14 MetabolismoLipideos

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Metabolismo de LipMetabolismo de Lipíídeosdeos
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Metabolismo de lipídeos
Os lipídeos simples são constituídos por um álcool e por um ou mais ácidos graxos já os 
lipídeos complexos além destes compostos apresentam também ácido fosfórico, oses, etc.
Ácido palmítico: C15H31 COOH ou CH3(CH2)14 COOH
Ácido oléico: C17H33 COOH ou CH3(CH2)7 CH=CH(CH2)7 COOH
Representação esquemática
� De ácido graxo saturado: ácido esteárico � C17H35 COOH
� De ácido graxo insaturado: configuração trans e cis
H H H
| | |
H - C
1
- C
2
- C
3
- H
| | |
OH 0H OH
glicerol
C
OH
O
Ácidos graxos saturados: CnH2n +1 COOH
Ácidos graxos insaturados: CnH2n -1 COOH
CnH2n -3 COOH
CnH2n -5 COOH, etc...
cis
OH
O
C
HH
H
HOH
O
C
trans
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Ácidos graxos
A expressão “ácido graxo” designa qualquer ácido monocarboxílico alifático que possa 
ser liberado por hidrólise a partir de óleos ou gorduras naturais.
� Os mais importantes, e freqüentes, são monocarboxílicos de cadeia linear não ramificada, com 
número par de átomos de carbono (entre 4 e 30). Podem ser saturados, insaturados (mono ou 
poliinsaturado) e, por vezes, hidroxilados. Na maioria dos ácidos graxos insaturados a dupla 
ligação possui isomeria cis.
Nomenclatura
A numeração dos carbonos se faz a partir da carboxila terminal (carbono 1) para o grupo 
CH3 (carbono n). 
� Um modo de representar a dupla ligação consiste em indicar o número total de átomos de carbono, 
seguido de “dois pontos”, a seguir o número de duplas ligações e depois, entre parêntesis, o 
algarismo ou algarismos correspondentes ao primeiro átomo de carbono de cada dupla ligação.
Os carbonos 2 e 3 são freqüentemente designados, 
também, por α e β.H3C-(CH2)n-CH2-CH2-COOH
123
αβ
� Ácido graxo poliinsaturado com dezoito 
átomos de carbono e duas duplas ligações, 
entre C-9 e C-10 e entre C-12 e C-13.
18 10 9 1
H3C-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH
1213
Exemplo: Acido linoléico ⇒ 18:2 (9,12) ou 18:2 ∆9,12
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CH3(CH2)22COOHn-tetracosanóicoLinhocérico
[2]24
CH3(CH2)20COOHn-docosanóicoBeénico22
CH3(CH2)18COOHn-eicosanóicoAraquídico20
CH3(CH2)16COOHn-octadecanóicoEsteárico18
CH3(CH2)14COOHn-hexadecanóicoPalmítico16
CH3(CH2)12COOHn-tetradecanóicoMirístico14
CH3(CH2)10COOHn-dodecanóicoLáurico12
CH3(CH2)8COOHn-decanóicoCáprico10
CH3(CH2)6COOHn-octanóicoCaprílico8
CH3(CH2)4COOHn-hexanóicoCapróico6
CH3(CH2)3COOHn-pentanóicoValérico5
CH3CH2CH2COOH n-butanóicoButírico4
FórmulaNome sistemático
[1]
Nome vulgarNº de 
carbonos
[1] o prefixo n- é dispensável [2] ou Lignocérico
Principais ácidos graxos saturados
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Principais ácidos graxos insaturados
[*] a IUPAC prefere, desde 1975, o prefixo “icosa-” em vez de “eicosa-”.
CH3CH2(CH=CHCH2)3(CH2)6COOHcis, cis, cis-
9,12,15-
octadecatrienóico
Linolênico318
CH3(CH2)3CH=CH(CH2)7COOH
cis-9-
tetradecenóico
Miristoléico114
CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4(CH2)2COOH(todas) cis-
5,8,11,14-
eicosatetraenóico [*]
Araquidônico420
FórmulaNome 
sistemático
Nome 
vulgar
Nº de 
duplas 
ligações
Nº de 
carbonos
CH3(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2)6CO
OH
cis, cis-9,12-
octadecadienóico
Linoléico218
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOHcis-9-
octadecenóico
Oléico118
CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOHcis-9-
hexadecenóico
Palmitoléico116
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Os lipídeos desempenham três funções biológicas
� Componentes essenciais das membranas biológicas (bicamada lipídica), 
juntamente com as proteínas.
