METABOLISMO DOS ÁCIDOS GORDOS

A IMPORTÂNCA DOS ÁCIDOS GORDOS

• Do ponto de vista quantitativo, os triacilgliceróis representam 10 % de peso de um animal normal.

• Estão localizados ao nível do tecido adiposo onde constituem reservas de energia.

• A sua oxidação fornece mais energia do que a dos poliósidos.

• Possuem capacidades de armazenamento ilimitadas, sem afetar o equilíbrio osmótico.

A oxidação de cadeias longas de ácidos gordos em acetil-

CoA é um processo metabólico de grande importância para

a produção de energia em muitos organismos e tecidos.

Este metabolismo fornece 80% das necessidades

energéticas em todas as circunstâncias fisiológicas para o

coração, fígado e músculos dos mamíferos.

Os eletrões removidos dos ácidos gordos durante a

oxidação passam pela cadeia respiratória levando à

síntese de ATP.

O acetil-CoA produzido a partir dos ácidos gordos

pode ser completamente oxidado em CO2 no ciclo

do ácido cítrico, resultando numa posterior

conservação de energia.

No fígado, o acetil-CoA pode ser convertido em corpos cetónicos solúveis em água e que são

exportados para o cérebro e outros tecidos quando a glucose não está acessível.

• A oxidação completa de ácidos gordos para CO2 e H2O tem lugar em três etapas:

• Etapa 1: Oxidação (β) de uma cadeia longa de ácidos gordos em fragmentos de dois carbonos na forma de acetil-CoA.

• Etapa 2: A oxidação de acetil-CoA em CO2 no ciclo do ácido cítrico.

• Etapa 3: A transferência de eletrões por transportadores de eletrões reduzidos para a cadeia respiratória mitocondrial.

Digestão, Mobilização e Transporte de Gorduras

• As células podem obter combustíveis de ácidos gordos a partir de três fontes:

o Gorduras consumidas na dieta.o Gorduras armazenadas nas células.o Gorduras sintetizadas num orgão e depois

transportadas para outro.

• Os vertebrados obtêm as gorduras na sua dieta e mobilizam gorduras armazenadas em tecidos especializados (tecido adiposo, que consiste em células chamadas de adipócitos).

• No fígado são convertidos os hidratos de carbono em excesso da dieta em gordura, que são posteriormente transportados para outros tecidos.

• Em média, 40%, ou mais, da energia diária necessária para os humanos nos países industrializados é fornecida por triacilgliceróis dietéticos.

• Estes compostos fornecem mais do que metade da energia necessária de alguns órgãos, em particular, o fígado, coração e músculos do esqueleto.

As Gorduras Dietéticas são absorvidas no Intestino Delgado

• Nos vertebrados, antes de os triacilgliceróis ingeridos serem absorvidos pela parede intestinal devem ser convertidos de partículas macroscópicas insolúveis de gordura em micelas microscópicas finamente dispersas.

• Esta solubilização é levada pelos sais de bílis, tal como o ácido taurocólico, que são sintetizados a partir do colesterol do fígado e armazenados na vesícula biliar.

• Serão então dispersados no intestino delgado após a ingestão de uma refeição “gordurosa”.

• Os sais de bílis são compostos que atuam como detergentes biológicos (passo 1).

• A formação de micelas aumenta enormemente a fração de moléculas de lípidos acessíveis à ação dos lipases no intestino, e a ação destes enzimas converte os triacilgliceróis a monoacilgliceróis e diacilgliceróis, ácidos gordos livres e glicerol (passo 2).

• O produtos da ação do lipase difundem-se nas células epiteliais que se encontram nas superfície intestinal (mucose intestinal) (passo 3), onde são reconvertidos em triacilgliceróis e empacotados com o colesterol dietético e proteínas específicas em agregados lipoproteicos chamados QUILOMICROMS (passo 4).

Estrutura molecular do quilomicronA superfície é uma camada de fosfofípidos, com o grupos “cabeça” virados para a fase aquosa. Os triacilgliceróis confinados no interior (amarelo) correspondem a 80% da massa total.

