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Síntese de Ácidos Graxos Ações da insulina *Como todo processo anabólico, a síntese de ácidos graxos requer grande quantidade de energia → ocorre quando a situação energética da célula está favorável (níveis de ATP elevados em relação aos níveis de ADP) *O principal estímulo corporal para a síntese de ácidos graxos é a liberação de insulina (vinculada ao aumento dos níveis de glicose no sangue) → permite que os tecidos que apresentam receptores para insulina recebam glicose → cada tecido processa a glicose de forma diferente, a depender de sua necessidade e de sua capacidade na síntese de ácidos graxos, a insulina atua em três órgãos: fígado, musculatura e tecido adiposo músculo: aumento da captação de glicose favorece a síntese de glicogênio e a síntese proteica fígado: estimulação da glicogênese e da lipogênese (formação de gorduras) e inibição das enzimas da gliconeogênese (não há necessidade de produzir glicose se a oferta está alta) tecido adiposo: aumento da captação de glicose (esse tecido tem grande capacidade de produzir gorduras por meio da lipogênese, com a glicose como matéria prima) e inibição da lipólise (degradação de gorduras) o armazenamento de gorduras se faz necessário quando existe uma oferta de carboidratos superior à necessidade do organismo Panorama geral da síntese de ácidos graxos *O processo de síntese não consiste no inverso da oxidação *Envolve o complexo enzimático da ÁCIDO GRAXO SINTASE, localizado no citoplasma *Precisa de um poder redutor, proveniente do NADPH (abundante do citoplasma) o iniciador da síntese é o acetil-CoA, concentrado na mitocôndria, que deve chegar ao citoplasma o acetil-CoA localizado na mitocôndria pode ter 3 origens: a -oxidação, a conversão do piruvato em acetil-CoA pela piruvato desidrogenase e o desmonte de aminoácidos cetogênicos convertidos em acetil-CoA a membrana mitocondrial é impermeável ao acetil-CoA, de modo que este deve sair de forma indireta: a partir da conversão do acetil-CoA e de oxalacetato em citrato (primeira reação do Ciclo de Krebs), que possui um transportador específico na mitocôndria – acetil-CoA é transportado “disfarçadamente” para o citoplasma no citoplasma, o citrato não tem utilidade, de forma que é desmontado pela enzima CITRATO LIASE para liberar o acetil-CoA e o oxalacetato precisa retornar à matriz oxalacetato é convertido em malato, e, por meio da enzima MÁLICA, é oxidado a piruvato, que adentra a mitocôndria (por exemplo, pela via glicolítica) Anabolismo de lipídios a enzima málica é uma forma de gerar NADPH, pois passa elétrons do malato ao NADP+ - contudo, a formação majoritária de NADPH ocorre a partir das vias das pentoses fosfato, nas quais a glicose produz poder redutor sob a forma de NADPH ao entrar no citoplasma, o acetil-CoA deve ser convertido numa molécula que inicia a síntese de ácidos graxos – assim, é carboxilado, formando MALONIL-CoA (3C) por meio da enzima ACETIL-CoA CARBOXILASE (dependente de biotina) malonil-CoA entra no complexo multienzimático da ÁCIDO GRAXO SINTASE, é descarboxilado, usa o poder redutor do NADPH e adiciona carbonos até conseguir produzir um ácido graxo de 16 carbonos a insulina estimula tanto a atividade da acetil- CoA carboxilase quanto a atividade de ácido graxo sintase Conversão de acetil-CoA em malonil-CoA *O complexo multienzimático ácido graxo sintase aceita carbonos provenientes do malonil-CoA *Processo de formação do malonil-CoA → passo limitante da velocidade da síntese de ácidos graxos – caso essa reação não ocorra, o processo de síntese também não acontece → ocorre no citosol → atuação da enzima acetil-CoA carboxilase – enzima reguladora / complexo multienzimático (biotina carboxilase, proteína transportadora de biotina e carboxil