Catabolismo de lipídeos: β-oxidação e regulação

06/11/2021
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Prof. Dr. ÍGOR PRADO DE BARROS LIMA
Campina Grande, 2021
Aula – CATABOLISMO DOS
LIPÍDEOS
DISCIPLINA: BIOQUÍMICA APLICADA
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
 Processamento dos lipídeos da dieta – digestão,
mobilização e transporte de gorduras.
 Oxidação de ácidos graxos:
 Etapas da oxidação de ácidos graxos.
 β-Oxidação de ácidos graxos.
 Ciclo do ácido cítrico.
 Fosforilação oxidativa.
 Saldo energético da oxidação de ácidos graxos.
 Regulação da oxidação de ácidos graxos.
 Defeitos genéticos relacionados à oxidação.
 Oxidação dos corpos cetônicos.
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 LIPÍDEOS - juntamente com carboidratos, proteínas
e ácidos nucléicos - componentes essenciais das
estruturas biológicas, e fazem parte de um grupo
conhecido como BIOMOLÉCULAS.
PRINCIPAL
FUNÇÃO LIPÍDEOS
Armazenamento
Energético
 ÁCIDOS GRAXOS
LIPÍDEOS DE ARMAZENAMENTO
 TRIACILGLICERÓIS
Glicerol
3 ácidos
graxos
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CATABOLISMO DOS LIPÍDEOS
 As células dos vertebrados podem obter combustíveis de
ácidos graxos de três fontes:
1. Gorduras consumidas na dieta.
2. Mobilizam gorduras armazenadas em tecidos
especializados (tecido adiposo, consistindo em células
chamadas adipócitos).
3. No fígado, convertem o excesso de carboidratos da
dieta em gordura para exportação aos outros tecidos.
CATABOLISMO DOS LIPÍDEOS
 Em média, 40% ou mais das necessidades energéticas
diárias das pessoas que vivem em países industrializados
são supridos pelos triacilgliceróis da dieta.
 Os triacilgliceróis fornecem mais da metade das
necessidades energéticas de alguns órgãos, particular-
mente o fígado, o coração e a musculatura esquelética
em repouso.
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METABOLISMO
ORGÂNICO
OXIDAÇÃO COMPLETA
DE ÁCIDOS GRAXOS.
 Fornece até 80% das necessidades
energéticas, no coração e no fígado
de mamíferos, em todas as
circunstâncias fisiológicas.
(NELSON, COX, 2014)
DIGESTÃO,
MOBILIZAÇÃO E
TRANSPORTE DE
GORDURAS
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DIGESTÃO, MOBILIZAÇÃO E
TRANSPORTE DE GORDURAS
 Os triacilgliceróis da dieta são emulsificados no intestino
delgado por sais biliares, hidrolisados pelas lipases
intestinais, absorvidos pelas células epiteliais intestinais,
reconvertidos em triacilgliceróis, e então transformados
em quilomícrons pela combinação com apolipoproteínas .
 Os quilomícrons distribuem os triacilgliceróis aos tecidos,
onde a lipase lipoprotéica libera ácidos graxos livres para
a entrada nas células. Os triacilgliceróis armazenados no
tecido adiposo são mobilizados por uma lipase de
triacilglicerol sensível a hormônio.
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 Os ácidos graxos liberados se ligam à albumina sérica e
são transportados no sangue para o coração, para a
musculatura esquelética e outros tecidos que utilizam
ácidos graxos como combustível.
 Hormônios, adrenalina e glucagon, secretados em resposta
aos baixos níveis de glicose ou atividade iminente.
MOBILIZAÇÃO DOS LIPÍDEOS
ARMAZENADOS
 Sinalizam a necessidade de energia metabólica, ativam
a mobilização dos triacilgliceróis armazenados.
 Ác. graxos liberados se ligam à
albumina sérica, transportando-os
no sangue para coração, músculo
esquelético e outros tecidos.
Dentro das células,
Oxidação mitocondrial
de Ácidos graxos.
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FIGURA – Mobilização dos triacilgliceróis
armazenados no tecido adiposo.
 95% da energia biologicamente disponível dos
triacilgliceróis residem nas três cadeias longa de ácidos
graxos, e apenas 5% são fornecidos pela porção glicerol.
