Oxidação dos Ácidos Graxos

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Oxidação dos Ácidos Graxos 
-Metabolismo dos Lipídeos- 
SUSANA FIGUEIREDO – UFC 
CATABOLISMO DOS LIPÍDEOS 
» A diferença dos lipídeos em relação à glicose é que 
os ácidos graxos não são tão reativos. Desse modo, é 
preciso ativar o ác. graxo para depois poder oxidá-lo 
e fornecer o ATP 
LIPÍDEOS USADOS COMO ENERGIA 
» Principalmente: 
 Triacilgliceróis : estocados nos adipócitos 
 Fosfolipídeos 
* Esteróis (esteróides), aqueles que originam o 
colesteol, NÃO podem ser utilizados como fonte de 
energia 
» Os ácidos graxos são fonte de energia prioritária 
para o coração e o fígado, principalmente por sempre 
estarem disponíveis no organismo 
 Se ussasem glicose, esta, poderia 
eventualmente estar em falta, o que 
comprometeria o funcionamento e o 
metabolismo dos mesmos 
ARMAZENAMENTO 
» Adipócitos: forma de armazenamento de lipídeos 
em animais 
» Triacilgliceróis (triglicerídeos) 
 Principal fonte de lipídeos da dieta (>90%) 
 Principal forma de armazenamento de 
energia metabólica dos humanos 
» Células do cotilédone ou endosperma (sementes): 
forma de armazenamento de lipídeos em plantas 
VANTAGENS ENERGÉTICAS DE TRIGLICERÍDEOS 
 Longas cadeias de alquila: estruturas com alta 
energia de oxidação 
 Extremamente insolúveis em água: não 
aumentam a osmolaridade do citosol por não 
reterem muito líquido 
 Inércia química: não atrapalham por serem 
armazenadas na célula 
DESVANTAGENS ENERGÉTICAS TRIGLICERÍDEOS 
 Longas cadeias de alquila: necessidade de 
ativação através da ligação da coenzima A 
 Extremamente insolúveis em água: 
necessidade de emulsificação antes de serem 
digeridos pelas enzimas instestinais 
DIGESTÃO E ABSORÇÃO DOS LIPÍDEOS 
 
QUILIMICRON 
 
» Estrutura molecular: 
 Superfície: camada de fosfolipídeos, com os 
grupos polares em contato com a fase aquosa 
 Triglicerídeos sequestrados em seu interior 
representam mais de 80% da massa do 
quilomicron 
 Presença de várias apolipoproteínas que se 
projetam da superfície e que atuam como 
sinalizadores na absorção e no metabolismo 
do conteúdo dos quilomicrons 
 Presença de colesterol na membrana 
MOBILIZAÇÃO DOS LIPÍDEOS 
» Ácidos graxos deixam os adipócitos e vão para o 
sangue onde se ligam à albumina ou soroalbumina 
para serem transportados para os tecidos onde serão 
utilizados como combustível 
» Nos momentos oportunos, os lipídeos são 
mobilizados dos adipócitos, sendo liberados e 
distribuídos pela corrente sanguínea até aos tecidos 
onde serão oxidados para produzir ATP 
 
» Triacilglicerol: Glicerol (5%) + Ác. graxos (95%) 
 » Ác. graxos: usados para produzir ATP pela 
oxidação 
»Glicerol: pode ser usado para a síntese de 
glicose por meio da gliconeogênese ou levado para a 
glicólise para a produção de piruvato 
 
ENTRADA DO GLICEROL NA VIA GLICOLÍTICA 
» O glicerol não se perde, podendo ser tranformado 
em di-hidroxicetona-fosfato, um intermidiário da 
glicólise, juntamente com o gliceraldeído 3-fosfato, 
que entra na glicólise, podendo gerar ATP ou glicose, 
por meio da gliconeogênese 
 