transferase) → carboxilação do acetil-CoA (bicarbonato é a fonte de CO2) → a biotina é o grupo que transporta o CO2 entre os envolvidos na reação → processo gasta energia *Malonil-CoA é a fonte de 2 átomos de carbono para a formação do ácido graxo por meio da atuação da ácido graxo sintase Ácido graxo sintase *Constituída por 7 enzimas diferentes, cada uma com um papel diferente Processo *A cada volta realizada pela ácido graxo sintase há o alongamento da cadeia em 2 átomos de carbono → esses carbonos não são provenientes do grupo acetil-CoA, mas sim do grupo malonil-CoA (grupo acetil carboxilado, forma de ativar a molécula para favorecer energeticamente a reação) existem locais específicos para que os doadores de carbono que vão alongar a cadeia se liguem ao complexo o grupo acetil de um acetil-CoA se liga ao grupo sulfidrila da -CETOACIL ACP SINTASE – reação é catalisada pela enzima ACETIL-CoA-ACP TRANSACETILASE essa entrada do acetil-CoA só ocorre quando a cadeia está se formando, nas próximas voltas (em que ocorre apenas o elongamento), não há mais entrada de acetil-CoA o segundo grupo a se ligar à sulfidrila da -cetoacil acp sintase é o MALONIL do MALONIL-CoA uma vez que os dois grupos sulfidrila receberam um grupo acetil e um grupo malonil, as reações podem começar a acontecer a reação de condensação consiste em condensar / juntar e, ao mesmo tempo, descarboxilar o grupo acetil com o grupo malonil – catalisada pela enzima -CETOACIL-ACP SINTASE esse processo faz com que o grupo acetil seja transferido para o grupo malonil, ligado à ACP (resultado: ACETOACETIL-ACP, molécula com 4 átomos de C) – formação de 1 CO2 a segunda reação consiste em redução do grupo carbonila o acetoacetil-ACP formada na etapa de condensação sofre agora redução do grupo carbonil em C-3, formando o D--HIDROXIBUTIRIL-ACP essa reação é catalisada pela enzima -CETOACIL- ACP REDUTASE e o doador de elétrons é o NADPH a terceira etapa é de desidratação moléculas de água são removidas dos carbonos C-2 e C-3 do D--hidroxibutiril-ACP para formar uma dupla ligação no produto – o TRANS-2- BUTENOIL-ACP essa reação é catalisada pela enzima - HIDROXIACIL-ACP-DESIDRATASE a última reação é de redução (saturação) da ligação dupla da trans-2-butenoil-ACP forma-se o BUTIRIL-ACP, numa reação catalisada pela enzima ENOIL-ACP-REDUTASE o NADPH é o doador de elétrons (poder redutor) dessa forma, há o alongamento – reações preparam a molécula para permitir a entrada de mais átomos de carbono a produção de acil-ACP saturada, com quatro carbonos, marca a conclusão de uma rodada por meio do complexo da ácido graxo-sintase na última etapa, o grupo butiril (que foi transformado, desidratado e reduzido) é transferido para a primeira subunidade (-cetoacil-ACP sintase), agora com 4 carbonos a partir dos próximos ciclos, somente o malonil será o doador de carbonos, sempre se ligando à molécula central, que é a proteína transportadora de grupo acil para dar início ao próximo ciclo de quatro reações que alonga a cadeia em mais dois átomos de carbono, outro grupo malonila liga-se ao grupo -SH da fosfopanteteína da ACP, agora desocupado () possibilitando o recomeço das reações nesse momento, há um ácido graxo com 4 átomos de carbono – as próximas reações irão alongar essa cadeia em 2 átomos de carbono durante o processo de alongamento da cadeia, o ácido graxo nunca abandona o complexo multienzimático – só se desprende quando a cadeia atinge 16 átomos de carbono (quando é formado o ácido graxo PALMITATO, completamente saturado), após 7 ciclospor ser anabólico, o processo é altamente custoso etapas até a formação do palmitato: formação de malonil-CoA ciclos de condensação e redução processo global gasto de energia (2 formas) ATP: ligação do CO2 ao Acetil-CoA para formar Malonil-CoA NADPH: