Bom estudo! Boa sorte! Joana Franco

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1 O objectivo deste documento é que o usem como revisão de conteúdos e através dele percebam quais os pontos mais importantes da matéria. Recomendo os casos clínicos do Devlin porque vos ajudam a consolidar conhecimentos mas não são necessariamente para decorar. Bom estudo! Boa sorte! Joana Franco 2010/2011

2 1 Metabolismo Glicídico A Glicólise Introdução A glicólise é a sequência de reacções que metabolizam uma molécula de glicose em duas moléculas de piruvato com produção concomitante de duas moléculas de ATP. O piruvato pode depois ser fermentado a lactado (fermentação láctica) ou etanol (fermentação alcoólica) A glicose é o único combustível utilizado pelo cérebro em situações normais e o único utilizado pelos glóbulos vermelhos de todo. Em situações aeróbias, o piruvato é metabolizado a dióxido de carbono e água através do ciclo de Krebs e a cadeia transportadora de electrões. Na ausência de oxigénio, o piruvato é convertido em lactato. o No músculo, a fermentação láctica é utilizada quando a necessidade de energia suplanta a capacidade de transporte de oxigénio (por exemplo, durante o exercício físico intenso). O músculo funciona em anaerobiose até ao ponto em que a acumulação de lactato faz descer o ph até ao ponto em que a própria via de produção de lactato é inibida. Fig.1

3 A glicólise acontece no citosol e compreende 3 fases. Fase 1 A Fase 1 consiste na conversão da glicose em frutose 1,6-bifosfato através de duas fosforilações e uma isomerização. O objectivo é encurralar a glicose na forma de um composto que pode ser facilmente clivado em unidades de três carbonos. o Primeira fosforilação: Catalisada pela hexocinase. Há gasto de uma molécula de ATP. Impede a difusão da glicose para fora da célula e estabiliza-a. Não compromete a glicose para a via da glicólise pois existem outras vias que podem utilizar glicose 6-fosfato.

4 o Isomerização: Formação de frutose 6-fosfato o Segunda fosforilação: Catalisada pela fosfofrutocinase (PFK). Há gasto de uma molécula de ATP. A reacção é irreversível. A PFK é uma enzima alostérica que marca o ritmo da glicólise. Formação de frutose 1,6-bifosfato. Fase 2

5 Clivagem da frutose 1,6-bifosfato em gliceraldeído 3-fosfato (GAP) e dihidroxiacetona fosfato (DHAP). o O gliceraldeído 3-fosfato dá continuidade à via. o Reacção reversível mas que devido à utilização do gliceraldeído 3-fosfato no resto da via, o equilíbrio é deslocado no sentido da sua produção. o Figurativamente é como se duas moléculas de gliceraldeído 3-fosfato fossem formadas pois o GAP e a DHAP são isómeros Fase 3 A fase 3 da glicólise compreende uma série de reacções de oxidação, fosforilação e desfosforilação que levam à redução do NAD+ em NADH e à formação de duas moléculas de ATP por molécula de GAP (total de 4 ATPs). Deve dar-se especial atenção à seguinte reacção: o o Estes são os últimos passos da formação do piruvato que levam à libertação de uma molécula de ATP. A reacção catalisada pela piruvato cinase é praticamente irreversível. Corresponde à transferência de um grupo fosforil a partir do fosfoenolpiruvato (PEP) para uma molécula de ADP.

6 Equação geral da Glicólise 1 molécula de glicose 2 moléculas de ATP 2 moléculas de ADP 2 moléculas de NAD+ 2 fosfatos inorgânicos 2 moléculas de piruvato 4 moléculas de ATP 2 moléculas de NADH e 2 Hidrogeniões 2 moléculas de água Destinos do Piruvato/NADH O NAD+ tem que ser regenerado para que a glicólise possa prosseguir. o Através da metabolização do piruvato. Fermentação láctica Fermentação alcoólica Oxidação completa (ciclo de Krebs e cadeia transportadora de electrões)