� Sinalizadores intra e intercelulares
� Reservas energéticas
Principais Lipídeos
(Agrupados de acordo com a estrutura 
química)
Triacilgliceróis - ésteres de glicerol 
e ácidos graxos
Fosfolipídeo - ésteres de glicerol, 
ácido graxo e ácido fosfórico
Esfingolipídeos - o álcool é a 
esfingosina
Glicolipídeos - ésteres de glicerol, 
acido graxo e oses
Esteróis - a maioria é de origem 
eucariótica e são derivados do 
ciclopentanoperidrofenantreno Ciclopentanoperidrofenantreno
A B
C D
Glicolipídeo
Fosfolipídeo
Esfingolipídeo
CH3 (CH2)12CH=CH -CH - OH
H
H - C - O -galactose
H - C - NH - ácidograxo
H
H - C - O - galactose
H - C - O - ácidograxo
H - C - O - ácidograxo
H
H
H - C - O - ácidograxo
H - C - O - ácidograxo
H
H - C - O - fosfato- aminoálcool
Triacilglicerol
R1- C- O- C1- H
H - C2 - O - C - R2
R3 - C- O -C3- H
HO
O
HO
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Metabolismo de triacilgliceróis (Reservas energéticas)
� Triacilgliceróis por hidrólise liberam glicerol e ácidos graxos
� A hidrólise é efetuada pela enzima lipase
� Glicerol e ácidos graxos são oxidados por vias metabólicas diferentes
HOCH2
C=O
-O-CH2
P
HOCH2
HC-OH
-O-CH2P
ADPA TP
Gl icer ol quinaseHOCH2
HC-OH
HOCH2
G
d
l icer ol 3-f osf at o
esidr ogenase
+NAD NADH+
+H
Diidroxiacetona
fosf ato
Glicerol Glicero 3-fosfatol
Glicerol:
+ 3 H2O
li pase
T r iacilgl icerol Glicerol
Á cidos graxos
|
C
|
_ HHO
CH2OH
CH2OH
_
+
_
OH
O
CR3
_
OH
O
CR2
R1 C
O
OH
_
_CH
2
_O
O
C R3
H_
|
_C
|
_CH2 O
_
O
C R1
O
O
C_R2
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Transporte dos ácidos graxos para o interior da mitocôndria
Ativação do ácido graxo pela ação da enzima 
acil-CoA sintetase:
Reação acoplada - a energia resultante da 
quebra do ATP em AMP + PPi no interior do 
sítio ativo é empregada na síntese da ligação 
tioéster.
O pirofosfato formado pode ser hidrolisado 
por uma segunda enzima, a pirofosfase
inorgânica: pirofosfato + H2O → 2 fosfatos
1ª etapa: catalisada por enzima acil-CoA sintetase presente na membrana mitocondrial 
externa.
Reação global: Ácido graxo + ATP + CoA-SH → Acil-S-CoA + AMP + 2 PiReação global: Ácido graxo + ATP + CoA-SH → Acil-S-CoA + AMP + 2 Pi
Ácido graxo Acil-CoA graxo
R CH
2
CH
2 COO HS
_CoA PPi+AMP++ ATP +
Acil-CoA
Sintetase
R CH
2
CH
2
O
C CoAS
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2ª etapa: catalisada pela enzima carnitina aciltransferase I, presente na superfície 
externa da membrana mitocondrial interna.
� O éster acil-graxo-carnitina
pode atravessar a membrana 
interna e chegar à matriz 
mitocondrial.
Acil graxo carnitina
O
R C Carnitina + CoA SH+CarnitinaR C S CoA
O
Acil-CoA graxo
3ª etapa: catalisada pela carnitina aciltransferase II, que transfere o grupo acil-graxo
da carnitina para a CoA-SH intramitocondrial. A enzima está localizada na superfície 
interna da membrana interna da mitocôndria.
