Metabolismo de Lipídios e Biossíntese de Ácidos Graxos, Exercícios de Bioquímica

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Bioquímica

Prof. Dr. Matheus Maciel Batista

matheus.batista@ifsuldeminas.edu.br

Bioquímica

Prof. Dr. Matheus Maciel Batista

matheus.batista@ifsuldeminas.edu.br

METABOLISMO DE LIPÍDIOS

Os lipídios representam uma grande reserva de energia para os seres vivos. Em nossa espécie, essa função é desempenhada principalmente pela molécula de triacilglicerol, a qual se encontra estocada no tecido adiposo multilocular (branco). Em determinadas situações, essas moléculas podem ser utilizadas para a síntese de energia, pois, quando necessário, o triacilglicerol sofre a ação da enzima lipase, que sofre controle hormonal, sendo separado em uma molécula de glicerol e três moléculas de ácidos graxos.

METABOLISMO DE LIPÍDIOS

Quando ocorre a quebra de um triacilglicerol, todas as moléculas liberadas podem ser utilizadas pelo organismo, pois o glicerol pode ser usado no processo de gliconeogênese, como visto anteriormente, sendo transformado em uma molécula de piruvato no fígado. Já as moléculas de ácidos graxos liberadas podem ser usadas pelo organismo para a geração de energia quando são submetidas à betaoxidação (Ciclo de Lynen), podendo ser oxidadas completamente até a obtenção de CO 2 pelo Ciclo de Krebs.

METABOLISMO DE ÁCIDOS GRAXOS

O metabolismo dos ácidos graxos ocorre no interior da mitocôndria. Para que eles sejam metabolizados é necessário primeiro ativalos, transformando seu grupo carboxilato num tio-éster da CoASH. A enzima acilCoA sintetase inicialmente ativa o ácido graxo com uma molécula de ATP. O oxigênio da carboxila ataca o fósforo-α do ATP, fornando acil- AMP e pirofosfato. O pirofosfato é hidrolisado à dois fosfatos inorgânicos. Em seguida a CoASH ataca a carbonila da acil-AMP, saindo o grupo abandonador AMP e formando acil-CoA.

METABOLISMO DE ÁCIDOS GRAXOS

Os ácidos graxos com até 12 carbonos atravessam a membrana mitocondrial sem problemas. Para ácidos graxos maiores entram em ação as enzimas carnitina-aciltransferase I e carnitina aciltransferase II. A primeira catalisa a transesterificação da acil-CoA com a carnitina formando acilcarnitina e CoASH. A acil-carnitina atravessa sem problemas a membrana mitocondrial, e do outro lado a segunda enzima catalisa a transesterificação da acil-carnitina com a CoASH, formando acil-CoA e carnitina.

Oxidação de ácidos graxos

A primeira reação da β-oxidação de ácidos graxos é catalisada pela enzima acil-CoA- desidrogenase, que utiliza o FAD para remover o hidrogênio, convertendo a acil-CoA em trans-Δ 2

• enoil-CoA. Repare que a insaturação formada é trans e não cis como seria esperado encontrar em ácidos graxos.

Oxidação de ácidos graxos

Na segunda reação a trans-Δ 2

• enoil-CoA sofre hidratação catalisada pela enoil- CoA-hidratase (idêntica a reação da fumarese no ciclo do ácido cítrico), formando o L-β-hidroxiacil-CoA.

Oxidação de ácidos graxos

Na quarta e última reação a enzima acil-CoA-acetiltransferase também denominada tiolase catalisa quebra da β-cetoacil-CoA pela CoASH formando acetil-CoA e uma acil-CoA com dois carbonos a menos. Essas quatro etapas são repetidas até que todo o ácido graxo saturado seja convertido à acetil-CoA, NADH e FADH 2

A oxidação dos ácidos graxos produz uma grande quantidade de ATP

O transporte de elétrons provenientes do FADH 2 e do NADH pela cadeia respiratória leva à síntese de quatro fosfatos de alta energia para cada um dos sete ciclos necessários para a degradação do ácido graxo C 16 , o palmitato, em acetil-CoA. Formam-se, no total, 8 moles de acetil-CoA, e cada um dá origem a 10 moles de ATP no processo de oxidação no ciclo do ácido cítrico, resultando em 8 × 10 = 80 moles. Deve-se subtrair 2 para a ativação inicial do ácido graxo, gerando um ganho líquido de 106 moles de ATP por mol de palmitato.

A oxidação de ácidos graxos insaturados requer duas reações adicionais

Como podem ver a insaturação está na posição errada C 3 - C 4 , e com configuração errada cis. Para dar prosseguimento à β-oxidação entra em cena a enzima Δ 3 ,Δ 2

• enoil-CoA-isomerase que converte a cis-Δ 3 - dodecenoil-CoA em trans-Δ 2 - dodecenoil-CoA, podendo então a β-oxidação prosseguir.

A oxidação de ácidos graxos poliinsaturados são necessárias três reações adicionais

Tomemos o ácido linoléico. A β-oxidação ocorre normalmente três vezes formando a cis-Δ 3 ,cis-Δ 6

• dodecadienoil-CoA. Neste ponto entra a enzima Δ 3 ,Δ 2
• enoil-CoA-isomerase que converte a cis-Δ 3 ,cis-Δ 6

dodecadienoil-CoA em trans-Δ 2 ,cis-Δ 6

• dodecadienoil-CoA.

A oxidação de ácidos graxos poliinsaturados são necessárias três reações adicionais

Em seguida a enzima enoil-CoAisomerase isomeriza a insaturação formando a trans-Δ 2

decenoil-CoA, que prossegue agora na β-oxidação sem mais problemas.

A oxidação completa de ácidos graxos ímpares requer três reações extras

Um ácido graxo ímpar ao sofrer β-oxidação gera na última quebra acetil-CoA e propionil-CoA, ao invés de duas moléculas de acetil-CoA. O propionil-CoA necessita então sofrer três reações para terminar de ser metabolizado. Primeiro a enzima propionil-CoA-carboxilase utiliza a biotina e o ATP para incorporar um bicarbonato ao propionil-CoA, formando o D-metilmalonil-CoA.