redução de ligações duplas nos períodos em que há escassez, a quebra de gorduras é favorecida, não a síntese Panorama geral da síntese de palmitato (16C) *A mesma série de reações é repetida até que o palmitato-ACP seja produzido *Em mamíferos, o processo para em 16 carbonos, uma vez que a sintase de ácidos graxos não é capaz de produzir cadeias mais longas *A produção de cadeias mais longas ocorre por meio da modificação de ácidos graxos produzidos pela sintase Regulação da síntese de ácidos graxos *Objetivo: assegurar que o processo ocorra de acordo com a necessidade da célula *Uma das formas de fazer a regulação é por meio da enzima CITRATO LIASE → quando há excesso de acetil-CoA na mitocôndria, ocorre a formação de citrato - o Ciclo de Krebs está inibido devido à situação energética favorável e o citrato é enviado para o citoplasma → a citrato liase faz a separação do citrato, liberando acetil-CoA e oxalacetato, que retorna à matriz → essa enzima sofre a ação positiva da insulina: ativação *Outro ponto de regulação se dá na ACETIL-CoA CARBOXILASE → modulada positivamente pelo citrato (excesso de citrato no citoplasma ativa a acetil-CoA carboxilase para que ela converta o acetil em malonil-CoA) → a reação catalisada pela acetil-CoA-carboxilase é a etapa limitante na biossíntese de ácidos graxos *Quando os níveis de glucagon ou de adrenalina se elevam, há modulação negativa → elevação de glucagon = corpo precisa de açúcar não é o momento adequado para converter açúcar em gordura → esses cenários fazem com que as enzimas sofram modificação covalente e inibam a conversão em malonil-CoA, de forma que a ácido graxo sintase não é estimulada *A existência de uma quantidade muito alta de palmitato inibe a ácido graxo sintase (inibição por retroalimentação – próprio produto inibe a ação da enzima) tanto a regulação alostérica como a modificação covalente dependente de hormônios influenciam o fluxo dos precursores para a formação de malonil-CoA *O citrato formado pode entrar no Ciclo de Krebs e gerar coenzimas reduzidas para a síntese de ATP → contudo, se a concentração de ATP é alta, o Ciclo de Krebs fica inibido *Se a concentração de citrato aumenta, ele pode ser transportado para o citoplasma, onde acontece a síntese de ácidos graxos → papéis do citrato: transportar o Acetil-Coa para o citosol e ativar a acetil-CoA carboxilase Alongamento e dessaturação das cadeias de ácidos graxos *Embora a ácido graxo sintase tenha a capacidade de produzir somente ácidos graxos com 16 átomos de carbono totalmente saturados (palmitato), o corpo humano consegue realizar o alongamento desse palmitato devido à necessidade de ácidos graxos um pouco maiores ou insaturados *Em caso de alongamento, o malonil-CoA também é o doador de carbonos *Tanto o processo de alongamento como o de insaturação ocorrem em outro compartimento celular → ex: retículo endoplasmático liso e mitocôndria → há enzimas que catalisam reações em cada um desses processos *É possível inserir saturação somente na posição 9 (enzimas DESSATURASES) → ácido graxo poliinsaturado com insaturações além do carbono 9 = não foi sintetizado pelo organismo (adquirido pela dieta) o palmitato é o precursor do estearato e dos ácidos graxos saturados de cadeias mais longas, assim como dos ácidos graxos monoinsaturados palmitoleato e oleato linoeleato: ácido graxo essencial (não sintetizado no corpo) Relação dos ácidos graxos essenciais com a saúde da pele *ÁCIDO LINOLEICO (18:2, 9,12) → juntamente com um cerebrosídeo (açúcar ligado a um lipídio) forma o composto ACILGLICOSILCERAMIDA – confere certa impermeabilidade à pele pessoas que têm problemas na síntese desse composto podem desenvolver um tipo de dermatite – dermatite escamosa (possibilidade de haver deficiência desse ácido graxo essencial na