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UC Processos Biológicos 1/2024 METABOLISMO DE LIPÍDIOS Profa Cintia Rezende Respiração celular Estágio 2 e 3 em comum na oxidação das macromoléculas. Produto das oxidações Acetil-CoA Triacilglicerol (TAG) • Os TAG são os lipídios mais abundantes e constituem a forma de armazenamento de todo o excesso de nutrientes, quer esse excesso seja ingerido sob a forma de carboidratos, proteínas ou dos próprios lipídios. É o resultado da esterificação de 3 ácidos graxos de cadeia longa em uma molécula de glicerol Molécula apolar Sem carga elétrica Glicerol Nos vertebrados, os adipócitos, armazenam grandes quantidades de triacilgliceróis Triacilglicerol (TAG) Absorção e armazenamento de lipídeos estômago vesícula biliar intestino delgado capilar quilomícron mucosa intestinal CD Os sais bilares emulsificam as gorduras da G) Os ácidos graxos são absovidos pelo epitélio e reconvertidos em triacilgliceróis dieta na forma de micelas G) Lipases intestinais degradam os triacilgliceróis liberando ácidos graxos © Os triacilgliceróis são exportados para a circulação na forma de lipoproteína (quilomícron) ® Quilomícrons circulam através da linfa e do sangue 0 Ác graxo são oxidados ou reesterificados para armazenamento Miócito ou adipócito 0 Ác graxo entra nas células Lipoproteína lipase © Lipoproteína lipase hidrolisa TAG nos capilares Lipoproteínas transportam os Plasma Jejum Pós- refeição lipídios no sangue Apoproteínas Fosfolipídios Triglicérides e ésteres de colesterol Colesterol Lipoproteína gerada no intestino Lipase lipoproteica TGAs ácidos graxos e glicerol No músculo AGL e glicerol são oxidados para produção de energia = ATP No tecido adiposo voltam a formar TAG e são armazenados Adipócitos zoom Estado alimentado Excesso de carboidratos no sangue INSULINA células β das ilhotas pancreáticas LIPOGÊNESE METABOLISMO DE LIPÍDIOS Aumenta a síntese de Triglicérides Aumento da reserva lipídica Jejum GLUCAGON e CORTISOL células α das ilhotas pancreáticas Degradação de Triglicérides LIPÓLISE Glicerol + Ácidos graxos Hepatócitos = GLIC O NEOGÊNESE METABOLISMO DE LIPÍDIOS Hepatócitos Miócitos Cardiomiócitos -oxidação + ciclo de Krebs Glicólise Hepatócitos Cetogênese Degradação de triacilglicerois • Os TAG são armazenados nas células adiposas em formas de gotículas A superfície das gotículas é revestida com uma família de proteínas chamada perilipinas. evitando a mobilização de lipídios fora de hora. Auxiliam n a ação das lipases, Ativam a mobilização de TAG através da sinalização do hormônio glucagon. Triacilglicerois e sua hidrólise A principal forma de armazenamento de lipídeos em animais é o TRIACIL GLICEROL 3 cadeias de ácido graxo ligadas por ligação éster às 3 hidroxilas de uma molécula de glicerol A enzima lipase é catalisa a hidrólise dessas ligações éster, produzindo glicerol e ácidos graxos livres O O O O OO Triacilglicerol á c id o g ra x o glicerol lipases H2O OH HO OH O O O- O O- O- ácidos graxos livre glicerol Destino do Glicerol Gliceraldeído 3-fosfato Diidroxiacetona fosfato Glicerol 3-fosfato Glicerol triose fosfato isomerase glicerol 3-fosfato desidrogenase glicerol quinase Glicólise O glicerol produzido na hidrólise dos triacil gliceróis pode ser encaminhado para a via glicolítica na forma de gliceraldeído-3-fosfato. Pra isso ele é fosforilado a glicerol-3-fosfato pela enzima glicerol quinase. é oxidado produzindo pela glicerol diidroxiacetona Em seguida desidrogenase fosfato. Outro destino do glicerol é ser encaminhado para a gliconeogênese no fígado. Oxidação de ácidos graxos • Os ácidos graxos liberados pela degradação dos TG vão paraa corrente sanguínea, onde se ligam à proteína albumina. • São transportados então para os tecidos e entram nas células para produzir energia. CÉLULAS QUE NÃO DEGRADAM ÁCIDOS GRAXOS: • Células do Sistema Nervoso Central • Hemácias ETAPAS DE DEGRADAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS • ATIVAÇÃO DO ÁCIDO GRAXO (citoplasma) • -OXIDAÇÃO (matriz mitocondrial) • CICLO DE KREBS (matriz mitocondrial) Ativação do ácido graxo pirofosfatase inorgânica acil-CoA sintetase acil-CoA sintetase ATP + ácido graxo Ácil-adenilato (ligado à enzima) acil-CoA (Para os dois passos do processo) Conversão de um ácido graxo em acil-CoA A acil-carnitina é formada no espaço intermembranar Move-se para a matriz por difusão facilitada através do transportador na membrana interna. Na matriz, o grupo acila é transferido para coenzimas A mitocondrial A carnitina é liberada para voltar ao espaço intermembranar através da mesmo transportador. carnitina Como os ácidos graxos ativados entram na mitocôndria enoil-CoA ácido graxo 3-cetoacil-CoA Acetil-CoA Acil (Cn-2)-CoA clivagem oxidação hidratação Repetição do