Aula sobre lipólise, lipogênese, cetogênese e síntese de colesterol

1. 1

2. ÍNDICE
 Lipólise
 Cetogênese
 Lipogênese
 Síntese do colesterol
Departamento de Ciências Exatas e Tecnológico – DCET
CIB006 – Bioquímica
Bruna Rafaela dos Santos
Caio Campos e Campos
2

3. • Absorção e
armazenamento de
lipídeos
• Destino do glicerol
• Beta Oxidação
• Destino do Acetil-CoA
• Oxidação de ácidos
graxos ímpares
• Oxidação de ácidos
graxos insaturados
3

4.  São compostos com baixa ou nenhuma solubilidade em água, mas altamente
solúveis em solventes orgânicos.
 Na vida diária encontramos os lipídeos em óleos, gorduras vegetais e gorduras
animais;
LIPÍDEOS
Armazenamento de
energia:
Tecido Adiposo
Triacilglicerol
Estrutural:
Biomembranas
(fosfolipídios, colesterol)
Ceras
Pigmentos:
Pigmento das células
da retina
Sinalizadores:
Hormônios esteróides
Prostagandinas,
prostacilcinas
ALGUMAS FUNÇÕES
4

5. estômago
vesícula
biliar
intestino
delgado
capilar
quilomícron
mucosa
intestinal
j Os sais biliares
emulsificam as gorduras
da dieta na forma de
micelas
lOs ácidos graxos são absorvidos pelo
epitélio e reconvertidos em triacilgliceróis
k Lipases intestinais degradam
os triacilgliceróis liberando
ácidos graxos
m Os triacilgliceróis são exportados
para a circulação na forma de
lipoproteína (quilomícron)
Lipoproteína lipase
n Quilomícrons circulam
através da linfa e do sangue
o Lipoproteína lipase
hidrolisa TAG nos
capilares
 Ác graxo são oxidados ou
reesterificados para
armazenamento
Miócito ou
adipócito
p Ácido graxo entra nas
células
5

6. Apolipoproteínas-
São as proteínas que
compõe a partícula de
quilomícron:
•Apo B-48
•Apo C-III
•Apo C-II
Agem como sinais na
absorção e no metabolismo
do conteúdo dos
quilomícrons
Colesterol
Ajuda a estabilizar a
monocamada de
fosfolipídios
Triacilgliceróis e ésteres de colesterol
Compõe o núcleo apolar da partícula de quilomicron
Triacilgliceróis (amarelo) representam mais da 80%
da massa.
Fosfolipídios
Estrutura em monocamada
Fazem a interface entre o
núcleo apolar e o ambiente
aquoso
0,1 a 0,5mm
Em diâmetro
Hemácia
quilomícron
(10mm)
Bactéria
(2mm)
quilomícron
6

7. A hidrólise gera ácidos graxos e álcoois.
O
O O
O
O
O
Triacilglicerol
ácido
graxo
glicerol
OH
O
H
OH
O
O-
O
O-
O
O-
ácidos graxos livre
glicerol
*Lipases
H2O
*Lipases: enzimas digestivas que catalisam a quebra de gorduras
Neste caso, entra em ação a
Lipase sensível à hormônios,
ativada por glucagon epinefrina
através da PKA.
7

8. Saturados
Monoinsaturados
Poli-insaturados
8

9. ) Do mesmo modo, o
glicerol também é liberado
na circulação para ser
utilizado.
) Os triglicerídeos
armazenados no adipócito
são mobilizados para
produzir ácidos graxos
livres e glicerol para
antender aos requisitos de
energia do corpo.
) Hormônios catabólicos, segregados em resposta a uma
concentração baixa de glicose no sangue, ativam a lipase
sensível a hormônios (HSL) no citoplasma para a superfície do
vacúolo lipídico, onde hidrolisa os triglicerídeos (TG).
) Os ácidos graxos
agora são secretados
livres para a circulação,
onde serão transportados
pela albumina para
outros órgãos onde são
oxidados para produzir
energia.
O processo de
Lipólise no
tecido adiposo
9

10. Gliceraldeído
3-fosfato
Dihidroxiacetona
fosfato
Glicerol
3-fosfato
Glicerol
Triose Fosfato
Isomerase
Glicerol 3-fosfato
desidrogenase
Glicerol
Quinase
Glicólise 10