7 Regulação da Glicólise Nas vias metabólicas, em geral, todas as reacções essencialmente irreversíveis são potenciais locais de controlo. Na glicólise os locais de controlo correspondem às reacções catalisadas pela: o Hexocinase o Fosfofrutocinase o Piruvato Cinase A actividade destas enzimas é controlada pela ligação reversível de efectores alostéricos ou por modificação covalente. A quantidade destas enzimas varia segundo a regulação da sua transcrição (hormonas). o Fosfofrutocinase (PFK) É o elemento de controlo mais importante. A reacção que catalisa corresponde ao passo que compromete a glicose para a via da glicólise pois esta reacção é exclusiva desta via. No fígado, o ATP inibe-a alostericamente (diminui a sua afinidade para a frutose 6-fosfato. O AMP reverte o efeito inibitório do ATP. O citrato (intermediário do ciclo de Krebs) também inibe a PFK aumentando o efeito inibitório do ATP. Um nível elevado de citrato significa que os precursores biossintéticos são abundantes e que a glicose não deve ser degradada na glicólise. A glicólise é estimulada quando a quantidade de energia diminui. o Hexocinase É inibida pelo seu produto, glicose 6-fosfato (sinaliza que a célula já não precisa de mais glicose para energia ou como precursor biossintético). A inibição da fosfofrutocinase leva à inibição da hexocinase por acumulação de substratos a montante. No fígado: Existe uma isoforma da hexocinase, a glicocinase (ou hexocinase IV).

8 A hexocinase IV só fosforila a glicose quando esta é abundante pois tem 50 vezes menos afinidade para a glicose que a hexocinase. O papel da hexocinase IV no fígado é fornecer glicose para produção de glicogénio (molécula de armazenamento de glicose) e de ácidos gordos A pouca afinidade da hexocinase IV para a glicose faz com que esta esteja disponível principalmente para o cérebro e músculos em períodos de escassez de glicose e que ela possa ser armazenada em períodos de abundância. o Piruvato cinase Catalisa o terceiro passo irreversível da glicólise. Controla a velocidade de saída de piruvato. A frutose 1,6-bifosfato (produto do passo irreversível anterior) activa a piruvato cinase. O ATP inibe-a alostericamente de forma a abrandar a glicólise. A alanina (um aminoácido que pode ser sintetizado em um passo para formar piruvato ver metabolismo proteico) pode inibir alostericamente a piruvato cinase para sinalizar que os precursores biossintéticos são abundantes. Inibida por fosforilação reversível Cascata de sinalização desencadeada pela glucagina e mediada pelo AMPc leva à fosforilação da piruvato cinase diminuindo a sua actividade.

9 B - Gliconeogénese É a síntese de glicose a partir de precursores não-glicídicos. Converte piruvato em glicose. Os precursores principais são: o Lactato o Aminoácidos (proveniente da proteólise) o Glicerol (proveniente da hidrólise de triacilglicerois) Acontece principalmente no fígado e alguma quantidade no rim. Ajuda a manter os níveis de glicose no sangue a um nível que permita que o cérebro e os músculos consigam ter glicose suficiente para as suas necessidades metabólicas. A gliconeogénese não é o reverso da glicólise devido à existência de passos muito exergónicos (passos irreversíveis catalisados pela hexocinase, fosfofrutocinase e piruvato cinase) que são contornados por outras enzimas.

10 Regulação da Gliconeogénese/Glicólise A glicólise e a gliconeogénese são controladas de forma coordenada para que dentro da célula uma via esteja relativamente inactiva enquanto a outra está muito activa. O ritmo da glicólise é determinado pela concentração de glicose enquanto o da gliconeogénese é determinado pela concentração de lactato e outros precursores da glicose. Locais de controlo: o Interconversão de frutose 6-fosfato em frutose 1,6-bifosfato (último passo da Fase 1 da glicólise) Fosfofrutocinase na glicólise Frutose 1,6-bifosfatase na gliconeogénese. o Inibida pelo AMP Activada pelo ATP e citrato Um nível elevado de AMP indica que existe pouca carga energética e sinaliza a necessidade de formação de ATP e consequentemente de activação da glicólise e inibição da gliconeogénese. Um nível elevado de ATP ou citrato indica que existe uma carga energética alta e que os precursores biossintéticos estão elevados e portanto a glicólise deve ser inibida e a gliconeogénese deve ser activada. Interconversão do fosfoenolpiruvato em piruvato (último passo da glicólise, primeiro da gliconeogénese a partir do piruvato) Piruvato cinase na glicólise Piruvato carboxilase na gliconeogénese Activada pelo acetil-coa Inibida pelo ADP A gliconeogénese é assim favorecida quando os precursores metabólicos estão abundantes. Regulação hormonal: o Através da alteração do ritmo da expressão genética (transcrição ou degradação do mrna) das enzimas intervenientes nas vias. o Insulina: A concentração aumenta no período pós-prandial. Estimula a expressão da fosfofrutocinase e piruvato cinase. o Glucagina: A concentração aumenta em períodos de jejum. Inibe a expressão da fosfofrutocinase e piruvato cinase. Estimula a produção de enzimas gliconeogénicas, a fosfoenolpiruvato carboxilase e a frutose 1,6-bifosfatase

