Oxidação de lipídios

Prévia do material em texto

Profa Jane Marlei Boeira
Bioquimica II
18/09/2012
1
METABOLISMO DOS 
LIPÍDEOS: -Oxidação
BIOQUÍMICA II
Profa. Jane Marlei Boeira
08/10/2014 2
Oxidação de Ácidos Graxos 
Roteiro da aula
o Introdução
o Captação e mobilização dos lipídios da dieta
o Local da oxidação
o Ativação e transporte dos AG para a matriz 
mitocondrial
o Beta-oxidação de AG de número par de 
carbonos
o Regulação da oxidação dos ácidos graxos
oMetabolismo de corpos cetônicos
Introdução
 Os lipídios apresentam várias funções:
o Função Energética 
o Termogênese
o Transdução de Sinal
o Hormonal
o Antioxidante
o Estrutural (membranas celulares)
o Proliferação e Diferenciação Celular
o Isolamento Térmico
oMetabolismo do Cálcio
o Coagulação Sangüínea08/10/2014 3 08/10/2014 4
Triacilgliceróis dos 
Adipócitos
Lipídios da Dieta 
Alimentar
Biossíntese a partir 
de Glicose e 
Aminoácidos
Fontes de Ácidos Graxos para a Oxidação
08/10/2014 5
Tipos de Oxidação Sofridas 
Pelos Ácidos Graxos
HOOC - CH2 - CH2 - (CH2)n - CH3
C1
a-oxidação
Ca
C 
-oxidação
w-oxidação
Cw
Local da Oxidação dos AG
A  -oxidação e a a-
oxidação dos AG de cadeia 
muito longa e de cadeia 
ramificada ocorrem nos 
peroxissomos*
* Peroxissomos – vesículas membranosas cujas enzimas
catalisam reações de oxidação do peróxido de 
hidrogênio (H2O2)
A w-oxidação de AG ocorre no retículo 
endoplasmático
Profa Jane Marlei Boeira
Bioquimica II
18/09/2012
2
7
Local da Oxidação dos AG
08/10/2014
A -oxidação de AG de cadeia curta, média e 
longa ocorre na matriz mitocondrial
• 1948: EP Kennedy e A. 
Lehninger:
– enzimas da -oxidação: 
matriz mitocondrial
08/10/2014 8
Estados metabólicos em que ocorre oxidação:
• Estado alimentado 
• Jejum 
• Inanição
• Exercício físico
• Diabetes
Utilização dos ácidos graxos para 
produção de energia
08/10/2014 9
 A utilização dos AG como fonte de energia 
necessita de 3 estágios:
o Mobilização dos lipídeos
o Ativação e transporte do ácido graxo para 
dentro da mitocôndria
o Degradação até Acetil-CoA que é 
processada pelo Ciclo do Ácido Cítrico
β-Oxidação Mitocondrial Mobilização dos AG
08/10/2014 10
 Os lipídeos armazenados no tecido 
adiposo podem ser degradados para 
fornecer reservas energéticas 
 Para isto os lipídios têm de ser 
mobilizados: 
 os TAG são degrados a AG e Glicerol e são 
liberados do tecido adiposo e transportados 
aos tecidos que precisam de energia 
08/10/2014 11 08/10/2014
A degradação dos TAG 
ocorre por uma lipase
controlada por glucagon e 
epinefrina. 
Estes hormônios disparam 
receptores que ativam a 
adenilato ciclase que 
aumenta os níveis de 
AMPc a qual estimula uma
protéina quinase e, esta 
por sua vez, ativa a lipase
que degrada os TAG
Hormônios induzem 
lipólise (degradação de 
TAG) nos adipócitos
12
Profa Jane Marlei Boeira
Bioquimica II
18/09/2012
3
Degradação dos 
TAG
A lipase hidrolisa 
triacilgliceróis a ácidos 
graxos livres (AG)
08/10/2014 13
Os AG liberados não são 
solúveis no plasma e a 
albumina liga-se à eles e 
os transporta 
Degradação dos TAG
08/10/2014 14
O glicerol é absorvido pelo fígado, 
fosforilado e oxidado à dihidroxiacetona-
fosfato e convertido em Gliceraldeído 3-
P, intermediário da glicólise e 
gliconeogênese
Ativação dos Ácidos Graxos
 A ativação ocorre no citosol
 Para seguir a rota oxidativa, os ácidos graxos 
precisam ser ativados, formando os acil-CoA 
graxos. 