11. Gliceraldeído
3-fosfato
Dihidroxiacetona
fosfato
Glicerol
3-fosfato
Glicerol
Triose Fosfato
Isomerase
Glicerol 3-fosfato
desidrogenase
Glicerol
Quinase
Glicólise
Gliceraldeído-3-fosfato Piruvato
Piruvato
+ O2
- O2
- O2
Acetilação
Lactato
(fermentação lactica)
Etanol
(fermentação alcoólica)
11

12. Ácidos graxos pares
(Embora a maioria dos lipídeos de
ocorrência natural contenha ácidos
graxos com um número par de átomos
de carbono, os ácidos graxos com um
número ímpar de carbonos são comuns
nos lipídeos de muitas plantas e de
alguns organismos marinhos.)
Coenzima A
CoA-SH
12

13. Tiol
Ácido carboxílico
Tio-Éster
Ácido graxo Acil-CoA graxo
Coenzima A
13

14. A pirofosfatase inorgânica
dirige a termodinâmica da
reação para irreversível.
Ácido graxo


14

15. A acil-carnitina é formada no espaço intermembranar
ou no citosol ainda não se sabe.
Move-se para a matriz por difusão facilitada através
do transportador na membrana interna.
Na matriz, o grupo acil é transferido para coenzimas A
mitocondrial
A carnitina é liberada para voltar ao espaço
intermembranar através da mesmo transportador.
carnitina
*Com 14 carbonos ou mais
Ciclo da Carnitina
15

16. Etapa 1 - Dessaturação
acil-CoA
FAD FADH2
enoil-CoA
Etapa 2 - Hidratação
H2O
enoil-CoA 3-hidroxiacil-CoA
16

17. Etapa 3 - Oxidação
3-hidroxiacil-CoA b-cetoacil-CoA
NADH
NAD+
Etapa 4 - Clivagem
b-cetoacil-CoA
Acil (Cn-2)-CoA
CoA-SH
Acetil-CoA
b
17

18. enoil-CoA
ácido graxo
acil-CoA
b-cetoacil-CoA
Acetil-CoA
Acil (Cn-2)-CoA
clivagem
oxidação hidratação
Repetição
do ciclo
dessaturação
ativação CoA-SH + ATP
AMP + PPi
FAD
FADH2
3-hidroxiacil-CoA
NAD+
NADH
CoA-SH
H2O
18

19. Mais seis passagens pela via rendem
mais sete moléculas sete moléculas de
acetil-CoA.
Oito moléculas de acetil-CoA são
formadas ao todo.
Consome:
Ácidos graxos
NAD+
FAD
Produz:
NADH
FADH2
Acetil-S-CoA
Destino:
Abastecer o ciclo de
Krebs com unidades
acetil-CoA.
Fornecer carregadores
de elétrons reduzidos
para a fosforilação
oxidativa.
19

20. * Os cálculos supõem que a fosforilação oxidativa mitocondrial produz 1,5 ATP por
FADH2 oxidado e 2,5 ATP por NADH oxidado 20

21. Oleoil-CoA
3 Acetil-CoA
b-oxidação
(três ciclos)
D3,D2-enoil-CoA isomerase
trans-D2 -
dodecenoil-CoA
b-oxidação
(cinco ciclos)
6 Acetil-CoA
cis-D3 -
dodecenoil-CoA
O ácido oléico, como oleoil-CoA
(D9), é o exemplo usado aqui.
A oxidação requer uma enzima
adicional -- enoil-CoA isomerase
-- para reposicionar a ligação
dupla,convertendo o isômero cis
em trans (um intermediário
normal na oxidação).
21

22. A oxidação requer uma segunda
enzima auxiliar, além de enoil-CoA
isomerase:
2,4-dienoil-CoA reductase NADPH-
dependente .
A ação combinada dessas duas
enzimas converte um trans-D2, cis-D4-
dienoyl-CoA em trans-D2-enoil-CoA,
substrato necessário para a oxidação.
b-oxidação
(três ciclos)
b-oxidação
(quatro ciclos)
D3,D2-enoil-CoA
isomerase
2,4-dienoil-CoA
redutase
enoil-CoA
isomerase
Linoleoil-CoA
cis-D9, cis-D12
cis-D3, cis-D6
trans-D2, cis-D4
trans-D3
trans-D2
trans-D2, cis-D6
5 Acetil-CoA
b-oxidação
(um ciclo e a primeira
oxidação do segundo)
22