 
LOCALIZAÇÃO CELULAR 
» Localização celular da oxidação dos ácidos graxos: 
 Animais: principlamente na matriz 
mitocondrial, dentro da mitocondria 
 Plantas: principalmente no peroxissomo 
(glioxissomo), responsável pela oxidação do 
ácido graxo e onde pode acontecer a síntese 
de glicose pela gliconeogênese 
o As plantas conseguem produzir 
glicose a partir de gordura. Os 
humanos não conseguem faze-lo por 
conta da reaçao do complexo da 
piruvato desidrogenase ser 
irreversível 
ATIVAÇÃO E TRANSPORTE DE ÁC GRAXOS PARA 
A MITOCÔNDRIA 
» Os ácidos graxos para serem usados como 
combustível, precisam ser ativados e transportados. 
»O ácido graxo entra na célula, chegando 
primeiramente no citosol. Como a oxidação ocorre 
na mitocôndria, esse ácido graxo deve ser 
transportado para o seu interior 
1. Ativação: 
» Formação de ponte tioéster entre a carboxila de um 
ácido graxo e a coenzima A (CoA-SH) – Acil-CoA 
 
» Existem enzimas específicas para cada tipo de 
ácido graxo (cadeia longa ou curta) 
» O ácido graxo ativado é aquele ligado 
covalentemente à Coenzima A através do átomo de 
enxofre 
» Essa reação é catalisada pelas enzimas acil-CoA 
sintetase, responsáveis pela ativação 
»Uso de uma molécula de ATP, liberando AMP + 
PPi 
» Como 2 ligações fosfato de alta energia são 
liberadas 
» O ácido graxo ataca o ATP e leva para si, clivando 
no começo, o AMP (Adenosina Mono Fosfato) e 
libera 2 grupamentos fosfato, que serão clivados em 2 
fosfatos inorgânicos 
» A coenzima A ataca e se liga, tornando o ácido 
graxo ativado e liberando o AMP 
» Como se libera o AMP e não o ADP, considera-se 
o gasto de 2 ATPs já que são liberados 2 PPi 
» O AMP é o produto da ativação do ácido graxo que 
depois será reciclado a ATP 
 
2. Passagem do acil-CoA do espaço 
intermembrana para a matriz 
» A oxidação do ácido graxo acontece dentro da 
mitocôndria, ao passo que sua ativação ocorre fora. 
» O ácido graxo entra para dentro da mitocôndria 
via carnitina 
» A coenzima A é dispensada momentaneamente e 
em seu lugar liga-se a carnitina, que leva o ácido 
graxo 
» A ligação da carnitina com o ácido graxo é feita 
pela carnitina-aciltransferase 1 
» Quando a carnitina entra levando o ácido graxo, a 
reação inversa ocorre. A carnitina se desliga do ác. 
graxo, a Coenzima-A reassume seu lugar, ligando-se 
novamente no ácido graxo e a carnitina retorna, 
estando outra vez apta para carrear outro ác.graxo 
 
» Entrada de ácido graxo na mitocôndria pelo 
transportador acil-carnitina: após a formação de acil-
carnitina-graxo na membrana externa ou no espaço 
intermembrana, ela se desloca para a matriz pela 
difusão facilitada por meio do transportador na 
membrana interna 
» Na matriz, o grupo acila é transferido para a 
coenzima A mitocondrial, tornando a carnitina livre 
para retornar ao espaço intermembrana pelo mesmo 
transportador. 
» A aciltransferase 1 é inibida por malonil-CoA, o 1º 
intermediário na síntese de ácidos graxos. Essa 
inibição evita a síntese e a degradação simultâneas 
dos ácidos graxos 
»Carnitina: derivada da lisina e da metionina 
» Ácidos graxos com número de C menor ou igual a 
13: podem penetrar livremente na mitocôndria 
» Ácidos graxos com número de C maior que 14 
necessitam de transportadores. Para isso, é necessário 
uma série de reações enzimáticas 
3. Na matriz o grupo acil-graxo é transferido da 
carnitina para a CoA-SH mitocondrial 
CICLOS DE B-OXIDAÇÃO 
 
» Etapas da oxidação de ácidos graxos: 
 Etapa 1: um ácido graxo de cadeia longa é 
oxidado para produzir resíduos de acetil na 
forma de acetil-CoA. Esse processo é 
chamado de B-oxidação 
 Etapa 2: os grupos acetil são oxidados a CO2 
no ciclo do ácido cítrico (CK) 
 Etapa 3: os elétrons derivados das oxidações 
das etapas 1 e 2 passam ao O2 por meio da 
cadeia respiratória mitocondrial, fornecendo 
a energia para a síntese de ATP por 
fosforilação oxidativa 
 