11 C Ciclo de Krebs (ciclo do ácido cítrico) Generalidades O processamento aeróbio da glicose começa com a oxidação completa dos seus derivados a dióxido de carbono ciclo de Krebs. É a via final comum à oxidação de todas as moléculas combustíveis (aminoácidos, ácidos gordos e glícidos) sendo que a maior parte delas entra no ciclo sob a forma de acetil-coa. Acontece na mitocôndria. A função do ciclo de Krebs é conseguir electrões de alta energia a partir de compostos de carbono e usá-los na formação de NADH e FADH 2. O NADH e FADH 2 são depois utilizados na cadeia transportadora de electrões para a formação de ATP. Formação de Acetil-CoA a partir do piruvato Na matriz mitocondrial. Descarboxilação oxidativa. o Catalisada pelo complexo piruvato desidrogenase. o Reacção irreversível. o É a ligação entre a glicólise e o ciclo de Krebs. A coenzima A é um transportador de muitos grupos acil para o ciclo. Ciclo de Krebs propriamente dito

12 O oxaloacetato reage com o acetil-coa e água para formar citrato e CoA. Isometrização do citrato a isocitrato NAD + Oxidação e descarboxilação do isocitrato em α-cetoglutarato NADH + H + (isocitrato desidrogenase) CO 2 NAD + CoA Descarboxilação oxidativa do α-cetoglutarato em succinil-coa NADH + H + (α-cetoglutarato desidrogenase) CO 2 GDP Pi Hidrolisação da CoA do Succinil-CoA para formar succinato CoA GTP FAD H 2 O NAD + Oxidações e hidratação do succinato para regenerar o oxaloacetato ATP FADH 2 NADH + H +

13 Regulação Complexo piruvato desidrogenase o A formação de acetil-coa a partir de piruvato compromete os átomos de carbono provenientes da glicose para o ciclo de Krebs ou para a formação de ácidos gordos. o Altas concentrações dos produtos do complexo inibem a reacção: Acetil-CoA NADH o A fosforilação do complexo inactiva-o. Uma fosfatase (retira o fosfato) reactiva o complexo. o Piruvato e ADP activam o complexo inactivando a fosfatase. O piruvato e o ADP são moléculas sinalizadoras de que a carga energética da célula está baixa. Isocitrato desidrogenase o Estimulada por: ADP o Inibida por: ATP NADH α-cetoglutarato desidrogenase o Inibida por: Succinil-CoA NADH ATP O ritmo do ciclo de Krebs é diminuído quando a célula tem uma alta concentração de ATP. A isocitrato desidrogenase e a α-cetoglutarato desidrogenase são os locais primários de controlo do ciclo de Krebs.