23. Quando um ácido graxo de
número ímpar de carbonos é
submetido à β-oxidação uma
molécula de propionil CoA é
formada ao final.
A metabolização dele requer
três reações extras:
1. Carboxilação do propionil-
CoA a D-metilmalonil-CoA
2. Conversão em succinil-CoA
3. Esta conversão exige
epimerização de D- a L-
metilmalonil-CoA
No final a Succinil-CoA vai para
o ciclo de Krebs
propionil-CoA
carboxilase
metilmalonil-CoA
epimerase
metilmalonil-
CoA mutase
D-Metilmalonil-CoA
Propionil-CoA
biotina
Coenzima B12
D-Metilmalonil-CoA Succinil-CoA 23

24. Etapa 1: Um ácido graxo de cadeia
longa é oxidado produzindo
resíduos acetil sob a forma de
acetil-CoA. Este processo é
chamado de b-oxidação.
Etapa 2: Os grupos acetil são
oxidado a CO2 através do ciclo do
ácido cítrico.
Etapa 3: Elétrons derivados das
oxidação das fases 1 e 2 passam
ao O2 via cadeia respiratória
mitocondrial, fornecendo a energia
para a síntese de ATP pela
fosforilação oxidativa.
24

25. • Corpos cetônicos
• Formação de corpos
cetônicos a partir do
acetil-CoA
• β-hidroxibutirato como
combustível
• Corpos cetônicos no
fígado
• Cetogênese
25

26. acetona
acetoacetato
b-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 b-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
Notou em crise de diabetes não tratada.
E que o b-hidroxibutirato é um par reduz do
acetoacetato
26

27. Indivíduos saudáveis, bem nutridas
produzem corpos cetônicos em um
relativamente taxa baixa.
Quando acetil-CoA se acumula (no jejum
prolongado, exercicio físico prolongado), a
tiolase catalisa a condensação de duas
moléculas de acetil-CoA em acetoacetil-
CoA, o composto do pai dos três corpos
cetônicos.
As reações de formação de corpos
cetônicos
ocorrem na matriz das mitocôndrias do
fígado.
27

28. b-hidroxibutirato
Acetoacetato
Acetoacetil-CoA
2 Acetil-CoA
succinil-CoA
Succinato
tiolase CoA-SH
b-cetoacil-CoA
transferase
b-hidroxibutirato
desidrogenase
Convertido em acetoacetato
pela enzima b-hidroxibutirato
desidrogenase
Ativado na forma de
acetoacetil—S—CoA pela
enzima b-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
28

29. gotículas lipídicas
Acetoacetato,
b-hidroxibutirato
acetona
Hepatócito
formação
de corpos
cetônicos
Acetil-CoA
Ácidos
graxos b-oxidação
Oxaloacetato
Glicose exportada
como combustível para o
cérebro e outros tecidos
Glicose
gliconeogênese
Acetoacetato e
b-hidroxibutirato
exportados como fonte
de energia para o
coração,
músculo esquelético,
rim e cérebro
29

30. 30

31. • Tecido adiposo
• Glicólise x Lipogênese
• Síntese de ácido graxos
saturados
• Síntese de ácidos graxos
insaturados
• Síntese de Eicosanóides
31

32. Biossíntese de ácidos graxos.
Origina-se a partir da ingestão de
carboidratos que ao entrarem no
organismo interagem com
enzimas de conversões e,
consequentemente, formam
ácidos graxos (gorduras). Estes
ácidos graxos serão
automaticamente estocados nas
células do tecido adiposo que
chamamos de adipócitos
32