A c i l - C a r ni t i na
+
HOOC- CH - C - CH - N
2 2
CH3
CH3
CH3
H
O
C=O
R
Ca r n i t i na
+
CH3
CH3
CH3
2
HOOC- CH - CHOH - CH - N
2
A cil graxo carnit ina A cil-CoA graxo
+ CoA SH CoA + Car ni t inaR C S
O
R C Car ni t i na
O
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Esquema do transporte de radicais acila para a matriz mitocondrial
I = Carnitina aciltransferase I II = Carnitina aciltransferase III = Carnitina aciltransferase I II = Carnitina aciltransferase II
Espaço 
intermembranas
Matriz
R C S CoA 
O
 CoA SH
R C S CoA 
O
 CoA SH
Membrana interna
I II
CH3
CH3
CH3
22
HOOC-CH - CHOH -CH - N+
HOOC-CH - C - CH - N
2 2
CH3
CH3
CH3
H
O
C=O
R
+
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β-Oxidação de Ácidos Graxos (Ciclo de Lynen)
Esta via atua de forma cíclica e é formada por uma série de quatro reações, ao final das 
quais a molécula de acil-CoA é encurtada em dois átomosde carbono que são liberados 
sob a forma de acetil-CoA.
As quatro reações que compõem a β-oxidação são:
1. Oxidação de acil-CoA a enoil-CoA (acil-CoA β-insaturada) de configuração trans, pela 
acil-CoA desidrogenase uma enzima FAD dependente
2. Hidratação da dupla ligação de enoil-CoA com formação do isômero L de 3-hidroxiacil-
CoA, pela ação da enoil-CoA hidratase
3. Oxidação da hidroxila do carbono β de 3-hidroxiacil-CoA a uma carbonila com 
formação de β-cetoacil-CoA, pela ação da β-hidroxiacil desidrogenase uma enzima 
NAD+ dependente
4. Quebra de β-cetoacil-CoA com a participação de HS-CoA, e formação de acetil-CoA e 
de uma molécula de acil-CoA com menos dois átomos de carbono, pela ação da 
acetil-CoA acetil transferase (ou tiolase)
� Esta nova molécula de acil-CoA refaz o ciclo tantas vezes quanto necessário para ser 
totalmente convertida em moléculas de acetil-CoA.
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β-Oxidação de Ácidos Graxos (Ciclo de Lynen)
Outras denominações: � Trans-∆ 2-enoil-CoA ou α, β-trans-enoil-CoA ou α, β-trans-desidroacil-CoA
� L-hidroxiacil-CoA ou L-β-hidroxiacil-CoA ou L-3-hidroxiacil-CoA
� Tiolase ou Acil-CoA acetil transferase
�
�
�
H
|
H
|
OH
H
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Oxidação de Ácidos Graxos
Exemplo: Ácido palmítico (C16:0)
7 passagens pelo ciclo: 7 FADH2 � 14 ATP
7 NADH � 21 ATP
8 acetil-CoA: � 96 ATP
Total = 131 ATP
� Cálculos Energéticos
� Para o cálculo do rendimento energético deve ser descontada a energia gasta na ativação 
e transporte do ácido graxo para o interior da mitocôndria.
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Variação da energia livre padrão para a oxidação do ácido palmítico a CO2 e H2O : 
≈ - 2.340 kcal/mol
Energia recuperada como energia da ligação fosfato do ATP, nas condições padrão :
≈ 7,3 x 131 = 956 kcal. 
Equação global da oxidação do Palmitoil-CoA
� Incluindo β-oxidação, ciclo do ácido cítrico, transporte de elétrons e fosforilação 
oxidativa.