ciclo dessaturação ativação CoA-SH + ATP AMP + PPi acil-CoA FAD FADH2 NADH NAD+ Oxidação de ácidos graxos (-oxidação) 3-hidroxiacil-CoA Em cada passagem por esta seqüência de quatro etapas, um resíduo acetil (caixa vermelha) é removido na forma de acetil-CoA a partir da extremidade da carboxila Neste exemplo palmitato (C16), que entra como palmitoil-CoA. CoA-SH H2O Rendimento da β-oxidação • Em cada volta da β-oxidação forma: - 1 FADH2 - 1 NADH - 1 acetil-CoA - 1 acil-CoAque vai diminuindo de 2 em 2 carbonos a cada volta da beta-oxidação, até que se tenha somente moléculas de Acetil-CoA. A β-oxidação rende muito mais energia do que a oxidação de carboidratos, porque uma molécula de glicose gera 2 piruvatos que dão origem a 2 Acetil-CoA. Já os ácidos graxos podem gerar vários acetil-CoA com uma só molécula. -oxidação Mais seis passagens pela via rendem mais sete moléculas sete moléculas de acetil-CoA. Oito moléculas de acetil-CoA são formadas ao todo. Relação da -oxidação com outras vias Elétrons NADH FADH2 Fosforilação oxidativa ADP + Pi ATP 2 H O O2 Degradação de lipídeos (-oxidação) NADH FADH 2 NAD+ FAD HS—CoA Consome: Ácidos graxos NAD+ FAD Produz: NADH FADH2 Acetil—S—CoA Funções: Abastecer o o ciclo de krebs com unidades acetil. Fornecer carreadores de elétrons reduzidos para a fosforilação oxidativa ATP ATP ATP ATP ATP ATP Acetil—S—CoA ATP ATP ATP ATP ATP ATP Ácido Graxo ATP ATP ATP Ciclo de Krebs CO 2 β-oxidação do ácido palmítico • O ácido palmítico possui 16C e é saturado. Para sua oxidação completa é necessário 7 voltas da β-oxidação, porque a última gera 2 acetil-CoA. Produtos da β- oxidação Produtos da oxidação de 8 acetil-CoA no ciclo de Krebs Total (β-oxidação + Krebs) ATPs formados (1,5 FADH2 e 2,5 NADH) 8 acetil-CoA 7 NADH 24 NADH 31 NADH 77,5 ATP 7 FADH2 8 FADH2 15 FADH2 22,5 ATP 8 ATP 8 ATP 8 ATP Total 108 ATP Corpos cetônicos acetona acetoacetato -hidroxibutirato Lipídeos solúveis Atravessam a barreira hemato-encefálica Presentes durante o jejum prolongado Presentes durante o exercício físico prolongado Sintetizados pelo fígado e liberados na circulação Não são “corpos” e o -hidroxibutirato não é cetona, mas o termo cunhado no século XIX continua sendo usado A cetona é formada por descarboxilação espontânea do acetoacetato Como a acetona é volátil pode se perceber um odor adocicado no hálito de pessoas em jejum prolongado ou em crise de diabetes não tratada. Note que o -hidroxibutirato é um par redox do acetoacetato Cetogênese Indivíduos saudáveis, bem nutridos produzem corpos cetônicos em uma taxa relativamente baixa.Quando acetil-CoA se acumula (no jejum prolongado, exercício físico prolongado), a tiolase catalisa a condensação de duas moléculas de acetil- CoA em acetoacetil-CoA, o composto capaz de gerar os três tipos de corpos cetônicos. As reações de formação de corpos cetônicos ocorrem na matriz das mitocôndrias do fígado. tiolase HMG-CoA sintase HMG-CoA lyase Acetoacetato descarboxilase -hidroxibutirato desidrogenase É a síntese de corpos cetônicos e ocorre a partir de Acetil-CoA -hidroxibutirato como combustível -hidroxibutirato Acetoacetato Acetoacetil-CoA 2 Acetil-CoA succinil-CoA Succinato tiolase CoA-SH -cetoacil-CoA transferase -hidroxibutirato desidrogenase Convertido em acetoacetato pela enzima -hidroxibutirato desidrogenase Ativado na forma de acetoacetil—S—CoA pela enzima -cetoacil-CoA transferase Clivado por uma tiolase gerando duas moléculas de Acetil—CoA O acetil—CoA obtido é usado para alimentar o ciclo de Krebs Ciclo de Krebs Cetogênese Condições clínicas em que pode ocorrer um aumento da produção de corpos cetônicos: Diabetes do tipo 1 descompensada (Cetoacidose diabética) Jejum prolongado; Exercício físico prolongado; Dieta pobre em carboidrato e rica em lipídios. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: Nelson, David L.; Cox, Michael M. Princípios de Bioquímica de Lehninger - 6ª Ed. Editora Artmed. 2014. Disponível em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582715345/recent!/ 4/2@100:0.00 Berg, Jeremy M.; L. Tymoczko, John; Stryer, Lubert. Bioquímica - 7ª Ed. Editora Guanabara Koogan. 2014 Disponível em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/978-85- 277-2388-6/cfi/6/2!/4/2/2@0:0 Voet, Donald; Voet, Judith G. Bioquímica - 4ª Ed. Editora Artmed. 2013 Disponível em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582710050/cfi/0!/4/ 4@0.00:28.7 Devlin, Thomas M. Manual de Bioquímica Com Correlações Clínicas - 7ª Ed. Editora Blucher. 2011 Rodwell, V. W. Bioquímica Ilustrada de Harper. [Digite o Local da Editora]: Grupo A, 2021. 9786558040033. Disponível em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9786558040033 25 https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9786558040033