33. ) No adipócito a insulina
não só estimula a síntese da
lipoproteína lipase, como
também a captação e
metabolismo da glicose a
glicerol-3-fosfato
) Após a ingestão de
carboidratos ocorre o
aumento de insulina no
sangue ativando a
lipogênese;
) Os adipócitos através da lipoproteína Lipase (LPL),
degradam os triglicerídeos dos quilomícrons (CM) e das
lipoproteínas de baixa densindade (VLDL) a ácidos
graxos;
) Essas moléculas entram
no adipócito e são
esterificadas pela glicerol-3-
fosfatase formando os
triglicerídeos (TG) que são
armazenas no vacúolo
lipídico.
O processo de
Lipogênese no
tecido adiposo
33

34. GK -
glicoquinase
G6PDH -
Glicose
6-fosfato
desidrogenase
L-PK -
Piruvato
quinase
hepática
ACC -
Acetil-CoA
carboxilase
FAS -
Ácido graxo
sintase
6PGDH -
6-fosfogliconato
desidrogenase
34

35. O acetil-CoA formado na
mitocôndria a partir do piruvato é
transportado para o citosol onde
ocorrerá a síntese.
Mas como a membrana interna
da mitocôndria é impermeável a
acetil-CoA, ele é convertido em
citrato.
Reação do citrato:
Citrato Liase
CoA-SH ATP
ADP, Pi
35

36. A transcarboxilase, que
transfere o CO2 ativado
(sombreado em verde) da
biotina para a acetil-CoA,
produzindo malonil-CoA
A *acetil-CoA-carboxilase
contém três regiões
funcionais.
A proteína carregadora
de biotina.
a biotina-carboxilase,
que ativa CO2 pela sua
ligação a um átomo de
nitrogênio no anel de
biotina em uma reação
dependente de ATP
O braço longo e flexível
da biotina transporta o
CO2 ativado da região
da biotina-carboxilase
para o sítio ativo da
transcarboxilase.
*Enzima Bacteriana
36

37. O complexo AGS I de mamíferos
(suíno). Cada domínio da longa cadeia
polipeptídica representa uma das seis
atividades enzimáticas do complexo,
organizadas em uma grande forma de S
apertado.
, , , e são enzimas
é a proteína carregadora de grupos acila
é uma tioesterase que libera o palmitato produzido pela
ACP quando a síntese é finalizada 37

38. Etapa1: condensação
 Condensação do grupos ativados
acetil e malonil, formação do
acetoacetil-ACP e liberação de uma
molécula de CO2.
 Catalisada pela β-cetoacil-ACP
sintase.
Obs.: O CO2 formado é o mesmo que foi
inserido a partir do bicarbonato pela ação da
acetil-CoA carboxilase.
38

39. Etapa 2: redução do grupo
carbonila:
 O acetoacetil-ACP formado sofre
redução do grupo carbonila em C-3
para formar D-b-hidroxibutiril-ACP.
 Catalisada pela β-cetoacil-ACP
redutase.
39

40. Etapa 3: desidratação:
 Os elementos da água são
removidos de C-2 e C-3 do D-β-
hidroxibutiril-ACP para liberar
uma dupla ligação no produto,
trans-Δ2-butenoil-ACP.
 Catalisada pela β-hidroxiacil-
ACP desidratase.
40

41. Etapa 4: redução da dupla
ligação
 A dupla ligação do trans-D2-
butenoil-ACP é reduzida
(saturada) para formar o butiril-
ACP.
 Catalisada pela enoil-ACP
redutase.
41

42. Etapa 5 e 6: deslocamento do
grupo butiril
 O grupo butirila é transferido do
grupo ----SH da fosfopanteteína
da ACP para o grupo -SH de uma
Cys da β-cetoacil-ACP-sintase,
que sustentará inicialmente o
grupo acetil.
O ciclo
recomeça da
etapa 1
42

43. 43

44. ) Redução
) Condensação.
) Redução
) Desidratação
Adição de dois carbonos
a uma cadeia acil graxo
em crescimento: uma
sequência de quatro
etapas. Cada grupo
malonila e acetila (ou
acilas maiores) é ativado
por um tioéster que os une
à ácido graxo-sintase, um
sistema multienzimático.
44

45. A cadeia acila graxo cresce em unidades de
dois carbonos doadas pelo malonato ativado,
com perda de CO2 a cada adição. Após a
adição de cada unidade de dois carbonos,
reduções convertem a cadeia em crescimento
em ácido graxo saturado de quatro, seis e,
em seguida, oito carbonos, e assim por
diante.
Grupo
acetila inicial
C-1 e C-2 do
malonato
45