 Neste processo há o acoplamento de duas 
reações e o consumo de duas ligações ricas em 
energia (= gasto de 2ATP)
08/10/2014 15 16
As Acil-CoA sintetases promovem ativação 
dos AG
Local da enzima: 
membrana mitocondrial 
externa
08/10/2014 17
Transporte através da membrana 
mitocondrial interna
• Uma Acil-CoA graxo de cadeia longa não pode 
atravessar a MMI
• Porção acil- é primeiramente transferida à Carnitina
08/10/2014
18
Fontes de Carnitina
Profa Jane Marlei Boeira
Bioquimica II
18/09/2012
4
08/10/2014 19
Mecanismo de entrada do AG no 
interior da mitocôndria
08/10/2014 20
A  -oxidação ocorre na matriz
mitocondrial, pela quebra de 
unidades de 2 carbonos
O acetil-CoA formado em cada 
volta entra no ciclo de Krebs 
para ser oxidado, ou acumula 
na mitocôndria, levando à 
formação de corpos cetônicos.
Os carbonos dos AG são 
convertidos em acetil-CoA e 
durante este processo ocorre 
a formação de NAD e FAD 
reduzidos 
08/10/2014
21
A -oxidação do acil-CoA graxo
pela ocorre em 4 reações: 
a

a
1
2
3
4
2. Hidratação da ligação dupla pela 
enoil-CoA-hidratase
3. Desidrogenação dependente de 
NAD
+
do -hidroxiacil-CoA pela 3-L-
hidroxiacil- CoA-desidrogenase, 
formando um -cetoacil-CoA
1. Formação de uma dupla ligação 
trans a -  por meio da 
desidrogenação, pela flavoenzima 
acil-CoA-desidrogenase
4. Clivagem da ligação Ca -C em
reação de tiólise com CoA, 
catalisada pela -cetoacil-CoA-
tiolase, formando acetil-CoA e um 
novo acil-CoA com 2 C a menos
08/10/2014 22
1. Desidrogenação
2. Hidratação 
08/10/2014 23
3. Desidrogenação
4. Clivagem 
08/10/2014 24
Profa Jane Marlei Boeira
Bioquimica II
18/09/2012
5
08/10/2014 25
Acetil-CoA é o 
produto final da -
Oxidação dos AG 
com no par de C
Ác Palmítico = 16 C
8 unidades de Acetil-
CoA em 7 ciclos
Ác Esteárico = 18 C 
9 unidades de Acetil-
CoA em 8 ciclos
08/10/2014 26
Outras Rotas
-Oxidação 
Destinos da Acetil-CoA
Acetil-CoA
Ciclo de Krebs
Corpos Cetônicos
O destino metabólico da acetil-CoA originada da 
oxidação de ácidos graxos depende do momento 
metabólico e do tecido. 
08/10/2014 27
-Oxidação 
Os eritrócitos não possuem mitocôndria, 
logo não podem oxidar ácidos graxos via 
β-oxidação 
O cérebro não utiliza os ácidos graxos 
como combustível energético, pois estes 
não passam com eficiência a barreira 
hemato-encefálica 
Tecidos que Não Utilizam a -Oxidação
Os adipócitos não oxidam ácidos graxos 
para obtenção de energia 
08/10/2014 28
Palmitato (16 C) Rendimento energético
Ativação - 2 ATP
 oxidação
8 acetil-CoA
8 voltas do 
ciclo de 
Krebs
7 NADH
7 FADH2
21 ATP
14 ATP
24 NADH
8 FADH2
72 ATP
16 ATP
8 GTP 8 ATP
TOTAL: 129 ATP
Considerando que a fosforilação oxidativa mitocondrial produz 2 ATP por FADH2; 
3 ATP p/ NADH e 1GTP = 1ATP
Acil-CoA desidr.
-Hidroxiacil-CoA desidr.
(3)Isocitr.; (4)a-Cetoglut.; 
(8) Malato desidr.
(6) Succinato
desidr.
(5)Succinil-CoA
sintet.
Acil-CoA sintetase
08/10/2014 29
No adipócito, a adrenalina 
(exercício) e o glucagon (jejum, 
inanição, diabete não tratado) 
ativam, via AMPc, uma lipase
hormônio-sensível, que catalisa a 
hidrólise de triacilgliceróis. 
Os ácidos graxos são transportados 
pela albumina sérica aos tecidos, 
onde são oxidados. O glicerol fará 
gliconeogênese no hepatócito.
Regulação da 
Oxidação
- Hormonal -
Regulação da oxidação dos AG
08/10/2014 30
 Fator limitante na regulação da oxidação:
– suprimento de glicose (carboidratos)
Necessidade de síntese de AG
[Malonil-CoA] inibem a carnitina acil-transferase I
 Oxidação AG
Profa Jane Marlei Boeira
Bioquimica II
18/09/2012
6
Oxidação dos AG insaturados
• Ligas duplas em configuração cis não sofrem ação da 
enoil-CoA hidratase
• O problema é contornado por 2 outras enzimas: 
isomerase e redutase
-oxidação de um 
AG monoinsaturado
As duplas ligações do AG 
insaturado está na 
configuração cis e NÃO 
podem sofrer aação da 
enoil-CoA hidratase. 
