METABOLISMO DE LIPÍDEOS 1. Β-oxidação de ácidos graxos - Síntese de acetil-coa - ciclo de Krebs - Cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa 2. Síntese de corpos cetônicos 3. Síntese de colesterol 4. Síntese de triglicerídeos Profa. Dra. Celene Fernandes Bernardes Referências: Princípios de bioquímica Lehninger Bioquímica Campbell Bioquímica Ilustrada - champe
Após uma refeição rica em calorias, GLICOSE, ÁCIDOS GRAXOS e AMINOÁCIDOS entram no fígado. A liberação de insulina em resposta a alta concentração de glicose no sangue, estimula a captação de glicose pelos tecidos. Parte da glicose é exportada para o cérebro para suprir a sua necessidade energética, e também para os músculos e tecido adiposo. No fígado, o excesso de glicose é oxidado a acetil-coa, que, posteriormente pode, via ciclo de Krebs e cadeia transportadora de elétrons, gerar ATP, como pode ser utilizado na síntese de glicogênio e ser armazenado no fígado e músculos. Outra parte da glicose pode ser convertida em ácido graxo para síntese de triglicerídeo (TAG) que são exportados para tecido adiposo e músculos. Excesso de aminoácidos pode ser convertido para piruvato e acetil-coa, que também são utilizados na síntese de lipídeos. Ácidos graxos da dieta podem ser transferidos diretamente, via sistema linfático, do intestino para músculos e tecido adiposo.
Estado de jejum após algumas horas sem ingestão de alimentos, a principal função do fígado é fornecer glicose para o cérebro. Glicogênio hepático é degradado e a glicose-1-fosfato produzida é convertida a glicose-6-fosfato e, posteriormente, em glicose livre, que é liberada no sangue. Aminoácidos resultantes da degradação de proteínas e glicerol proveniente de triglicerídeos do tecido adiposo, são usados para síntese de glicose (gliconeogênese). O fígado utiliza ácido graxo como principal fonte de energia e o excesso de acetil-coa é convertido em corpos cetônicos e exportados para outros tecidos, aonde serão convertidos em energia. O cérebro é especialmente dependente de corpos cetônicos quando ocorre baixo suprimento de glicose.
GLUCAGON Referência Bioquímica - Champe- Bioquímica - Lehninger
METABOLISMO ENERGÉTICO DE LIPÍDEOS 1. Lipólise dos triglicerídeos de reserva ou dos obtidos através da dieta 2. Oxidação de ácidos graxos na matriz mitocondrial Referência Metabolismo Marek Dominiczak
Entrada de ácidos graxos na matriz mitocôndrial - Ácidos graxos originados da dieta (digestão de triglicerídeos) ou de estoques intracelulares (lipólise hormônio dependente) Referência Bioquímica Lehninger Bioquímica - Marks-
Entrada de ácidos graxos na mitocôndria através do transporte acil carnitina/carnitina No citosol, os ácidos graxos são ativados (R-CO-SCoA) e reagem com a carnitina, formando ácido graxocarnitina (R-CO-carnitina), num processo catalisado pela enzima carnitina acil-transferase I (na figura anterior está exemplificada para o ácido graxo palmítico = CPT-1). Nesta forma, os ácidos graxos entram no espaço intermembranas e são transportados para a matriz através da membrana mitocondrial interna, num processo de difusão facilitada. Na matriz, o grupo acil do ácido graxo é transferido para a coenzima A, liberando a carnitina que retorna para o espaço intermembranas. Este processo é catalisado pela enzima carnitina acil-transferase II. A enzima carnitil-acil transferase I é inibida por alta concentração de malonil- CoA (precursor da síntese de ácidos graxos), por alta concentração de acetil-coa no citosol e alta concentração de ATP, sinalizando que os ácidos graxos não precisam entrar na mitocôndria para serem oxidados e gerarem ATP. Esta enzima é que regula a beta-oxidação de ácidos graxos.
