Beta-oxidação de ácidos graxos

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José Eduardo Palacio Soares – Bloco Nutrição e Metabolismo – GT2 
β - OXIDAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS 
A principal via para o catabolismo dos ácidos graxos ocorre na mitocôndria, chamada de β-oxidação, em que 
fragmentos de dois carbonos são removidos sucessivamente a partir da carboxila terminal da acil-CoA, produzindo 
acetil-CoA, NADH e FADH2. 
 
TRANSPORTE DE ÁCIDOS GRAXOS DE CADEIA LONGA PARA A MITOCÔNDRIA 
Após entrar na célula o ácido graxo de cadeia longa é convertido no citosol em um derivado de coenzima A (Acil-CoA 
graxo) pela enzima Acil-CoA-sintetase (localizada na membrana externa da mitocôndria). 
Como a β-oxidação ocorre na matriz mitocondrial, o Acil-CoA graxo de cadeia longa deve ser transportado para a 
matriz mitocondrial. Para que esse transporte ocorra precisa do auxílio da Carnitina. 
TRASNPORTE DE ÁCIDOS GRAXOS DE CADEIA CURTA E MÉDIA PARA A MITOCÔNDRIA 
Ácidos graxos menores do que 12 carbonos podem atravessar a membrana interna da mitocôndria sem necessitar de 
carnitina. 
 
Uma vez internalizados na mitocôndria, eles são ativados em seus derivados de coenzima A (Acil-CoA graxo) por 
enzimas da matriz e são oxidados. 
 
REAÇÕES DE β-OXIDAÇÃO 
Consiste em uma sequência de quatro reações envolvendo o carbono β (carbono 3), a qual resulta na diminuição da 
cadeia do ácido graxo em dois carbonos. 
 
As etapas incluem: 
→ uma desidrogenação do Acil-CoA: que produz FADH2 e Enoil-CoA 
→uma etapa de hidratação: que produz Hidroxiacil-CoA 
→ uma segunda desidrogenação:que produz NADH e Cetoacil-CoA 
→uma clivagem tiólica: que libera uma molécula de Acetil-CoA e um Acil-CoA graxo encurtado em 2 carbonos 
(ele entra de novo na sequência de reações). 
 
CORPOS CETÔNICOS 
Em humanos, e na maior parte de outros mamíferos, o acetil-CoA formado no fígado durante a oxidação dos ácidos 
graxos pode entrar no ciclo do ácido cítrico ou sofrer conversão a “corpos cetônicos”, ACETOACETATO, ACETONA e 
d- β -HIDROXIBUTIRATO, para exportação a outros tecidos. 
 
A ACETONA, produzida em menor quantidade do que os outros corpos cetônicos, é exalada. 
 
O ACETOACETATO e o d- β -HIDROXIBUTIRATO são transportados pelo sangue para outros tecidos que não o fígado 
(tecidos extra-hepáticos), onde são convertidos a acetil-CoA e oxidados no ciclo do ácido cítrico, fornecendo muito da 
energia necessária para tecidos como o músculo esquelético e cardíaco e o córtex renal. 
 
O cérebro, que usa preferencialmente glicose como combustível, pode se adaptar ao uso de ACETOACETATO ou 
d- β -HIDROXIBUTIRATO em condições de jejum prolongado, quando a glicose não está disponível. 
 
A produção e exportação dos corpos cetônicos do fígado para tecidos extra-hepáticos permite a oxidação contínua de 
ácidos graxos no fígado quando acetil-CoA não está sendo oxidada no ciclo do ácido cítrico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
José Eduardo Palacio Soares – Bloco Nutrição e Metabolismo – GT2 
FORMAÇÃO DOS CORPOS CETÔNICOS 
1. Acetil-CoA se condensa com outro Acetil-CoA→formando Acetoacetil-CoA. (reação catalisada pela Tiolase); 
 
2. Acetoacetil-CoA se condensa com outro Acetil-CoA→formando HMG-CoA, que é o β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA 
(reação catalisada pela enzima HMG-CoA sintase mitocondrial); 
Nota: A reação da HMG-CoA-sintase é a etapa limitante na síntese de corpos cetônicos e esta enzima ocorre em quantidades 
significantes somente no fígado. 
 
3. HMG-CoA é clivado em Acetoacetato livre e Acetil-CoA. (reação catalisada pela enzima HMG-CoA liase). 
 
 
4.a. Acetoacetato é reduzido reversivelmente em d-β-hidroxibutirato (reação catalisada pela d-β-hidroxibutirato-
desidrogenase), utilizando NADH como doador de hidrogênio. 
 
4.b. Acetoacetato é convertido em Acetona. (descarboxilado espontaneamente ou pela ação da acetoacetato-
descarboxilase) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
José Eduardo Palacio Soares – Bloco Nutrição e Metabolismo – GT2 
Como pessoas com diabetes não tratado produzem grandes quantidades de acetoacetato, seu sangue contém 
quantidades significativas de acetona, que é tóxica. A acetona é volátil e provoca um odor característico ao hálito, que 
algumas vezes é útil no diagnóstico da diabetes. 
 
d-β-HIDROXIBUTIRATO COMO COMBUSTÍVEL 
1.Em tecidos extra-hepáticos, o d-β-HIDROXIBUTIRATO é oxidado a ACETOACETATO pela d-β-hidroxibutirato-
desidrogenase, produzindo NADH. 
 