Converte a ligação dupla 
cis-3 em trans-2, 
resultando num substrato 
para enoil-CoA-hidratase
3
2
Problema 1: 
Ligação dupla 
Problema 2: 
Ligação dupla 4
2,4-dienoil-CoA
-oxidação de um AG poli-insaturado
-oxidação 
(3 ciclos)
-oxidação (um 
ciclo e primeira 
oxidação do 
segundo ciclo
2,4-dienoil-CoA
Ligação dupla entre 
C3-C4inibe a enoil-
CoA-hidratase
-oxidação 
(4 ciclos)
Oxidação de AG de 
cadeia ímpar rendem 
várias moléculas de 
acetil-CoA e, na última 
etapa, uma molécula de 
propionil-CoA, o qual é 
convertido em succinil-
CoA p/ entrar no CK
Requer o grupo prostético 
Biotina e ATP 
Utiliza Vitamina B12
08/10/2014 36
Comparação entre a -
oxidação na mitocôndria 
e nos peroxissomos
O sistema peroxissomo difere 
do sistema mitocondrial:
1. Os elétrons passam diretamente para 
o O2 gerando H2O2;
2. NADH formado no 2º passo oxidativo
não pode ser reoxidado no 
peroxissomo, então os equivalentes 
redutores são exportados ao citosol e 
daí para as mitocôndrias;
3. Acetil-CoA produzido nos 
peroxissomos também é exportado à 
mitocôndria
Profa Jane Marlei Boeira
Bioquimica II
18/09/2012
7
08/10/2014 37
Triacilgliceróis como fonte de glicose nas sementes 
(via glioxilato)
A -oxidação é um estágio 
em uma via que converte os 
estoques de triacilgliceróis 
em glicose nas sementes em 
germinação (via do 
glioxilato)
08/10/2014 38
A w-oxidação de AG no 
retículo endoplasmático
 Para AG de cadeia média;
 Via alternativa de oxidação 
Ácido Láurico
08/10/2014 39
Formação de corpos cetônicos 
Acetil-CoA produzida pela -oxidação de AG é oxidada no 
Ciclo de Krebs, mas uma fração significativa é convertida em 
corpos cetônicos nas mitocôndrias do fígado
08/10/2014 40
Formação de corpos 
cetônicos: 
formados em 3 etapas
08/10/2014 41
Formação de 
corpos 
cetônicos
(cetogênese) 
1. Condensação
2. Condensação
08/10/2014 42
3. Clivagem
Profa Jane Marlei Boeira
Bioquimica II
18/09/2012
8
08/10/2014 43
Conversão dos corpos 
cetônicos em Acetil-CoA
 O fígado libera acetoacetato
e β-hidroxibutirato que são 
transportados pelo sangue aos 
tecidos periféricos
 Lá esses produtos são 
convertidos em 2 Acetil-CoA
 O succinil-CoA (Ciclo de 
Krebs) atua como doador de 
CoA
08/10/2014 44
Formação de corpos 
cetônicos e 
exportação a partir 
do fígado
As condições que promovem 
a gliconeogênese (diabetes 
não tratado, redução da 
ingesta de alimento) 
desaceleram o CK (consumo 
de oxaloacetato) e 
aumentam a conversão de 
acetil-CoA em acetoacetato.
A CoA liberada permite a -
oxidação de AG
45
Quase todos os tecidos e células, com exceção do 
fígado e dos eritrócitos, utilizam corpos cetônicos como 
fonte de energia
Corpos Cetônicos
Falta a -acetoacilCoA-
transferase (necessária na 
degradação )
Não possui mitocôndria
08/10/2014 46
Após 2 a 3 dias de jejum, o cérebro pode utilizar os 
corpos cetônicos como combustível energético 
Corpos Cetônicos
08/10/2014 47
O adipócito, NÃO utiliza os ácidos graxos como 
fonte de energia. Utiliza glicose e corpos cetônicos. 
Corpos Cetônicos
08/10/2014 48
Cetoacidose
Hipercetonemia
pH sangüíneo
Extrema acidose pode levar 
ao coma e à morte
[corpos cetônicos] 
no sangue
Hipercetonúria
[corpos cetônicos] 
na urina
Cetonemia + Cetonúria = Cetose
Cetose Diabética
Profa Jane Marlei Boeira
Bioquimica II
18/09/2012
9
08/10/2014 49
ReferênciasReferências
BERG, J.J.; TYMOCZKO, J.L; STRYER, L. 
Bioquímica. 6ª ed., Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 
2008
CAMPBELL, M.K. Bioquímica. 3ª ed. ARTMED, 2000.
DEVLIN, T. M. Manual de bioquímica com 
correlações clínicas.São Paulo: Edgar Blücher Ltda, 
2008. 
NELSON, D.L. e COX,M.M. Princípios de Bioquímica 
de Lehninger, 5ª ed., Porto Alegre: Artmed, 2011
VOET, DONALD; JUDITH G; CHARLOTTE W. 
Fundamentos de bioquímica. Porto Alegre: Artmed, 
2008.