14 D Cadeia transportadora de electrões e fosforilação oxidativa Introdução Cadeia transportadora de electrões é um sistema de transportadores de electrões localizados na membrana interna da mitocôndria A cadeia transportadora de electrões é responsável pela oxidação de NADH e FADH 2 em presença de O 2 (aceitador final de electrões) com aproveitamento da energia livre para a formação de ATP (fosforilação oxidativa). A oxidação completa de 1 mol NADH resulta na produção de aproximadamente 2,5 moles de ATP. A oxidação completa de 1 mol FADH 2 resulta na produção de aproximadamente 1,5 moles de ATP. A cadeia transportadora de electrões não é mais do que um sistema de reacções de oxidação-redução ligadas. Complexos da cadeia transportadora de electrões A energia libertada durante a remoção dos electrões do NADH e FADH 2 e durante a sua transferência entre os complexos da cadeia transportadora (reacções exergónicas) é usada para bombear protões através da membrana interna da mitocôndria da matriz para o espaço intermembranar. Espaço intermembranar Matriz A cadeia é constituída por 4 complexos enzimáticos que catalisam reacções parciais. o Complexo I: NADH-ubiquinona óxido-redutase Catalisa a transferência de electrões do NADH para a ubiquinona (UQ). Bombeia 4 protões por cada 2 electrões transferidos para a ubiquinona. o Complexo II: Succinato-ubiquinona óxido-redutase (succinato desidrogenase) Catalisa a transferência de electrões do succinato para a ubiquinona (UQ) o Complexo III: Ubiquinol-citocromo c redutase Catalisa a transferência de electrões do ubiquinol (forma reduzida da ubiquinona após os passos anteriores) para o citocromo c.

15 o Bombeia 4 protões por cada 2 electrões transferidos do ubiquinol para ao citocromo c. O citocromo c vai funcionar como um transportador de electrões. Complexo IV: Citocromo c oxidase Catalisa a transferência de electrões do citocromo c para o O 2 formando água havendo acoplamento do bombeamento de protões (4 electrões/4 protões). Inibido por cianeto (CN - ) que impede a transferência de electrões ligando-se ao complexo. Fosforilação oxidativa A ATP sintetase ( complexo V ) usa a energia do gradiente electroquímico (diferença de concentração de protões nos dois lados da membrana interna da mitocôndria) produzido pelos protões resultantes da transferência de electrões para a produção de energia sob a forma de ATP. A ATP sintetase dirige a síntese de ATP pelo movimento de protões a favor do gradiente electroquímico. Espaço intermembranar Matriz

16 O movimento de protões através da ATP sintetase provoca uma alteração conformacional com alteração do local de ligação do ATP, libertando-o e permitindo a ligação de um ADP e um Pi à subunidade catalítica. A velocidade de síntese de ATP pela ATP sintetase é determinada pela velocidade de utilização de ATP pela célula que por sua vez regula a velocidade de funcionamento da cadeia transportadora de electrões. Quando as necessidades energéticas da célula são baixas, o ATP acumula-se e o gradiente de protões deixa de ser usado para a síntese de ATP. o A magnitude do gradiente de protões aumenta até que a energia necessária para bombear protões através da membrana, a partir da matriz, contra o gradiente eléctrico existente, fique igual à energia libertada durante a transferência dos electrões de NADH para O 2. Neste ponto é atingido o equilíbrio e o transporte de electrões pára. O ADP e o NAD + estimulam a ATP sintetase. À medida que o ATP é sintetizado, a magnitude do gradiente de protões diminui uma vez que os protões se movem através da ATP sintetase. Shuttle malato-aspartato No coração e no fígado, os electrões do NADH citosólico são levados para a mitocôndria através deste shuttle. 1- Os electrões são transferidos do NADH para o oxaloacetato formando malato (redução do oxaloacetato). 2- O malato atravessa a membrana mitocondrial e é reoxidado pelo NAD + para formar NADH e oxaloacetato (malato desidrogenase). 3- Para poder voltar ao citosol, o oxaloacetato tem que ser transaminado (ver metabolismo proteico) a aspartato. 4- O aspartado volta ao citosol onde é desaminado (ver metabolismo proteico) para regenerar o oxaloacetato.