» Etapa 1: B-oxidação: 
 Remoção oxidativa de unidades sucessivas de 
dois átomos de carbono na forma de acetil-
CoA 
o Ex: se temos um ácido graxo de 16 
carbonos, teremos 8 acetil-CoA 
» Ácidos graxos com número par de elétrons de 
carbono (mais encontrados na natureza) o produto 
final será acetil-CoA 
 
»Ácido Esteárico (C18) → 9 moléculas de acetil-
CoA 
 
1. Oxidação de acil-CoA a enoil-CoA: 
a. Retirar um H alfa e um beta, que 
serão entregues ao FAD para 
produzir FADH2 
b. Essa retirada de hidrogênios, induz a 
criação de uma dupla trans 
c. Reação catalisada por uma enzima 
chamada Acil-CoA-desidrogenase 
2. Hidratação da dupla formando 3-hidroxiacil-
CoA: 
a. Introdução de uma hidroxila no C 
beta 
b. A hidratase é estereoespecífica, só 
introduz a molécula de água se a 
ligação for do tipo trans 
3. Oxidação do grupo hidroxila do carbono B 
formando carbonila: 
a. Não usa o FAD mas sim o NAD 
b. Retirada de 2 H do carbonobeta 
retirados e entregues ao NAD para 
formar o NADH+ H+ 
4. Cisão da B-cetoacil-CoA por uma reação 
com uma molécula de CoA: encurtamento de 
dois átomos de carbono: 
a. Libera o acetilCoA e introduz, no seu 
lugar, a coenzima-A (acido graxo fica 
então ativado, mas com 2C a menos, 
que acabaram de ser retirados) 
» O processo se repete até a quebra de todo o ácido 
graxo e liberar os Acetil-CoA 
» Em cada ciclo de B-oxidação são produzidos 
FADH2 e NADH, que vão para a CTE. Já o Acetil-
CoA gerado vai para o CK 
» Nº de Acetil-CoA = n/2 
» Nº de NADH= (n/2)-1 
» Nº de FADH2 = (n/2)-1 
» Nº de ciclos= nºacetil-CoA-1 
» Equação parcial tendo como exemplo o ácido 
palmítico (16C) 
Palmitoil-CoA + 7 FAD + 2 H2O + 7 NAD+ + 7CoA 
→ 8 acetil-CoA + 7 FADH2 + 7NADH + 7H+ 
EQUAÇÃO GERAL DA OXIDAÇÃO COMPLETA 
DO ÁCIDO PALMÍTICO (16C) 
 
» Para cada NADH + FAH2 → ½ O2 é consumido 
» Para um ácido graxo de 16 carbonos, geramos: 
 8 acetil-CoA, e cada um gera: 
o 3 NADH 
o 1 FADH2 
o 1 GTP 
» Como temos 8 acetil CoA geramos: 
o 24 NADH, 8 FADH2 e 8 GTP 
 
1 
2
 
3 
4 
 7 NADH 
 7 FAH2 
» Então, para saber quanto O2 será consumido, 
somamos todos os NADH e todos os FADH2 
 24 + 8 + 7 + 7 = 46 X ½ O2= 23 O2 
consumidos no final da CTE 
» Cálculo dos ATPs: 
Para cada Acetil-CoA que entra no CK: 
 3 NADH X 2,5= 7,5 ATP 
 1 FADH2 X 1,5= 1,5 ATP 
 1 ATP 
Então, cada acetil CoA gera 10 ATP 
Ácido graxo com 16C: 
 8 Acetil CoA X 10 =80 ATP 
 7 NADH X 2,5 = 17,5 
 7 FADH2 X 1,5= 10,5 
 TOTAL = 108 ATP 
» Quanto às moléculas de CO2, por cada CK são 
liberadas 2, então com 8 moléculas de acetil CoA que 
entram no CK, temos a produção de 16CO2 
» Quanto à liberação de água: 
½ O2 → 1 H2O 
23 O2 → 46 H2O 
»Produção de 46 moleculas e consumo de 7 (1 
por cada volta na B-oxidação), 16 H2O CK (2 
moléculas por cada volta do CK)= 23 moléculas de 
H20 
 
» Saldo de 106 pois foram usados 2 ATPs na ativação 
OXIDAÇÃO DOS ÁC GRAXOS 
MONOINSATURADOS 
EX: oleato (18:1 Δ9) 
» Processos de ativação e transporte semelhante aos 
de ácidos graxos saturados 
» Processo semelhante, mas sem necessidade de fazer 
uma dupla pois esta já se encontra feita 
 