Oxidação de ácidos graxos: β-oxidação, ciclo de Krebs, cadeia mitocondrial de transporte de elétrons e síntese de ATP. Estágio 1 - A cadeia hidrocarbonada de ácidos graxos é oxidada de dois em dois carbonos, à partir da extremidade acetil, liberando acetil-coa. Este processo é denominado de β-oxidação de ácidos graxos. Estágio 2 Os grupos acetil são oxidados a CO 2 através das reações do ciclo de Krebs. Estágio 3 elétrons derivados de reações de oxidação nos estágios 1 e 2 são transportados para o O 2 via cadeia transportadora de elétrons mitocondrial, liberando energia para síntese de ATP através do processo da fosforilação oxidativa. Referência Bioquímica - Lehninger
β-oxidação de ácidos graxos - através da sequência de reações demonstradas ao lado, um resíduo acetil é removido do ácido graxo na forma de acetil-coa. A cadeia de ácido graxo fica com dois átomos de carbono a menos e pode reiniciar a sequência de reações, até que todo o ácido graxo tenha sido convertido em unidades de acetil-coa. Referência Bioquímica - Lehninger
Ácido graxo β-oxidação acetil-coa ciclo Krebs CO 2 + H 2 O + energia RENDIMENTO ENERGÉTICO oxidação de uma molécula do ácido graxo Palmítico (16 CARBONOS) a) Uma volta pelo ciclo da β oxidação Palmitotil-CoA + CoA + FAD + NAD + + H 2 O miristoil-coa + acetil-coa + FADH 2 + NADH + H + (16 carbonos) (14 carbonos) (2 carbonos) b) Oxidação total do ácido graxo = sete voltas pelo ciclo da β oxidação Palmitotil-CoA + 7CoA + 7FAD + 7NAD+ 7H 2 O 8acetil-CoA + 7FADH 2 + 7NADH + 7H + (16 carbonos) (2 carbonos) Considerando 3ATP para cada NADH e 2ATP para cada FADH2 8 acetil-coa (no ciclo de Krebs) = 8 x 12 ATP = 96 ATP 7 FADH 2 (na cadeia respiratória) = 7 x 2 ATP = 14 ATP 7 NADH (na cadeia respiratória) = 7 x 3 ATP = 21 ATP - total de 131 ATP Considerando informações mais recentes, aonde a oxidação de 1 FADH 2 resulta 1,5 ATP e um NADH, 2,5 ATP, o rendimento energético da oxidação completa do ácido palmítico resultaria em 108 ATP. Referência Bioquímica - Lehninger
Síntese de corpos cetônicos no fígado e utilização nos tecidos periféricos - Em situação de jejum ou baixa concentração de glicose plasmática ocorre a síntese de corpos cetônicos no fígado, a partir do catabolismo de ácidos graxos e aminoácidos. Os corpos cetônicos são oxidados pelos tecidos extra-hepáticos, resultando em energia através do ciclo de Krebs. Corpos cetônicos no plasma sanguíneo = cetose
Síntese de corpos cetônicos
HO pk 3,5 + H + HO pk 4,7 + H + Formação de corpos cetônicos à partir de acetil-coa - Normalmente, a síntese de corpos cetônicos é relativamente baixa. Quando acumula acetil-coa (por exemplo no diabetes hiperglicêmico ou em baixa concentração de glicose) a enzima tiolase catalisa a condensação de 2 moléculas de acetil-coa formando acetoacetil-coa, que, em seguida deriva os três compostos denominados de corpos cetônicos (acetoacetato, acetona e β-hidroxibutirato). As reações de síntese de corpos cetônicos ocorrem na matriz de mitocôndrias hepáticas. O HMG-CoA é também um intermediário na síntese de esterol. No ph do plasma sanguíneo, os corpos cetônicos dissociam, liberando H + e podendo acarretar acidose metabólica (cetoacidose)
Regulação coordenada da síntese e consumo de ácidos graxos Quando carboidratos são fornecidos pela dieta, a oxidação de ácidos graxos não é necessária. Duas enzimas regulam o processo: a acetil-coa carboxilase (ACC = primeira enzima da síntese de ácido graxo) é ativada, direcionando o processo para a síntese de ácido graxo e a enzima carnitina acil transferase I é inibida, limitando o transporte de ácido graxo para a matriz mitocondrial e, consequentemente, inibindo a oxidação dos mesmos. A ingestão de alta concentração de carboidrato e consequente aumento do nível de glicose no sangue desencadeia a síntese de insulina que ativa a ACC. A ACC ativa a formação de malonil-coa (primeiro intermediário da síntese de ácido graxo) e a malonil-coa inibe a carnitina acil-transferase I, prevenindo a entrada e oxidação de ácido graxo na matriz mitocondrial. Quando diminui o nível de glicose sanguínea, o glucagon ativa a proteína quinasedependente de AMPc (PKA), que inativa a ACC. A concentração de malonil-coa diminui e ácido graxo pode entrar na matriz mitocondrial, aonde será oxidado. Devido o glucagon estimular a mobilização de ácidos graxos do tecido adiposo, ocorre aumento de ácido graxo no sangue facilitando a obtenção de energia devido à oxidação mitocondrial hepática destes compostos.
Regulação da síntese de triglicerídeos pela insulina A insulina estimula a conversão de carboidratos e aminoácidos da dieta para ácidos graxos. Em baixa concentração de insulina (por exemplo no diabetes) diminui a síntese de ácido graxo e o acetil-coa resultante do catabolismo de carboidratos e aminoácidos é convertido em corpos cetônicos.
Biossíntese de colesterol
Regulação do balanço da síntese e captação de colesterol da dieta - Glucagon promove a fosforilação e consequente inativação da HMG-CoA redutase (enzima da síntese de colesterol endógeno). Insulina promove a desfosforilação e ativação da mesma enzima.