metabolismo de lipídeos

14/07/2015

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Universidade Estadual de LondrinaDepartamento de Bioqumica e Biotecnologia

Prof. Josiane Vignoli

METABOLISMO DELIPDEOS

LIPDIOSLIPDIOS

DefinioDefinio:: So biomolculas com estrutura bastantevariada, porm, apesar de quimicamente diferentesexibem como caracterstica definidora ainsolubilidade em gua.

Estruturas qumicas diversas

No so caracterizadas por algum grupo funcional comum, e sim pela sua alta solubilidade em solventes orgnicos e baixa solubilidade em gua.

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Classificao dos lipdios: quanto a estrutura; quanto a Classificao dos lipdios: quanto a estrutura; quanto a funofuno

Funo FunoESTRUTURA

Arquitetura das membranas biolgicas: duplacamada de lipdeos- barreira passagem demolculas polares e ons;

Lipdios de membrana- Anfipticos: umaextremidade da molcula hidrofbica e outrahidroflica;

Classes: glicerofosfolipdeos; galactolipdeos;Lipdeos Tetrater; esfingolipdeos e esteris.

Lipdios Estruturais de MembranasLipdios Estruturais de Membranas

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Membrana CitoplasmticaFunes: Barreira para a maior parte das molculas solveis

em gua, mais seletiva do que a parede celular.

GLICEROFOSFOLIPDIOS GLICEROFOSFOLIPDIOS Principal componente Principal componente das membranasdas membranas

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GLICEROFOSFOLIPDIOS GLICEROFOSFOLIPDIOS --Principal componente das Principal componente das membranasmembranas

CIDOS GRAXOSCIDOS GRAXOS

DefinioDefinio:: So cidos carboxlicos (cidos orgnicos caracterizadospela presena do grupo carboxila [COOH]) com cadeiashidrocarbonadas (C e H) de comprimento entre 4 e 36 carbonos.

Saturada (no contm duplas ligaes)

Ramificada ou no;

Insaturada (uma ou mais duplas ligaes);

Caractersticas da cadeia de hidrocarbonetos:

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POLAR

APOLAR

AGs monoinsaturados: C9 e C10 (9)

AGs poliinsaturados: 12 e 15

Dupla LigaoDupla Ligao

Nos AGs saturados a livrerotao em torno daligao C-C confereflexibilidade cadeia dehidrocarboneto.

A conformao maisestvel a formaestendida, podendo o AGse agrupar de forma maiscompacta.

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Nos AGs saturados a livrerotao em torno daligao C-C confereflexibilidade cadeia dehidrocarboneto.

A conformao maisestvel a formaestendida, podendo o AGse agrupar de forma maiscompacta.

Nos AGs insaturados adupla ligao em cisprovoca curvatura dacadeia de hidrocarboneto.

AGs com duas ou maisinsaturaes (curvaturas)no podem se agrupar deconforma compacta comoos AGs saturados.

Archae: nichos ecolgicos com condies extremas: altas

temperaturas, baixo pH, alta fora inica

Lipdeos de membrana com hidrocarbonetos de cadeia

longa ligados em cada extremidade ao glicerol por ligaes

ter: muito mais estveis hidrlise em baixo pH e alta

temperatura

LIPDEOS DE ARCHAELIPDEOS DE ARCHAE

Lipdeos de Membranas

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CIDOS GRAXOS: CLASSIFICAO QUANTO AO TAMANHO DA CADEIA

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No ocorrem livres em bactrias;

Covalentemente ligados a outras molculas: esto esterificados

a derivados do glicerolfosfato: fosfoglicerdeos;

Fosfoglicerdeos: importante componente estrutural de

membranas;

Esterificados tambm a carboidratos e protenas .

CIDOS GRAXOS DE BACTRIAS

Muitas bactrias podem crescer em cidos graxos

(Pseudomonas, vrios bacilos, E. coli).

OXIDAAO DOS CIDOS GRAXOS: -OXIDAO;

Ciclo de Krebs; Fosforilao Oxidativa.

CIDOS GRAXOS PROCARIONTES

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ESTGIOS DA OXIDAO LIPDICA

Estgio 1- um cido graxo de cadeialonga oxidado para produzirresduos de acetil CoA, NADH eFADH2;

Estgio 2- os grupos acetil sooxidados a CO2, NADH e FADH2atravs do ciclo do cido ctrico.

Estgio 3- os eltrons provenientesdas reaes acima passam pelacadeia respiratria produzindo ATP.

-Oxidao

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Formao dos acil-coA graxos

Logo que entram na clula os gliceris e cadeia carbnica devem ser ativados com a ligao da coenzima A.