 
 
» Presença de dupla cis, mas necessidade de que esta 
seja trans. Para isso, adiciona-se uma isomerase 
(Enoil-CoA isomerase) que vai transformar a cis em 
trans 
» Há também um reposicionamento da dupla 
» O ciclo continua normalmente 
» Há um pequeno prejuizo no saldo final, pois como 
já temos a presença de uma dupla, não será preciso 
produzi-la, então também não será liberado o FADH 
da primeira etapa. 
OXIDAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS 
POLIINSATURADOS 
EX: linoleato (18:2 Δ9, Δ12) 
» Necessidade de uma isomerase (transformar cis em 
trans) e de uma redutase para reorganizar as duplas 
 
OXIDAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS COM 
NÚMERO ÍMPAR DE CARBONOS 
» Geram no final da oxidação propionil-CoA no 
lugar de acetil-CoA 
 
» O propionil-CoA vai receber um carbono às custas 
de um ATP, produzindo-se metilmalonilCoA que 
será transformado em Succinil CoA, que entrará no 
ciclo de Krebs 
REGULAÇÃO DA OXIDAÇÃO DOS ÁC. GRAXOS 
 
» Quando o ácido graxo entra na célula vai ser 
ativado, podendo ir para a B-oxidação na 
mitocôndria, transportado através da cernitina 
»Outra alternativa é serem destinados para a síntese 
de triacilgliceróis e fosfolipídeos 
» Quando não se quer B-oxidar, evita-se o transporte 
via carnitina, inibindo-a por malonil-CoA 
(biossíntese de ácidos graxos) 
» Quando o NADH/NAD+ está em alta 
concentração inibe a B-hidrociacil-CoA 
desidrogenase 
»Quando o Acetil CoA está em alta concentração 
inibe a tiolase 
B-OXIDAÇÃO E PEROXISSOMOS 
» A B-oxidação também ocorre nos 
peroxissomos/glioxissomos, apenas para ácidos 
graxos de cadeia longa e muito longa (+20C) 
 Via similar à existente na mitocôndria com 
exceção da primeira etapa 
 Glioxissomos: sementes em germinação 
 Principal local de B-oxidação nos vegetais 
»A acil-CoA-oxidase passa os elétrons diretamente 
para o O2 produzindo H2O2 
»Não há produção de ATP através da primeira 
reação 
»Nos peroxissomos a B-oxidase é muito mais ativa 
para os ácidos graxos de cadeia muito longa e de 
cadeia ramificada 
 
» Dieta rica em gorduras → B-oxidase nos 
peroxissomos → Catabolismo até moléculas menores 
e exportação para mitocôndrias → Oxidação 
completa 
CORPOS CETÔNICOS 
»Ácidos produzidos a partir do acetil-CoA quando 
este se encontra em excesso 
 B-hidroxibutirato 
 Acetoacetato 
 Acetona 
» Primeira reação do ciclo de Krebs 
Acetil-CoA + oxaloacetato → Citrato 
» Formação de corpos cetônicos e exportação a partir 
do fígado: as condições que promovem a 
gliconeogênese (diabetes não tratado, redução na 
ingestão de alimento) desaceleram o CK (pelo 
consumo de oxaloacetato) e aumentam a conversão 
de acetil-CoA em acetoacetato. 
» A coenzima A liberada permite a B-oxidação 
contínua de ácidos graxos 
 
» Alimentação rica em gordura → B-oxidação → 
Geração de acetil CoA → Jejum ou diabetes 
descontrolado, ou seja, ausencia de glicose dentro da 
célula → Retira-se então o oxaloacetato do CK para a 
síntese de glicose → Com a retirada de oxaloacetato, 
o Acetil-CoA se acumula e se combina com ele 
mesmo formando os corpos cetônicos que vão ser 
exportados do fígado para os tecidos para servir de 
energia 
» Quando ocorre deficiência de oxaloacetato haverá 
excesso de acetil-CoA devido à B-oxidação: 
 Alimentação rica em gordura 
 Estado de inanição 
 Diabete 
Cetose → Cetoacidose 
»Perda excessiva de H+ na urina e escreção de Na+, 
K+ e H20, o que leva à desidratação e pode resultar em 
coma