dieta) *ÔMEGA 3 (ácido linolênico 9,12,15) → importante para a saúde do tecido nervoso, para o combate ao envelhecimento, para as articulações → função anti-inflamatória, saúde da pele e dos rins, fortalecimento da musculatura, oxigenação celular → óleos de peixe são ricos em ômega 3 *ÔMEGA 6 (ácido linoléico 9,12) → papel importante na função reprodutora e na saúde da pele / qualidade do pelo OBS: ÔMEGA 3 E ÔMEGA 6 • reduzem a viscosidade do sangue, melhorando a circulação e, consequentemente, a oxigenação e a nutrição dos tecidos • ajudam no combate aos radicais livres (são mais susceptíveis a peroxidação lipídica) • atuam na diminuição de triglicerídeos e LDL • aumentam o HDL • auxiliam na prevenção de doenças neurodegenerativas • beneficiam a saúde da pele (auxílio na dermatite atópica e eczemas) • excesso: ativação pró-inflamatória e diminuição da coagulação sanguínea Biossíntese de triacilgliceróis Fígado e tecido adiposo *Triacilgliceróis são constituídos por um glicerol (“esqueleto”) que se associa a três ácidos graxos matéria prima: glicerol (origem: intermediário da via glicolítica – pode ser desviado tanto do tecido hepático como do tecido adiposo) o glicerol pode vir sob a forma de DI- HIDROXIACETONAFOSFATO, de forma que é necessária a ação da enzima GLICEROL-3-FOSFATO DESIDROGENASE, que converte esse composto em L-GLICEROL-3-FOSFATO glicerol pode ser liberado somente como glicerol, sofrendo ação de uma GLICEROL QUINASE e formar o intermediário L-GLICEROL-3-FOSFATO (responsável por sintetizar o triacilglicerol) uma das ligações do glicerol com a hidroxila está comprometida com o fosfato, de modo que há espaço apenas para dois ácidos graxos antes de serem incorporados nessa molécula, os ácidos graxos são previamente ativados com a inserção de uma coenzima A (com gasto de ATP) – acil-CoA graxo através da ação de uma ACIL TRANSFERASE, os dois ácidos graxos são incorporados e formam um intermediário (papel central = a partir dele, pode ser sintetizado tanto lipídio de membrana como de armazenamento) – DIACILGLICEROL-3-FOSFATO ou ÁCIDO FOSFATÍDICO a partir do ácido fosfatídico, uma das opções é modificar e ligar um grupo cabeça a esse fosfato, formando GLICEROFOSFOLIPÍDIOS a outra opção (mais comum) consiste na utilização do ácido fosfatídico como reserva, formando os TRIACILGLICERÓIS para isso, o grupo fosfato é removido pela enzima ÁCIDO FOSFATÍDICO FOSFATASE a enzima ACIL transferase catalisa a reação de inserção de um terceiro ácido graxo (previamente ativado), resultando no triacilglicerol, a ser armazenado no tecido adiposo FÍGADO E TECIDO ADIPOSO FÍGADO entram com acil-CoA (ativados) diacilglicerol-3- fosfato Regulação da biossíntese de triacilgliceróis *Os triacilgliceróis são regulados principalmente pela insulina → papel regulador em duas enzimas: piruvato desidrogenase e acetil-CoA carboxilase acetil-CoA necessário para a síntese de ácidos graxos e de lipídios é proveniente do metabolismo de carboidratos – conversão de piruvato a acetil-CoA é realizada pela piruvato desidrogenase acetil-CoA carboxilase converte acetil-CoA em malonil-CoA insulina é regulador positivo → quando os níveis de insulina estão elevados emreposta à elevação da glicose na corrente sanguínea, estimulam também a síntese de gorduras para armazenamento → pessoas que têm problemas vinculados à insulina (ex: diabéticos tipo 1, que não produzem insulina) apresentam disfunções que afetam não apenas o metabolismo de carboidratos, como também a forma como ocorre o armazenamento de gorduras favorecimento da -oxidação (catabolismo de gorduras e aumento da formação de corpos cetônicos) – razão pela qual diabéticos não compensados apresentam grande perda de massa corporal Empacotamento de Ácidos Graxos em Lipoproteínas Empacotamento de triacilgliceróis