17 E- Via das fosfopentoses Introdução Funciona paralelamente à glicólise e ao ciclo de Krebs. Produz poder redutor na forma de NADPH e pentoses/hexoses intermediárias. O NADPH serve como dador de hidrogénio e electrões para a biossíntese. A via é altamente influenciada pelas necessidades de NADPH. Ocorre no citosol. Tem duas fases: oxidativa e não oxidativa Fase oxidativa É uma forma de cortar a cadeia de carbonos de uma molécula glicídica removendo um carbono de cada vez. o Oxidação e descarboxilação da glicose 6-fosfato para formar ribose 5-fosfato e NADPH. o Reacção, em parte, catalisada pela glicose 6-fosfato desidrogenase (G6P). A via pode parar neste ponto: o NADPH pode ser usado para reacções biossintéticas redutoras. o Ribose 5-fosfato pode ser usada como precursor para a síntese de nucleótidos. Fase não-oxidativa Quando o NADPH é mais necessário para a célula do que a ribose 5-fosfato, esta é rearranjada para formar intermediários da glicólise e consequentemente ser reaproveitada ajuste das necessidades da célula. Para que as interconversões aconteçam, forma-se primeiramente xilulose 5-fosfato a partir da isomerização da ribose 5-fosfato. Estas duas moléculas são então utilizadas nas interconversões. Esta fase corresponde a 3 reacções de transcetolisação e transaldolisação que levam à formação de alguns intermediários da glicólise: o Frutose 6-fosfato glicose 6-fosfato o Gliceraldeído 3-fosfato Vias de destino do NADPH: o Biossíntese de ácidos gordos o Biossíntese de colestrol o Biossíntese de nucleótidos o Biossíntese de neurotransmissores o o Redução do glutatião (molécula causadora de stress oxidativo) a glutationa Monooxigenases do citocromo P450 (enzima hepática)

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19 F Metabolismo do glicogénio Introdução O glicogénio é uma forma de armazenamento de glicose facilmente mobilizável. Os resíduos de glicose estão unidos por ligações α-1,4 glicosídicas e a cada 10 resíduos é criada uma ramificação através de ligações α-1,6 glicosídicas. Responsável por manter estável a quantidade de glicose no sangue entre as refeições. O glicogénio encontra-se no fígado e no músculo (concentração maior no fígado). o Fígado regula a glicemia em relação às necessidades de todo o organismo. o Músculo utiliza o glicogénio para consumo energético próprio. Glicogenólise Consiste na degradação do glicogénio a glicose. A glicogénio fosforilase é a enzima chave da glicogenólise. o Cliva as ligações entre os resíduos glicosil (glicose 1-fosfato) que compõem o glicogénio entre C-1 de um resíduo glicosil e C-4 do seguinte (tendo em conta que os resíduos estão unidos por ligações α-1,4) através da adição de um fosfato inorgânico (Pi). o o A glicose 1-fosfato não se difunde para fora da célula. A glicose 1-fosfato é facilmente convertida em glicose 6-fosfato (fosfoglucomutase). A razão pela qual a glicogénio fosforilase utiliza o fosfato inorgânico para clivar os resíduos de glicose em vez de os hidrolisar é que desta forma já não há necessidade de gastar ATP para fosforilar a glicose (o Pi fica na molécula glicose 1-fosfato). A glicogénio fosforilase só consegue efectuar este processo até encontrar um obstáculo a ramificação. o As ligações α-1,6 não são clivadas pela glicogénio fosforilase. o Termina a clivagem a uma distância de 4 resíduos da ramificação.

20 As ligações α-1,6 exigem a acção de outras duas enzimas: o Transferase transfere um bloco de 3 resíduos de uma ramificação (que está a ser degradada) para outra mais exterior. Resta apenas um único resíduo nesta ramificação que está unido à molécula de glicogénio por uma ligação α-1,6. o α-1,6-glucosidase ou enzima desramificadora do glicogénio hidrolisa a ligação α-1,6 libertando glicose. Esta molécula de glicose é fosforilada pela hexocinase formando glicose 6-fosfato. No fígado: o O fígado contem a enzima hidrolítica glicose 6-fosfatase que cliva o grupo fosforil da glicose 6-fosfato para formar glicose livre e o fosfato inorgânico. Esta enzima é a mesma que conclui a gliconeogénese. Não existe na maioria dos outros tecidos o que faz com que a glicose 6- fosfato fique retida para a produção de ATP A actividade da glicogénio fosforilase utiliza o fosfato piridoxal (PLP), um derivado da vitamina B6. Glicogénese Consiste na síntese do glicogénio a partir de glicose. Utiliza uridina difosfato glicose (UDP-glicose) em vez da glicose 1-fosfato. o A UDP-glicose é uma forma activa de glicose tal como o acetil-coa é uma forma activa de acetato. o A UDP-glicose é sintetizada a partir da glicose 1-fosfato e uridina trifosfato (UTP) numa reacção catalisada pela UDP-glicose pirofosforilase.

