ácidos graxos mais longos e com mais insaturações, sendo esses agrupados em duas famílias: família ω-6 (derivado do ácido linoleico) e família ω-3 (derivada do α-linolênico).
	O ácido araquidônico é o ácido poliinsaturado de cadeia longa mais abundante nas membranas da maioria das células humanas.
	EPA e DHA utilizados para o desenvolvimento normal do organismo.
12. Escreva sucintamente como ocorre a síntese dos eicosanoides a partir do ácido araquidônico. 
	Os eicosanoides são substâncias que possuem 20 carbonos e são formadas a partir de ácidos graxos poli-insaturados de cadeia longa advindos da família ω-6 (derivado do ácido linoleico) e família ω-3 (derivada do α-linolênico). O ácido araquidônico é um fosfolipídio de membrana, e com isso a síntese de escoisanoides se inicia com a hidrólise desse ácido graxo da bicamada lipídica por fosfolipases específicas – ocorre em resposta a lesões, inflamações, etc.
	A via possuí duas direções: um ramo produz prostaglandinas, prostaciclinas e tromboxanas e outro leucotrienos. 
	Eusosanóides são produzidos em baixa quantidade e são substâncias parácrinas. Participam na contração da musculatura lisa, reação inflamatória, manifestação de dor e febre, coagulação
 
13. Explique sucintamente a síntese dos triacilgliceróis. 
	Os triacilgliceróis são sintetizados a partir de acil-CoA derivadas de ácidos graxos e glicerol-3-fosfato, nos hepatócitos e tecido adiposo.
	Via tecido adiposo e hepatócitos, o glicerol-3-fosfato é obtido pela redução da diidroxiacetona fosfato (que é obtida da glicose) pelo NADH, com o auxílio da glicerol-3-fosfato desidrogenase. No fígado, além da via citada, ocorre a conversão de glicerol à glicerol-3-fosfato, por fosforilação catalisada pela glicerol quinase (há gasto de ATP).
	Posteriormente, o glicerol-3-fosfato é acilado em duas etapas, formando diacilglicerol 3-fosfato, que por hidrólise origina o diacilglicerol. Esses dois compostos, podem ser direcionados então para a síntese de uma série de fosfolipídios. O triacilglicerol é formado pela acilação do diacilglicerol.
14. Quais as fontes do colesterol no nosso organismo? 
	O colesterol pode ser obtido por produção endógena (no citossol ou no RE do fígado e intestino delgado) e através da alimentação.	
15. Qual molécula é o precursor e qual é o agente redutor para a síntese do colesterol?
	A molécula percursora é o acetil-CoA e o agente redutor o NADPH
16. Explique sucintamente como ocorre a síntese do colesterol.
	A síntese de colesterol ocorre no citossol e no retículo endoplasmático. As etapas a seguir são demonstradas de forma simplificada. As enzimas se encontram entre parênteses e em itálico
I) Ocorre a condensação de duas moléculas de acetil-CoA, produzindo acetoacetil-CoA (tiolase), que condensa com outro acetil-CoA, produzindo 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA (HMG-CoA) (hidroximetilglutaril-CoA sintase). Ambos os passos ocorrem no citosol, mas podem ser encontradas em mitocôndrias de hepatócitos. HMG-CoA é então reduzida a melavonato, utilizando 2 NADPH (HMG-CoA redutase – no retículo endoplasmático).
II) O Melanovato (C6) sofre duas fosforilações (utilizando 3 ATP) e uma descarboxilação gerando isopentenil-pirofosfato (C5)
III) 6 moléculas de isopentenil-pirofosfato são utilizadas para formar esqualeno (C30), último intermediário linear. A síntese desse composto se da por reações de isomeração, condensação, redução por NADPH e eliminação de pirofosfato.
IV) Por fim, ocorre ciclização do esqualeno, por meio de 20 reações, que consomem O2 e NADPH, remoção de grupos metila, migração de duplas reações, que levam enfim a formação de colesterol. 
17. Quais as principais moléculas derivadas do colesterol?
	Percursos dos ácidos biliares, hormônios esteroides e da vitamina D