QUEBRA DOS TRIACILGLICERÓIS
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QUEBRA DOS
TRIACILGLICERÓIS
 Os ácidos graxos são ativados e transportados para
dentro das mitocôndrias.
 As enzimas de oxidação de ácidos graxos nas células
animais estão localizadas na matriz mitocondrial.
 Os ácidos graxos com comprimento de cadeia de 12
carbonos ou menos entram na mitocôndria sem a ajuda
de transportadores de membrana.
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 Aqueles ácidos graxos com 14 carbonos ou mais, que
constituem a maioria dos ácidos graxos livres obtidos na
dieta ou liberados do tecido adiposo, não conseguem
passar através das membranas mitocondriais,
necessitando passar pelas três reações enzimáticas do
CICLO DA CARNITINA.
 O ácido graxo convertido
em Acil-CoA graxo.
 O ácido graxo convertido
em Acil-CoA graxo.
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 Os ésteres de acil-CoA graxo formados no lado citosólico
da membrana externa da mitocôndria podem ser
transportados para dentro da mitocôndria e oxidados
para produzir ATP.
 Os ácidos graxos destinados a oxidação mitocondrial
estão ligados a carnitina, formando acil-graxo-carnitina.
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OXIDAÇÃO DE
ÁCIDOS GRAXOS
 Ocorre em 3 etapas:
1. β-Oxidação.
2. Ciclo do ácido cítrico.
3. Fosforilação oxidativa.
OXIDAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS
 1ª ETAPA – β-OXIDAÇÃO
 Processo por meio do qual os
ácidos graxos convertidos em
Acetil-CoA.
 Os ácidos graxos sofrem
remoção oxidativa de sucessivas
unidades de 2 carbonos na forma
de Acetil-CoA.
 Começando pela extremidade
carboxílica da cadeia acil-graxo.
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Ác. Graxos saturados
OXIDAÇÃO DE
ÁCIDOS GRAXOS
4 reações catalisadas por enzimas.
 1ª ETAPA – β-OXIDAÇÃO Ác. Graxos saturados
Desidrogenação da
acil-CoA graxo.
Nova ligação dupla com
configuração trans.
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 Hidratação.
 Desidrogenação.
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Reação do β-cetoacil-CoA
com a coenzima A livre.
Separa os 2 carbonos da
extremidade carboxílica.
(C16)
(C14)
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 2ª ETAPA – Ciclo do Ácido Cítrico
 NADH e FADH2 – transportadores de
elétrons reduzidos.
 3ª ETAPA – Fosforilação oxidativa
 Produção de ATP por oxidação das
coenzimas pelo oxigênio, efetuada
por uma Cadeia de Transporte de
elétrons.
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 SALDO ENERGÉTICO OXIDAÇÃO ÁC.GRAXOS
 A oxidação da palmitoil-CoA em 8 moléculas de Acetil-
CoA, incluindo as transferências de elétrons e as
fosforilações oxidativa:
Palmitoil-CoA + 7CoA + 7O2 + 28Pi + 28ADP
→ 8 acetil-CoA + 28ATP + 7H20
 A oxidação COMPLETA da palmitoil-CoA em dióxido de
carbono e água:
Palmitoil-CoA + 23O2 + 108Pi + 108ADP
→ CoA + 108ATP + 16CO2 + 23H20
 SALDO ENERGÉTICO OXIDAÇÃO ÁC.GRAXOS
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 Muitos animais dependem da gordura armazenada para obter
energia durante a hibernação, em períodos migratórios e em
outras situações envolvendo ajustes metabólicos radicais.
 β-OXIDAÇÃO Ác. Graxos INSATURADOS
A oxidação de ácidos graxos
insaturados requer duas
reações adicionais.
Ác. Graxo MONOINSATURADO
ÁCIDO OLÉICO.
Configuração Cis não sofre ação
da enoil-CoA hidratase.
Δ3, Δ2 –enoil-CoA
isomerase
6 Acetil-CoA
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 β-OXIDAÇÃO Ác. Graxos
INSATURADOS
insaturados requer duas
reações adicionais.
Ác. Graxo POLI-INSATURADO
ÁCIDO LINOLÉICO (ômega 6).
A oxidação de ácidos
graxos insaturados
requer duas reações
adicionais.
Δ3, Δ2 –enoil-CoA
isomerase
Ác. Graxo Poli-insaturado
ÁCIDO LINOLÉICO.