21 o Esta reacção seria reversível se o pirofosfato (PPi) não fosse rapidamente hidrolisado em 2 Pi a hidrolisação é altamente exergónica tornando a reacção total praticamente irreversível e direccionando-a no sentido da formação da UDP-glicose. Uma unidade UDP-glicose é adicionada ao C-4 terminal do glicogénio para formar a ligações α-1,4. A UDP é retirado da molécula de glicogénio em crescimento. o A reacção é catalisada pela glicogénio sintetase (enzima chave da regulação da síntese de glicogénio). A glicogénio sintetase só adiciona resíduos de glicose quando a cadeia já tem mais que 4 resíduos. O inicio da síntese de glicogénio precisa de um primer glicogenina (um oligossacárido de unidades de α-1,4-glicose) o A glicogenina sofre um processo de autoglicolização em que catalisa a adição de 8 moléculas de glicose doadas pela UDPglicose. Uma enzima ramificadora é necessária para criar as ligações α-1,6 que fazem do glicogénio um polímero ramificado. o Uma ramificação é criada quebrando uma ligação α-1,4 de forma a transferir um bloco de 7 resíduos para uma cadeia mais interior. Estes 7 resíduos têm que provir de uma cadeia de mais de 11 resíduos de forma a deixar pelo menos 4 que podem assim sofrer a acção da glicogénio sintetase. o A ramificação do glicogénio é importante porque:

22 Aumenta a solubilidade do glicogénio Deixa a descoberto um maior número de resíduos terminais (os resíduos tornam-se mais acessíveis) Visão geral do metabolismo do glicogénio Regulação da glicogenólise/glicogénese Alostérica por metabolitos da célula que sinalizam o estado energético da célula. Glicogénio fosforilase o Inibida pelo ATP e glicose 6-fosfato (ou glicose, no fígado). o Fosforilação leva ao estado activo. Glicogénio sintetase o É regulada por modificação covalente (fosforilação) que leva ao estado inactivo. Hormonal leva à fosforilação das enzimas o A glucagina e epinefrina levam à degradação do glicogénio. O exercício físico leva à libertação de epinefrina. O fígado responde mais à glucagina mas a estimulação conjunta de glucagina e epinefrina leva à resposta máxima. o Insulina inactiva a degradação e estimula a síntese de glicogénio (desfosforilação da glicogénio sintetase e fosforilase).

23 Epinefrina: Degradação Síntese Verde enzima activa Rosa enzima inactiva Nota: a fosforilase cinase também pode ser parcialmente activada pelo cálcio iónico e o efeito é conjunto com o da epinefrina importante no músculo

24 2 Metabolismo lipídico Introdução Papel metabólico dos ácidos gordos: o São precursores biossintéticos dos fosfolípidos e glicolípidos. o Modificação de proteínas. o São moléculas combustíveis. o Os seus derivados podem ser hormonas ou mensageiros intracelulares. A degradação e síntese de ácidos gordos são processos praticamente contrários um ao outro. A maior parte dos lípidos ingeridos são triacilglicerois. A Lípidos na dieta O local de maior acumulação de lípidos (triacilglicerois) é o citoplasma das células do tecido adiposo. Estas células são especializadas para a síntese e armazenamento de triacilglicerois. Os triacilglicerois provenientes da dieta são degradados a ácidos gordos e um monoacilglicerol para que sejam absorvidos pelo epitélio intestinal e posteriormente passarem para o sistema linfático e depois para a corrente sanguínea. o No lúmen intestinal, são incorporados em micelos formados com o ácido dos sais biliares e que propiciam a digestão dos triacilglicerois pelas enzimas pancreáticas. o Nas células do epitélio intestinal, os triacilglicerois são ressintetisados e transferidos para os quilomicra - uma lipoproteína transportadora de triacilglicerois. A parte proteica das lipoproteínas é chamada apolipoproteína. Os quilomicra ligam-se a lipoproteínas lipases primeiramente no tecido adiposo e no músculo no músculo podem ser oxidados para formação de energia.