1º estágio da oxidação: de ácido graxo a 8 moléculas de acetil-CoA; 7 NADH e 7 FADH2
Palmitoil-S-CoA + 7 HS-CoA + 7 O2 + 35 pi + 35 ADP → 8 acetil-CoA + 35 ATP + 42 H2O
2º estágio da oxidação: de acetil-CoA a CO2 e H2O
8 acetil-CoA + 16 O2 + 96 Pi + 96 ADP → 8 HS-CoA + 96 ATP + 104 H2O + 16 CO2
Equação global:
Palmitoil-CoA + 23 O2 + 131 pi + 131 ADP → HS-CoA + 131 ATP + 16 CO2 + 146 H2O
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Oxidação de ácidos graxos com número ímpar de átomos de carbono
1. Oxidação pela mesma via de β-oxidação de ácidos com número par de átomos de 
carbono, começando pela extremidade carboxílica da cadeia.
2. Na última série de quatro reações da β-oxidação, o composto a ser oxidado é um 
acil-CoA com cinco átomos de carbono
3. A oxidação e quebra deste composto resulta em uma molécula de acetil-CoA e uma 
de propionil-CoA
4. As moléculas de acetil-CoA são oxidadas através do ciclo do ácido cítrico
5. A molécula de propionil-CoA segue uma via enzimática diferente:
� Carboxilação com formação do isômero D de metilmalonil-CoA, pela enzima 
propionil-CoA carboxilase;
� Epimerização de D-metilmalonil-CoA em L-metilmalonil-CoA pela enzima 
metilmalonil-CoA epimerase (ou metilmalonil–CoA racemase);
� Transformação de L-metilmalonil-CoA em succinil-CoA pela enzima 
metilmalonil-CoA mutase
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Conversão de propionil-CoA, proveniente da oxidação de ácidos graxos de número 
ímpar de carbonos, a succinil-CoA.
Reações adicionais para o propionil-CoA proveniente de ácido graxo 
com número impar de átomos de carbono
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Reações adicionais às do ciclo 
de Lynen para a oxidação de 
ácidos graxos insaturados. 
a) Quando o ácido graxo tem dupla 
ligação de número ímpar (∆5 no 
exemplo), após algumas voltas do ciclo 
de Lynen, resulta em cis-∆3-enoil-CoA. 
� A enzima ciscis--transtrans isomeraseisomerase produz 
uma ligação dupla trans entre os carbonos 
2 e 3. 
b) Quando o ácido graxo tem dupla 
ligação de número par (∆6 no exemplo), 
após algumas voltas do ciclo de Lynen, 
é produzida cis-∆4-enoil-CoA.
� A primeira reação da β-oxidação 
insere uma ligação dupla trans entre os 
carbonos 2 e 3
A enzima 2,42,4--dienoildienoil--CoACoA redutaseredutase
reduz a Trans-∆2-cis-∆4-dienoil-CoA.
A enzima transtrans--transtrans isomeraseisomerase, , então, 
transfere a ligação dupla trans para o 
carbono 2. 
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Reações adicionais às do ciclo de Lynen para a oxidação de ácidos 
graxos insaturados. 
a) Quando o ácido graxo tem dupla ligação de número ímpar (∆5 no exemplo), 
após algumas voltas do ciclo de Lynen, resulta uma cis-∆3-enoil-CoA. 
A seguir, a enzima ciscis--transtrans isomeraseisomerase produz uma ligação dupla trans entre os 
carbonos 2 e 3 a partir da ligação dupla cis entre os carbonos 3 e 4.
b) Quando o ácido graxo tem dupla ligação de número par (∆6 no exemplo), após 
algumas voltas do ciclo de Lynen, é produzida uma cis-∆4-enoil-CoA.
A seguir, ocorre a primeira reação da β-oxidação inserindo uma ligação dupla trans
entre os carbonos 2 e 3. A β-oxidação normal não pode prosseguir nesse ponto 
porque o ácido graxo com as duplas ligações tão próximas constitui um substrato 
inadequado para a hidratase. 
A enzima 2,42,4--dienoildienoil--CoACoA redutaseredutase utiliza NADPH para reduzir esse intermediário. O 
resultado é um acil-CoA graxo com uma ligação dupla trans entre os carbonos 3 e 4. 
A enzima transtrans--transtrans isomeraseisomerase, , então, transfere a ligação dupla trans para o 
carbono 2 e a β-oxidação continua.