Metabolismo de lipídeos

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Metabolismo de lipídeos
Parte 1: Origem dos lipídeos
Quais as fontes dos lipídeos para degradação?
As células obtêm gordura de 3 fontes:
· Gorduras ingeridas na alimentação.
· Gorduras armazenadas nas células na forma de gotículas de gordura.
· Gorduras sintetizadas em um órgão para serem exportadas para outro.
Como ocorre o processamento dos lipídeos provenientes da dieta:
Descreva, de forma resumida, como ocorre a mobilização dos ácidos graxos para a produção de energia:
Os lipídeos, armazenado num tecido (o adiposo), vai ser mobilizado mediante um sinal, por exemplo o glucagon que entra em ação quando o estoque de açúcar no sangue fica baixo e desencadeia toda uma comunicação celular, fazendo com que essa gotícula de lipídio do tecido seja degradada (quebrada) em moléculas de ácidos graxos, para que estas alcancem as células que vão utiliza-los como fonte de energia.
Nesses tecidos-alvo, os ácidos graxos se dissociam da albumina e são levados por transportadores da membrana plasmática para dentro das células para servir de combustível. O glicerol liberado pela ação da lipase é fosforilado e oxidado a di-hidroxiacetona fosfato, que pode entrar nas vias glicolítica ou gliconeogênica. Alternativamente, o glicerol fosfato pode ser usado na síntese de triacilgliceróis ou de fosfolipídeos. Cerca de 95% da energia biologicamente disponível dos triacilgliceróis residem nas suas três cadeias longas de ácidos graxos; apenas 5% são fornecidos pela porção glicerol. O glicerol liberado pela ação da lipase é fosforilado pela glicerol-cinase, e o glicerol-3-fosfato resultante é oxidado a di-hidroxiacetona fosfato. A enzima glicolítica triose-fosfato-isomerase converte esse composto em gliceraldeído-3-fosfato, que é oxidado na glicólise. (Figura do próximo tópico)
Parte 2: Degradação do Glicerol
Como são degradados os triacilgliceróis?
O glicerol presente no citosol passar um processo de degradação. O glicerol, por meio do gasto de um ATP é fosforilado, se tornando o L-glicerol-3-fosfato, com a ação da glicerol-cinase. Na segunda reação, reversível, há a formação de di-hidroxiacetona-fosfato. Como é uma reação de oxidação, o NAD+ ganha um elétron e é convertido em NADH. (Importante relembrar que a di-hidroxiacetona-fosfato é um dos produtos da quebra da glicose que não consegue se transformar em piruvato, e precisa passar por uma reação para que isso aconteça) Por meio da triose-fosfato-isomerase ele é convertido em D-gliceraldeído-3-fosfato (como é visto na via glicolítica).
De glicerol a gliceraldeído-3-P têm o gasto de 1 ATP e produção de 1 NADH, já para a formação de gliceraldeído-3-P a piruvato (que ocorre na fase de pagamento da glicólise) há a produção de 2 ATPs e 1 NADH. Ou seja, um rendimento de 1 ATP, 2 NADHs e 1 piruvato, que vai seguir para a mitocôndria e produzir muito mais energia.
Parte 3: Ativação do Ácido Graxo
A ativação acontece no citosol para que os ácidos graxos atravessem a membrana mitocondrial externa.
Como ocorre esse processo de ativação?
Acil graxo + CoA + ATP → Acil-graxo-CoA + AMP + PPi
O ácido graxil (acil graxo) se liga à uma coenzima bastante conhecida, a CoA, formando a Acil-graxo-CoA que requer gasto de ATP, então ocorre a quebra de um ATP em AMP com liberação de dois fosfatos (PPi) que não podem ficar juntos, por isso mais um ATP vai ser utilizado para quebrar esses dois fosfatos
Parte 4: Transporte do Ácido graxo para o interior da mitocôndria
Como ocorre o transporte de ácido graxo do citosol para o interior da mitocôndria?
A cadeia de ácido graxo que se encontra no citosol já ativada segue para a mitocôndria, lá na membrana externa há uma molécula responsável por permitir a entrada do acil graxo na membrana mitocondrial interna (lembrando que ela é bem restritiva), o Acil-Graxo-CoA se desfaz, e no lugar da CoA, entra a Carnitina, por meio da ação da Carnitina-aciltransferase I. Na membrana mitocondrial interna existe um transportador de Carnitina que permite a entrada do ácido graxo ligado à essa molécula, porém no interior da mitocôndria agora, o ácido graxo perde a Carnitina e volta a se ligar à Coenzima A, por meio da Carnitina-aciltransferase II. A Carnitina sai e volta para a membrana externa para repetir o processo com outra molécula de ácido graxo.
Parte 5: Beta-Oxidação
Esquema da Oxidação dos lipídeos:
Obs: Os lipídeos estudados e que são utilizados são lipídeos com uma quantidade par de carbono e são saturados
O que é a ß-oxidação?