25 B Utilização de ácidos gordos como combustível Introdução 3 fases: o Triacilglicerois são degradados a ácidos gordos e glicerol que são libertados do tecido adiposo para a corrente sanguínea e transportados para os tecidos com necessidade energética. o Nos tecidos, os ácidos gordos são activados e transportados para a mitocôndria para serem degradados. o Os ácidos gordos são degradados em acetil-coa que pode ser utilizado no ciclo de Krebs. Fase 1 Lipólise: o Corresponde à hidrólise dos triacilglicerois por lipases formando ácidos gordos e glicerol. o As lipases são activadas pela epinefrina e glucagina e inibidas pela insulina. Os ácidos gordos não são solúveis no plasma e por isso ligam-se à albumina (proteína transportadora presente no plasma) para serem transportados para os tecidos. O glicerol é absorvido pelo fígado, fosforilado e oxidado para formar dihidroxiacetona fosfato que é isomerada a gliceraldeído 3-fosfato (intermediário da glicólise e gliconeogénese). Pode ser convertido a glicose ou piruvato. Fase 2 A oxidação dos ácidos gordos acontece na mitocôndria. Antes de entrarem na matriz mitocondrial, os ácidos gordos são activados através da ligação à Co-enzima A formando acil-coa isto acontece na membrana externa da mitocôndria e a reacção é catalisada pela acil-coa sintetase. Ácido gordo Acil-CoA Há gasto de uma molécula de ATP. No entanto a reacção é bastante favorável pois o equivalente a duas moléculas de ATP é hidrolisado com

26 libertação de um pirofosfato (PPi) que é rapidamente hidrolisado tornando a reacção irreversível. É necessário um mecanismo de transporte para fazer com que os acil-coa de cadeia longa entrem na membrana mitocondrial interna. o O acil-coa é conjugado com a carnitina para formar acil-carnitina e a CoA é libertada. Reacção catalisada pela carnitina aciltransferase I (ou carnitina palmitoil transferase I). o o A acil-carnitina passa então para a membrana interna da mitocôndria. O grupo acil é novamente transferido para a CoA. Reacção catalisada pela carnitina aciltransferase II (ou carnitina palmitoil transferase II). A carnitina volta para lado citosólico. Fase 3 β-oxidação O acil-coa é degradado pela via da β-oxidação. o Consiste em reacções sequenciais de oxidação pelo FAD, hidratação, oxidação pelo NAD + e tiólise pela CoA. o Forma-se FADH 2, NADH e acetil-coa. o Resulta um acil-coa com menos 2 carbonos que o inicial. Este volta a sofrer as mesmas reacções até todo o grupo acil ter sito transformado em blocos de acetil-coa. O palmitoil-coa é um acil-coa de 16 carbonos que é muito vulgar necessita de 7 ciclos de reacções para ser completamente degradado.

27 No caso dos ácidos gordos de cadeia impar: o São oxidados da mesma forma mas no final resultam uma molécula de acetil- CoA (em vez de duas) e uma molécula de propionil-coa (composto de 3 carbonos). o O propionil-coa entra no ciclo de Krebs depois de ter sido convertido a succinil-coa (reacção dependente da vitamina B12 ou cobalamina). C Síntese de corpos cetónicos O acetil-coa produzido na β-oxidação só entra no ciclo de Krebs se a degradação de ácidos gordos e glícidos estiver equilibrada porque a sua entrada depende da disponibilidade de oxaloacetato (normalmente formado a partir do piruvato). Podemos encarar os corpos cetónicos como uma forma transportável de unidades de acetil-coa. Corpos cetónicos: o Compostos formados a partir do acetil-coa no fígado, passam para a corrente sanguínea e são transportados para os tecidos periféricos. Acetoacetato 3-hidroxibutirato Acetona o O músculo cardíaco e o córtex renal usam acetoacetato preferencialmente à glicose. o O cérebro pode adaptar-se à sua utilização em períodos de jejum prolongado ou diabetes. o Acetoacetato e 3-hidroxibutirato: Condensação de duas moléculas de acetil-coa para formar acetoacetil-coa. Acetoacetil-CoA condensa-se com mais uma molécula de acetil-coa com formação de HMG-CoA e CoA. O HMG-CoA é então clivado para formar acetoacetato e 3- hidroxibutirato o Acetona: Proveniente da descarboxilação espontânea do acetoacetato. Provoca o hálito cetónico. HMG-CoA