A formao de ster com CoA energeticamente custosa: ENERGIA equivalente a 2 MOLCULAS DE ATP SERO NECESSRIAS PARA ATIVAO.

-Oxidao

cidos graxos com 12C ou menos podem penetrar a membrana mitocondrialsem o auxlio de transportadores.

Grande parte das cadeias de triglicerdeos possuem mais de 12C. Assim, necessrio um TRANSPORTADOR DE CARNITINA.

Catabolismo de Lipdeos- Eucariotos

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Entrada dos cidos graxos com mais de 12C na mitocndria pelo transportador de CARNITINA

1. A carnitina elimina a coenzima A da molcula de acil-CoA graxo, formando a acil-carnitina ou acil graxo carnitina.

2. A protena transportadora carnitina aciltranferase I localizada na membranamitocondrial externa conduz a molcula a matriz mitocondrial.

3. Ligada a membrana mitocondrial interna a carnitina aciltransferase II converte aacil-carnitina em acil-CoA graxo.

-Oxidao

A carnitina acil-transferase inibida por malonil-CoA, o 1 intermedirio dabiossntese de lipdeos. Isto impede que os cidos graxos sejam sintetizados edegradados ao mesmo tempo.

-OxidaoPor que os acil-coA graxos necessitam de um transportador sendo que

dentro e fora da mitocndria ser a mesma molcula acil-coa graxo?

-> Porque se s entrassem acil-coA graxos poderia reduzir as reservas de coenzima Ano citosol.

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Na -oxidao em cada um dos 4 passos um resduo de acetil removido naforma de acetil-CoA na extremidade carboxila da molcula de cido graxo.

Passo 1 - Desidrogenao: Depois de penetrar na matriz mitocondrial, o acil-CoAgraxo saturado sofre desidrogenao enzimtica pela ao da acil-CoAdesidrogenase, nos tomos de carbono e . Os hidrognios retirados do acil-CoAgraxo so transferidos para o FAD produzindo o FADH2.

Passo 2 - Hidratao: uma molcula de gua adicionada dupla ligao do trans-D2-enoil-CoA pela ao da enoil-CoA hidratase.

Passo 3 - Desidrogenao: L-hidroxiacil-CoA desidrogenado pela ao da b-cetoacil-CoA desidrogenase com NAD+ ligado.

Passo 4 - Tilise: clivagem dependente de CoA pela tiolase B-cetoacil-CoAliberando 1 acetil-CoA e 1 acil-coA graxo. Esse acil coA graxo participa novamenteat que seja encurtado em 2 C.

-Oxidao de cidos Graxos em 4 passos

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-Oxidao do cido palmtico

O cido palmtico, que um cido graxo de 16 carbonos, vai sofrer setereaes oxidativas perdendo em cada uma delas a forma de acil-coa graxoe acetil-coA.

1. Formao do palmitoil-coA pela acil-coA sintase.

2. Desidrogenao e liberao de 1 FADH2 + acil-coA graxo , restando 14C.

3. Hidratao pela enoil hidratase.

4. Desidrogenao pela hidroxiacil coa, liberando 1 NADH.

5. Clivagem pela tiolase liberando acil-coA graxo com 14C e acetil-coA. O Acil-coA graxo retorna e sofre as 4 reaes totalizando 7 ciclos e liberando 8acetil-COA.


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O saldo final da oxidao total do palmitato :


* Considerando se que cada NADH= 2,5 ATP e

FADH2= 1,5 ATP

-Oxidao

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-Oxidao de cidos graxos insaturados

Mais comum. Necessrio 2 enzimas adicionais: isomerase e hidratase. As duplas esto em cis e no podem ser hidratadas.

Oleato um cido graxo abundante com 18C e monoinsaturado.

PASSOS DA - Oxidao

1. No primeiro estgio da oxidao o oleato convertido em oleil-CoA e entra namembrana pelo transportador de carnitina.

2. O oleil-coA passa 3 vezes pelo ciclo de oxidao e produz 3 Acetil- CoA e o ster

de coenzima A de um cido graxo insaturado de 12 Carbonos. Esse produto no

serve de substrato para a enoil-CoA-hidratase.3. Com a ao de uma isomerase ( enoil- CoA isomerase) este produto convertido

e em seguida ele sofre oxidao normal.

-Oxidao de cidos graxos monoinsaturados

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-Oxidao de cidos graxos de cadeia poliinsaturada

Linoleato- 18 C 3 voltas e uma molcula de 12 C

Requer uma enzima auxiliar redutase, no caso do linoleato.