É a primeira etapa da oxidação dos lipídeos. Ela ocorre para a produção de Acetil-CoA que segue para a etapa 2 do ciclo do ácido cítrico, e posteriormente para a cadeia respiratória. Nessa ß-oxidação ocorre a quebra de carbonos da cadeia hidrocarbonada do ácido graxo, os carbonos são quebrados de 2 em 2, ou seja, se como no exemplo do tópico anterior houver um ácido graxo de 16 carbonos, esse ácido formará 8 Acetil-CoA. Nesse mesmo exemplo, a reação de oxidação ocorre 7 vezes (e não 8) já que na última oxidação, uma molécula de 4C se divide em 2 de 2C. — Nº de Acetil-CoA formado - 1 = Quantidade de ß-oxidações.
Descreva como ocorre via da ß-oxidação (número par de carbonos):
O que acontece é uma oxidação e modificação do carbono alfa e do carbono beta. Na primeira reação, catalisada pela enzima Acil-CoA-desidrogenase, ocorre uma oxidação que leva à produção de um FADH2. A segunda reação acontece, entra uma molécula de água, catalisada pela Enoil-CoA-hidratase. A terceira reação acontece, é uma reação de oxidação também, que leva à produção de um NADH, e nesse momento (como se observa ao longo do processo abaixo) o carbono ß fica igual ao que era o carbono alfa, com uma carbonila. Na quarta e última reação, que é catalisada pela Acil-CoA-Acetiltransferase (tiolase), ocorre a remoção de 2 carbonos da cadeia principal (Acetil-CoA) com adição de uma coenzima A na cadeia de ácido graxo (Acil-CoA).
Para cada vez que a ß-oxidação acontece, há a formação de 1 Acetil-CoA, 1 FADH2, 1 NADH e 1 ácido graxo com 2 carbonos a menos.
Qual o saldo energético da ß-oxidação de um ácido graxo de 16 carbonos?
Parte 6: Síntese de corpos cetônicos
Quais são os corpos cetônicos?
Essas moléculas são produzidas a partir da degradação dos ácidos graxos, mais especificamente a partir da Coenzima A.
Qual a função dos Corpos Cetônicos?
· O excesso de Acetil-CoA, em condições de jejum e diabetes, é transformado em corpos cetônicos no fígado.
· A acetona não é utilizada e sim exalada (hálito cetônico).
· Os corpos cetônicos são utilizados pelos tecidos dependentes de glicose. Ex: tecido nervoso no cérebro.
Como ocorre o processo de produção desses corpos cetônicos?
Com o excesso de acetil-CoA, na matriz mitocondrial das células hepáticas ocorre a produção desses corpos cetônicos por meio de algumas reações que são mostradas abaixo. 2 Acetil-CoA, por meio da tiolase, se transformam em Acetoacetil-CoA, posteriormente em ß-Hidroxi-ßmetilglutaril-CoA (HMG-CoA) para então se transformar em Acetoacetato, que é o primeiro corpo cetônico produzido, derivando em acetona ou d-ß-hidroxibutirato. A acetona é exalada enquanto que o Acetoacetato e o d-ß-hidroxibutirato podem ser utilizados como fonte de energia momentânea. Esses corpos saem das células hepáticas e vão para tecidos extra-hepáticos.
Como que o D-ß-Hidroxibutirato é utilizado?
D-b-Hidroxibutirato como combustível. O D-b-Hidroxibutirato, sintetizado no fígado, passa para o sangue e, portanto, para outros tecidos, onde é convertido a acetil-CoA em três passos. Ele é primeiro oxidado a acetoacetato, que é ativado com a coenzima A doada pela succinil-CoA, e então clivado pela tiolase. A acetil-CoA assim formada é utilizada para a produção de energia no Ciclo de Krebs.
Esquema da síntese e utilização dos corpos cetônicos:
Parte 7: Síntese de Ácidos graxos
· Podem ser sintetizados a partir de de:
· Excesso de carboidratos.
· Excesso de proteínas.
· O substrato inicial é o Acetil-CoA (e Malonil-CoA) e o produto final é o Ácido Palmítico.
· A síntese de ácidos graxos acontece no citoplasmadas células.
Como o acetil-CoA sai da mitocôndria?
O Acetil-CoA não tem transportador na membrana da mitocôndria, para que ele saia, é preciso que se forme o Citrato, onde o Acetil-CoA se liga ao Oxaloacetato. O Citrato sim consegue passar pela membrana e chegar até o citosol. No citosol, vai ocorrer o processo inverso e a consequente liberação do Acetil-CoA para a produção de Ácido Graxo com uso de NADPH. (Importante lembrar que é necessário acetil-CoA em excesso para que esse processo ocorra, ou seja, é necessário carboidratos e proteínas em excesso)
Como esse Acetil-CoA forma a Malonil-CoA?
Como ocorre a síntese de Ácidos Graxos?
O 3º passo envolve o complexo da Ácido Graxo Sintase, para a síntese do Palmitato. Ao longo do processo da ácido graxo-sintase ocorre a adição de 2 carbonos ao grupo acila, com o consumo de 2 NADPH e a liberação de 1 molécula de CO2. Isso ocorre sucessivamente até completar os 16 carbonos do Palmitato. A tioesterase que é responsável por liberar esse ácido graxo pronto.
Adição de dois carbonos a uma cadeia acil graxo em crescimento: uma sequência de quatro etapas.
· Processo global da síntese do Palmitato