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A oxidação de ácidos
graxos insaturados
requer duas reações
adicionais.
Enoil-CoA
isomerase
2,4-dienoil-CoA
redutase
5 Acetil-CoA
Ác. Graxo Poli-insaturado
ÁCIDO LINOLÉICO.
 β-OXIDAÇÃO Ác. Graxos
de NÚMERO ÍMPAR
de número ímpar requer três
reações extras.
Ác. Graxo Propionato –
adicionado a pães e cereais
como inibidor do mofo.
Propionil-CoA
carboxilase
Metilmalonil-
CoA carboxilase
Metilmalonil-
CoA mutase
Succinil-CoA
 Succinil-CoA vai para o ciclo do ác.cítrico.
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 REGULAÇÃO DA OXIDAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS
 A oxidação dos ácidos graxos consome um combustível
precioso e é regulada de forma que ocorra apenas quando
houver a necessidade de energia.
 O principal mecanismo de regulação baseia-se no Malonil-
CoA, intermediário inicial na síntese de ácidos graxos, que
inibe a carnitina-aciltransferase I, prevenindo a entrada de
ácidos graxos na mitocôndria.
 Isso bloqueia a degradação dos ácidos graxos enquanto
ocorre a síntese.
 REGULAÇÃO DA OXIDAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS
ACC – acetil-CoA carboxilase
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 DEFEITOS GENÉTICOS nas acil-CoA-graxo-
desidrogenases causam doenças graves
 Mutação no gene que codifica a enzima.
X
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 DOENÇA – episódios recorrentes de uma síndrome que
inclui acúmulo de gordura no fígado, altos níveis
sanguíneos de ácido octanoico, baixo nível de glicose no
sangue (hipoglicemia), sonolência, vômito e coma.
 Perfil de diagnóstico – urina com altos níveis de ácidos
dicarboxílicos e baixos níveis de corpos cetônicos
urinários.
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 Mortalidade da doença - 25 a 60% na primeira infância.
 Se o defeito genético for detectado logo após o
nascimento, o recém-nascido pode receber uma dieta
pobre em gordura e rica em carboidratos.
 Com medidas adequadas o
prognóstico da doença é bom.
 DEFEITOS GENÉTICOS para o transporte
e oxidação de ácidos graxos
 Mais de 20 outros defeitos genéticos em humanos para
o transporte ou oxidação de ácidos graxos tem sido
documentados, a maioria muito menos comum que o
defeito na acil-CoA-desidrogenase.
 Estes podem causar doenças cardíacas graves e
músculo esquelética anormal.
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OXIDAÇÃO DE CORPOS CETÔNICOS
 Em humanos, o acetil-CoA formado no fígado durante a
oxidação dos ácidos graxos pode entrar no ciclo do ácido
cítrico ou sofrer conversão a “corpos cetônicos” – acetona,
acetoacetato e D--hidroxibutirato, para exportação a outros
tecidos.
 A acetona, produzida em menor quantidade, é exalada.
 Já o acetoacetato e D--hidroxibutirato são transportados
para outros tecidos extra-hepáticos, onde são convertidos
em acetil-CoA e oxidados no ciclo do ácido cítrico.
OXIDAÇÃO DE CORPOS CETÔNICOS
 No diabetes não tratado, quando o nível de insulina é
insuficiente, os tecidos extra-hepáticos não podem captar a
glicose do sangue de maneira eficiente. Assim, os ácidos
graxos entram na mitocôndria para serem degradados em
acetil-CoA.
 A superprodução de corpos cetônicos no diabetes não
controlado ou na redução severa da ingestão de calorias
pode levar à acidose sanguínea ou cetose urinária.
 OS CORPOS CETÔNICOS SÃO
PRODUZIDOS EM EXCESSO NO
DIABETES E DURANTE O JEJUM
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 OS CORPOS CETÔNICOS
SÃO PRODUZIDOS EM
EXCESSO NO DIABETES
E DURANTE O JEJUM
Bibliografia complementar
CAPÍTULOS 17- NELSON, D.L.; COX, M.M. Princípios de
Bioquímica de Lehninger. 6ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2014,
1298 p.
CAPÍTULO 16 - MARZOCCO, A.; TORRES, B.B. Bioquímica
Básica, 4ªed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2017.
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