Ao combinada da enoil- CoA isomerase e 2,4 dienoil-CoA-redutase

A oxidao de cidos graxos insaturados fornece menos energia que a oxidao dos cidos graxos saturados

Os insaturados so menos reduzidos, e portanto, menos equivalentes redutores podem ser produzidos

-Oxidao de cidos graxos insaturados

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-Oxidao de cido graxos com nmero mpar

Os cidos graxos passam pelas mesmas reaes da -oxidao, s

que o ltimo substrato um acil-coA graxo com 5 carbonos. Quando este

clivado mais uma vez, libera acetil coA e propionil-CoA. O acetil-coA pode ser

oxidado pela via do cido ctrico, mas o propionil-coA toma uma via

enzimtica diferente , envovendo 3 enzimas e requer o cofator biotina.

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Regulao da -Oxidao

oacil-coA graxo pode seguir 2 caminhos: -oxidao ou converso em fosfolipdeos.

-> A velocidade de transferncia para o interior das mitocndrias dos acil-coA graxosdefine qual ser a via a ser tomada. Assim, o transporte de carnitina ir definir aoxidao at acetil-coA.

-> A concentrao de malonil-coA, o 1 intermedirio da biossntese de c, graxosaumenta sempre que o suprimento de carboidrato aumenta, inibindo a carnitinaaciltranferase I.

-> Concentraes altas de NADH/NAD+ inibe a desidrogenase -hidroxiacil CoA.

-> Concentraes altas de acetil-coA inibe a tiolase.

Regulao da -Oxidao

aNADH

aACETIL CoA

X

X

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Biossntese de lipdios Prof Josiane Vignoli

Sntese de lipdios Sntese de lipdios

Constituintes de membranas

Co-fatores enzimticos (vitamina K)

Capacidade de sintetizar de lipdios essencial para todos os organismos

Ancoras para protenas de membranas

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Quando ocorre a sntese de lipdios?

CARBOIDRATOS AMINOCIDOS

GLICEROL ACETIL-CoA

CIDO GRAXO

CIDO FOSFATDICO

TRIACILGLICEROL GLICEROFOSFOLIPDIOS

COLESTEROL

Corpos Cetnicos

Sntese de lipdios: viso geral

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-oxidao

Sntese

Local de sntese dos cidos graxos

-EUCARIOTOS

-Ocorre no citosol

- -oxidao x sntese:compartimentos celularesdistintos, enzimas distintase reaes enzimticasdistintas--Enzimas biossintticasexistem em um complexomultienzimtico;

Sntese de lipdios

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Local de sntese dos cidos graxos

-PROCARIONTES

-Ambos: sntese e degradao ocorrem no citosol ;

- -oxidao x sntese: enzimas distintas e reaesenzimticas distintas;

-Enzimas presentes no citosol, como enzimas separadas;

Etapas da sntese dos cidos graxos

1) Transporte de acetil-CoA para o citosol (esta etapasomente para eucariotos);

2) Sntese de Malonil-CoA

3) Carregamento da ACP

4) Sequncia de reaes da cido graxo sintase

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Eucariotos-Transporte de

acetil-CoApara o citosol

Fontes de NADPH para a sntese de cidos graxos

O NADPH necessrio para a sntese de cidos graxos proveniente da reao da enzima mlica e pela via das PentoseFosfato

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Sntese de malonil-CoA

Alm do acetil-CoA, a sntese de cidos graxos requer aparticipao de um intermedirio de 3 carbonos

Reao irreversvel catalisada pela Acetil-CoA carboxilase

Possui a biotina como grupo prosttico


Malonil-CoA

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Acetil-CoA carboxilase tem trs domniosfuncionais:

1. Protena carreadora de biotina

2. Biotina carboxilase

- Transfere o CO2 do HCO3- para abiotina

3. Biotina transcarboxilase

- Transfere o CO2 da biotina para oacetil-CoA



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A biossntese de cidos graxos parece complicada, masna verdade, ocorre atravs de uma sequncia de reaesem 4 passos:

1- Condensao

2-Reduo

3- Desidratao

4- Reduo

Complexo da cido graxo sintase

Ao final de cada ciclo a molcula de cido graxo alongada em 2 carbonos

KS: -Cetoacil-ACP sintaseMAT: Malonil/acetil-CoA-ACP transferaseDH: -hidroxiacil-ACP desidrataseER: Enoil-ACP redutaseKR: -Cetoacil-ACP redutaseACP: Protena carregadora de acetilTE: tioesterase (libera o palmitato produzido)