28 Quando a quantidade de acetoacetato em circulação está elevada, a lipólise é inibida no tecido adiposo. D Síntese de ácidos gordos Introdução Acontece no citosol. O ácido gordo é aumentado a partir da adição sucessiva de unidades de carbonos acetil-coa e malonil-acp. O poder redutor para a síntese é dado pelo NADPH. Nos organismos mais complexos, a síntese de ácidos gordos é levada a cabo por um sistema enzimático chamado ácidos gordos sintetase. Formação do malonil-coa Carboxilação do acetil-coa a malonil-coa o Reacção irreversível. o Catalisada pela acetil-coa carboxilase (tem como grupo prostético a biotina). É a enzima reguladora do metabolismo dos ácidos gordos. o É necessária a hidrólise de uma molécula de ATP. o O CO 2 activado (HCO - 3 ) é transferido para o acetil-coa. Ciclo de enlongação na síntese de ácidos gordos Os intermediários estão ligados a uma proteína transportadora de grupos acil ACP. o Podemos pensar na ACP como uma CoA gigante. o Forma-se acetil-acp e malonil-acp. A enlongação de ácidos gordos é catalisada pela ácidos gordos sintetase e consiste na adição sucessiva de unidades acetil-acp e malonil-acp com reduções e descarboxilações concomitantes. O ciclo de enlongação termina no composto C16 o palmitato. Posterior enlogação é conseguida através de outros sistemas enzimáticos acessórios.

29 Equações gerais da síntese de ácidos gordos Síntese do malonil-coa: Síntese do palmitato: Total: Transporte de acetil-coa e fontes de NADPH para a síntese de ácidos gordos A síntese do palmitato requer 8 moléculas de acetil-coa. o O acetil-coa é formado a partir do piruvato na mitocôndria por isso tem que ser transportado para o citosol para ser utilizado na síntese de ácidos gordos. Esta barreira é ultrapassada através de um bypass pelo citrato que transporta grupos acil através da membrana interna da mitocôndria. o O citrato é formado na matriz mitocondrial através da condensação do oxacloacetato com o acetil-coa. o O citrato pode atravessar a membrana interna da mitocôndria e no citosol é clivado pela ATP-citrato liase para voltar a formar acetil-coa e oxaloacetato. o Há gasto de uma molécula de ATP. O oxaloacetato formado no citosol tem que voltar à mitocôndria e a membrana interna é impermeável necessidade de um sistema de bypass de transporte: o Primeiro, o oxaloacetato é reduzido a malato pelo NADH. Reacção catalisada pela malato desidrogenase.

30 o Segundo, o malato sofre uma descarboxilação oxidadativa pelo NAD +. Reacção catalisada pela enzima málica. Há formação de NADPH o Por último, o piruvato formado volta espontaneamente para a mitocôndria onde é carboxilado a oxaloacetato. O sistema de transporte gera NADPH (que pode ser utilizado na síntese de ácidos gordos) por cada molécula de acetil-coa transferida para o citosol. Regulação do metabolismo dos ácidos gordos A acetil-coa carboxilase (catalisa a síntese de malonil-coa a partir de acetil-coa passo inicial da síntese de ácidos gordos) é a enzima mais importante na regulação do metabolismo dos ácidos gordos. o É controlada por 3 sinais globais: Glucagina Epinefrina Insulina o A insulina estimula a síntese de ácidos gordos enquanto a glucagina e epinefrina têm o efeito inverso. o Pode também ser controlada pelos níveis de metabolitos: Citrato sinaliza que os precursores biossintéticos estão abundantes e por isso activa a acetil-coa carboxilase para dar inicio à síntese de ácidos gordos. Palmitoil-CoA e AMP levam à inibição da acetil-coa carboxilase. o Fosforilação inactiva a acetil-coa carboxilase.

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