46. 46

47. Dessaturação:
 A dupla ligação é introduzida na cadeia do ácido graxo por uma reação
oxidativa catalisada pela acil-Coa graxo dessaturase.
*As setas azuis mostram o caminho dos elétrons na medida em que dois substratos
diferentes – acil-CoA graxo e NADPH – são oxidados pelo oxigênio molecular.
47

48. O palmitato é o precursor do estearato
e dos ácidos graxos saturados de
cadeias mais longas, assim como dos
ácidos graxos monoinsaturados
palmitoleato e oleato
Os mamíferos são incapazes
de converter oleato em
linoleato ou em α-linolenato.
*O sistema de alongamento de ácidos graxos ocorre no RE liso 48

49. 49
São hormônios derivados do ácido
araquidônico, que, por sua vez, é
originado pela quebra de fosfolipídios
de membrana pela ação da enzima
fosfolipase A2;
Os principais eicosanóides são as
prostaglandinas, os tromboxanos e
os leucotrienos
Prostaglandinas: regulam a síntese do
cAMP e, por conseqüência, a ação de
diversos hormônios. Afetando por exemplo
a contração muscular do útero durante a
menstruação e o parto, o fluxo sanguíneo,
a temperatura corporal (ocasionando
febre), a inflamação e a dor.
Tromboxanos: são produzidos nos
trombócitos e atuam na formação de
coágulos e na redução do fluxo sanguíneo
para áreas onde há a presença de um
coágulo.
Leucotrienos: São sinalizadores
biológicos. Sua superprodução está
relacionada a ataques asmáticos. É na sua
síntese que atuam as drogas
antiasmáticas.
Ácido Araquidônico 20:4

50. 50
Em resposta a hormônios ou a outro
estímulo, a *fosfolipase A2, presente na
maioria dos tipos de células de
mamíferos, ataca os fosfolipídeos de
membrana, liberando araquidonato do
carbono do meio do glicerol.
 As enzimas do RE liso, então,
convertem o araquidonato em
prostaglandinas, iniciando com a
formação de prostaglandina H2 (PGH2), o
precursor imediato de muitas outras
prostaglandinas e de tromboxanos.
*A fosfolipase A2 é uma enzima

51. 51
As duas reações que levam à
PGH2 são catalisadas por uma
enzima bifuncional, a
cicloxigenase (COX), também
chamada de prostaglandina H2-
sintase.
Na primeira das duas etapas, a
atividade de cicloxigenase
(COX) introduz oxigênio
molecular convertendo
araquidonato em PGG2.
A segunda etapa, catalisada
pela atividade de peroxidase da
COX, converte PGG2 em PGH2

52. 52
A síntese dos leucotrienos inicia com a ação de diversas lipoxigenases que
catalisam a incorporação do oxigênio molecular ao araquidonato.
Essas enzimas, encontradas em leucócitos, no coração, no cérebro, nos pulmões
e no baço, são oxidases.
Os diversos leucotrienos diferem na posição do grupo peróxido introduzido pelas
lipoxigenases.
Essa via linear a partir do araquidonatonão é inibida pela aspirina.

53. • Síntese de 4 etapas do
colesterol
53

54. Estágio ➊ Síntese do mevalonato a partir de
acetato.
Estágio ➋ Conversão de mevalonato em dois
isoprenos ativados.
Estágio ➌ Condensação de seis unidades de
isopreno ativadas para formar esqualeno.
Estágio ➍ Conversão do esqualeno no núcleo
esteróide de quatro anéis.
54

55. Estágio ➊:
 Síntese do mevalonato
a partir de acetato.
55

56. Estágio ➋:
 Conversão de
mevalonato em dois
isoprenos ativados.
56

57. Estágio ➋:
 Conversão de
mevalonato em dois
isoprenos ativados.
57

58. Estágio ➌:
Condensação de seis
unidades de isopreno
ativadas para formar
esqualeno.
58

59. Estágio ➍:
Conversão do
esqualeno no
núcleo esteroide de
quatro anéis
59

60. COLESTEROL
Ácido biliar
Vitamina d Hormônios de esteróides
Vitamina d
calciferol
60

61. 61