Em eucariotos, os stiosativos esto localizados emum grande polipeptdio

O stio ativo de cada enzima encontrado dentro de umdomnio

A ACP o transportador quemantm o sistema unido

Brao flexvel ondeencontra-se a cadeia do cidograxo em crescimento

cido-graxo sintase

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-O grupo acetil da acetil-CoA transferido para o resduo de cys da -cetoalcil-ACP-sintase

-O grupo malonil do malonil-CoA transferido para o SH da ACP

-Ao da malonil/acetil-CoA-ACPtransferase

O grupo malonil est ligado ao ACP via grupo prosttico fosfopantotena

Carregamento da cido graxo sintase com os grupos acila

ACP

-cetoalcil -ACP -sintase

Transferncia grupo acetil da acetil CoA para o grupo malonil (ACP) formando o acetoacetil ACP (catalisado pela -cetoacil-ACP sintase)

O CO2 eliminado o mesmo introduzido na acetil-CoA proveniente do HCO3-

A condensao de 2 acetil-CoA desfavorvel

O envolvimento do malonil CoA torna o processo favorvel

Reao 1: Condensao

ACP

ACP

(-cetoacil-ACP sintase)

Acetoacetil ACP

-cetoacil ACP sintase

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Reduo

ACP

ACP

O acetoacetil ACP sofre reduo no carbono 3

Reao catalisada pela -cetoacil-ACP redutase

Formao do -hidroxibutiril-ACP (ligado a ACP)

O doador de eltrons o NADPH

Reao 2: Reduo

Acetoacetil ACP

-cetoacil-ACP redutase

-hidroxibutiril-ACP

Elementos da H2O soremovidos do C2 e C3 do -hidroxibutiril-ACP

Reao catalisada pela -hidroxiacil- ACP-desidratase

Reao 3: Desidratao

-hidroxibutiril-ACP

-hidroxiacil- ACP-desidratase

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Reduo da dupla ligao

Reao catalisada pela enzima enoil-ACP-redutase

Formao de butiril-ACP

NADPH o doador de eltrons

1 volta se completa com produo de um acil-graxo-ACPde 4 carbonos (butiril-ACP)

Reao 4: Reduo

butiril-ACP

enoil-ACP-redutase

Sequncia de eventos para sntese do palmitato

-cetoalcil -ACP sintase

-cetoalcil -ACP sintase

-cetoacil-ACP redutase

-hidroxiacil- ACP-desidratase

enoil-ACP-redutase

A cada ciclo a molcula

aumentada em 2 carbonos

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Incio da segunda rodada da sntese de cidos graxos

O grupo butiril (4C) foi transferido do ACP para a -cetoalcil-ACP-sintase

O ACP est livre para receber outro malonil-CoA

Condensao do grupo butiril (que est no lugar do acetil-CoA) ao malonil-CoA

Ao final deste ciclo ser formado uma molcula de 6 carbonos

Processo global da sntese do palmitato

ACP

-cetoacil ACP sintase

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Reao global para sntese do palmitato

Formao do malonil

Formao do palmitato

Reao global

+ 14 H+ + 6 H2O

+ 14 H+ + 6 H2O

Eucariotos:Regulao alsterica: -Palmitoil-CoA inibe a acetil-CoA carboxilase Citrato ativa a acetil-CoA carboxilase (sntese de malonil-Coa)

Procariotos

Regulao da biossntese de cidos graxos

MECANISMO NO FOI TOTALMENTE ELUCIDADO

Sugere-se que envolve uma inibio por retroalimentao de

uma enzima da sntese, por uma cadeia de acil-acp;

Deve ser regulado j que no h acmulo de cido graxo

nestes organismos.

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Sntese de outros cidos graxos: reaes de alongamento e dessaturao

Sntese de glicerofosfolipdeos

Procariotos- Qdo acadeia de cido graxo estcompleta imediatamentetransferida para amembrana fosfolipdicapela glicerol fosfatoaciltransferase;A sntese dosfosfoglicerdeos emprocariotos um sistemacomplexo envolvendomuitas reaesenzimticas.

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SNTESE DE CIDOS GRAXOS DE VEGETAIS E BACTRIAS

A cido graxo de vegetais e bactrias um sistemadissociado;

Cada etapa da sntese catalisada por uma enzimadistinta;

Os intermedirios podem ser desviados para outras vias;

A enzima gera uma variedade de produtos, inclusivecidos graxos saturados de vrios comprimentos, assimcomo insaturados, ramificados e hidrxi-cidos graxos;

metabolismo de lipídeos

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