e de outros ácidos graxos em VLDL *Lipídios de origem endógena são empacotados nos hepatócitos sob a forma de VLDL (lipoproteína de muito baixa densidade) → apresentam uma composição típica: diferentes lipoproteínas têm diferentes partes proteicas (possibilitam reconhecimento pelo seu receptor específico e pelas enzimas que participam do metabolismo e da troca de lipídios) *Quando é disparada uma informação que indica a necessidade de lipídio como combustível, as VLDLs são liberadas, passam através da corrente sanguínea e são reconhecidas por receptores, podendo liberar parte de seu conteúdo a esse tecido, a fim de que seja utilizado como combustível Destino do triacilglicerol da VLDL *À medida que encontram seu receptor, essas lipoproteínas acionam as lipases, que clivam os ácidos graxos e permitem sua entrada no tecido → todo tecido capaz de utilizar gorduras apresenta lipases quilomícron: lipoproteína responsável por transportar gorduras advindas da dieta (enquanto as lipoproteínas transportam aquelas de origem endógena – aproveitamento ou síntese) *Existem diferenças quanto à afinidade (KM) das lipases pelas lipoproteínas para garantir o abastecimento correto de cada tecido → ex: músculo com intensa atividade muscular, precisando de combustível necessidade de receber suprimento de combustível mesmo quando a concentração de lipoproteínas não é muito elevada – km deve ser baixo (alta afinidade) maior velocidade – “gordura se conecta mais facilmente aos receptores”) → ex: tecido especializado em armazenamento afinidade menor – garante que o corpo só armazene gordura em caso de excesso (demais tecidos já foram supridos) – km deve ser alto menor velocidade – “gordura se conecta menos facilmente aos receptores” Armazenamento de tecido adiposo *O corpo permite o armazenamento e a distribuição das gorduras (combustível) de acordo com a necessidade dos tecidos quando os níveis de glicose estão satisfatórios ou elevados e existem lipoproteínas em grande quantidade circulando, há favorecimento do armazenamento – mecanismo regulado pela insulina aumenta a incorporação de glicose pelo tecido adiposo (que tem capacidade de fazer via glicolítica e de transformar a glicose em acetil- CoA e ácido graxo) favorece o aumento da síntese da lipoproteína lipase – para aumentar a capacidade do tecido adiposo de receber gorduras pelas lipoproteínas Liberação de ácidos graxos pelo tecido adiposo: estado de jejum *Ausência de combustível suficiente para manter o metabolismo energético *Tecido adiposo se vê obrigado a liberar o seu conteúdo → necessidade de estímulo (como glucagon e adrenalina) glucagon se liga a receptores presentes no tecido adiposo e estimula mecanismos de sinalização por meio de proteína G, aumentando a concentração no adipócito do segundo mensageiro (AMPc) este estimula a proteína quinase A, que fosforila as moléculas como as pirilipinas (prendem as gorduras em gotículas) e lipases hormônio sensíveis uma vez ativas, as pirilipinas liberam os triacilgliceróis e as lipases hormônio sensíveis começam a hidrolisá-los, liberando os ácidos graxos e o glicerol ácidos graxos são hidrofóbicos – não conseguem chegar no tecido através da corrente sanguínea de forma livre, precisam ser carregados pela proteína albumina (sintetizada no fígado) o glicerol é um álcool, de forma que é destinado ao fígado através da corrente sanguínea e pode participar, por exemplo, da gliconeogênese *Em estado de jejum, a baixa insulina em relação ao glucagon estimula a degradação de gorduras (liberação de ácidos graxos pelos adipócitos) rever aula enzimas V0 = 𝑉𝑚á𝑥 [𝑆 ] 𝐾𝑚+[ 𝑆] → contudo, se os níveis de insulina estiverem superiores aos níveis de glucagon (estado alimentado), o corpo favorece a síntese
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