2. O ACETOACETATO é ativado ao seu éster de coenzima A (ACETOACETIL-CoA) pela transferência da CoA do succinil-
CoA, intermediário do ciclo do ácido cítrico, em uma reação catalisada pela enzima TIOFORASE. 
 
3. O ACETOACETIL-CoA é então clivado pela tiolase gerando dois acetil-CoAs, que entram no ciclo do ácido cítrico. 
 
Assim, os corpos cetônicos são usados como combustível em todos os tecidos, exceto o fígado, que carece de tioforase. 
 
O fígado é, consequentemente, um produtor de corpos cetônicos para os outros tecidos, mas não um consumidor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A produção e exportação dos corpos cetônicos pelo fígado permite a oxidação contínua de ácidos graxos com mínima 
oxidação de acetil-CoA. 
 
Quando os intermediários do ciclo do ácido cítrico são desviados para a síntese de glicose pela gliconeogênese, por 
exemplo, a oxidação dos intermediários do ciclo desacelera – bem como a oxidação de acetil-CoA. 
 
Além disso, o fígado contém apenas uma quantidade limitada de coenzima A, e quando a maior parte está 
comprometida com acetil-CoA, a β-oxidação desacelera esperando por coenzima livre. 
 
A produção e a exportação de corpos cetônicos liberam a coenzima A, permitindo a contínua oxidação dos ácidos 
graxos. 
José Eduardo Palacio Soares – Bloco Nutrição e Metabolismo – GT2 
OS CORPOS CETÔNICOS SÃO PRODUZIDOS EM EXCESSO NO DIABETES E NO JEJUM 
Jejum e diabetes melito não tratado leva à superprodução de corpos cetônicos, com vários problemas médicos 
associados. 
 
Durante o JEJUM, a gliconeogênese consome os intermediários do ciclo do ácido cítrico, desviando acetil-CoA para a 
produção de corpos cetônicos. 
 
No DIABETES NÃO TRATADO, quando o nível de insulina é insuficiente, os tecidos extra-hepáticos não podem captar 
a glicose do sangue de maneira eficiente, para combustível ou para conservação como gordura. 
 
Nessas condições, os níveis de malonil-CoA (o material de início para a síntese de ácidos graxos) caem, a inibição da 
carnitina-aciltransferase I é aliviada, e os ácidos graxos entram na mitocôndria para ser degradado a acetil-CoA – que 
não pode passar pelo ciclo do ácido cítrico, já que os intermediários do ciclo foram drenados para uso como substrato 
na gliconeogênese. 
 
O acúmulo resultante de acetil-CoA acelera a formação de corpos cetônicos além da capacidade de oxidação dos 
tecidos extra- hepáticos. 
 
O aumento dos níveis sanguíneos de acetoacetato e d-β-hidroxibutirato diminui o pH do sangue, causando a condição 
conhecida como acidose. A acidose extrema pode levar ao coma e em alguns casos à morte. 
 
Os corpos cetônicos no sangue e na urina de indivíduos com diabetes não tratado pode alcançar níveis extraordinários 
– uma concentração sanguínea de 90 mg/mL (comparado com o nível normal de , 3 mg/100 mL) e excreção urinária 
de 5.000 mg/24h (comparado com uma taxa normal de ≤125 mg/24h). Essa condição é chamada cetose. 
 
Indivíduos em dietas hipocalóricas, utilizando as gorduras armazenadas no tecido adiposo como sua principal fonte de 
energia, também têm níveis elevados de corpos cetônicos no sangue e na urina. Esses níveis devem ser monitorados 
para evitar os riscos da acidose e da cetose (cetoacidose). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
José Eduardo Palacio Soares – Bloco Nutrição e Metabolismo – GT2 
COMPLEMENTO BIOQUÍMICA ILUSTRADA (HARVEY) 
CORPOS CETÔNICOS: COMBUSTÍVEL ALTERNATIVO PARA AS CÉLULAS 
Os corpos cetônicos são importantes fontes de energia para os tecidos periféricos, porque: 
 
1) são solúveis em meio aquoso e, assim, não necessitam ser incorporadosa lipoproteínas ou transportados pela 
albumina, como outros lipídeos; 
 
2) são produzidos no fígado, em períodos em que a quantidade de acetil-CoA excede a capacidade oxidativa do fígado; 
e 
 
3) são usados pelos tecidos extra-hepáticos, como os músculos esquelético e cardíaco e o córtex renal, em quantidade 
proporcional a sua concentração no sangue. Até mesmo o encéfalo pode usar corpos cetônicos como fonte de energia, 
se os níveis sanguíneos aumentarem suficientemente; desse modo, os corpos cetônicos permitem economia de 
glicose. Isso é especialmente importante durante o jejum prolongado.