• As apolipoproteínas são proteínas ligadas a lípidos do sangue, são responsáveis pelo transporte de triacilgliceróis, fosfolípidos, colesterol e ésteres de colesteril entre orgãos.

• Estas biomoléculas combinam com os lípidos para a formação de várias classes de partículas de lipoproteínas, agregados esféricos com lípidos hidrofóbicos no centro e cadeias de proteínas hidrofílicas e grupos de lípidos na superfície.

• As proteínas das lipoproteínas são reconhecidas pelos recetores nas superfícies da célula. No aumento de lípidos no intestino, quilomicrons, que contêm apoliproteínas C-II move-se pela mucosa intestinal para o sistema linfático, entrado no sangue (corrente sanguínea), que as envia para o músculo e tecido adiposo (passo 5).

• Nos capilares destes tecidos, o enzima extracelular (lipase lipoproteína) hidrolisa os triacilgliceróis em ácidos gordos e glicerol (passo 6) onde são levados pelas células nos tecidos demarcados (passo 7).

• Nos músculos, os ácidos gordos são oxidados em energia.

• No tecido adiposo são reesteríficados para armazenamento como trialcilgliceróis (passo 8).

Hormonas Demarcam a Mobilização de Triacilgliceróis Armazenados

• Os lípidos neutros são armazenados nos adipócitos (também em células do cortex adrenal, ovários e testículos) na forma de gotas de lípidos, com um centro de ésteres e trialcilgliceróis envoltos numa monocamada de fosfolípidos.

• Quando as hormonas sinalizam a necessidade de energia metabólica, os triacilgliceróis são mobilizados e transportados para os tecidos (músculos do esqueleto, coração e cortex renal) onde os ácidos gordos são oxidados para a produção de energia.

Mobilização de triacilgliceróis armazenados no tecido adiposo

Ácidos Gordos são Ativados e Transportados para a Mitocôndria

• Os enzimas da oxidação dos ácidos gordos nas células animais estão localizados na matriz mitocondrial.

• Os ácidos gordos com cadeias de 12 carbonos ou menos entram na mitocôndria com a ajuda de transportadores da membrana.

• Os que possuem 14 ou mais carbonos, que constituem a maioria dos ácidos gordos obtidos na dieta são enviados pelo tecido adiposo, não passam diretamente pela membrana da mitocôndria – têm que passar por três reações enzimáticas.

Conversão dum Ácido Gordo emAcil–CoA

Ativação dos ácidos gordosSob ação do acil-coenzima A-sintetase.

Entrada de ácidos gordos na mitocôndria via transportador de carnitina. Após a formação de acil-carnitina no exterior da membrana ou no espaço da inter-membrana, este move-se para a matriz por difusão facilitada pelo transportador na membrana interna. Na matriz, o grupo acil é transferido para o coezimaA mitocondrial libertando a carnitina para retornar ao espaço intermembranar pelo mesmo transportador.

Molécula da Carnitina

Entrada do glicerol na glicólise

O glicerol hidrolizado da gordura podeser utilizado como fonte de energia.

OXIDAÇÃO DOS ÁCIDOS GORDOS

Etapas:

Etapa 1 (β oxidação): Uma cadeia longa de um ácido gordo é oxidada para produzir resíduos de acetil na forma de acetil-CoA.Etapa 2 (Oxidação): os grupos acetil são oxidados a CO2 via ciclo do ácido cítrico.Etapa 3: Os eletrões derivados das oxidações das etapas 1 e 2 passam para O2 via cadeia respiratória mitrocondrialproduzindo a energia necessária para a síntese de ATP pela fosforilação oxidativa.

Síntese de Acetil-CoA a partir do Palmitiol-CoA

Acetil-CoA pode ser futuramente oxidado no ciclo do Ácido Cítrico

• O acetil-CoA produzido pela oxidação dos ácidos gordos pode ser oxidado a CO2 e H2O pelo ciclo de ácido cítrico. A equação seguinte representa o balanço da segunda etapa da oxidação do palmitiol-CoA.

+

Produção de ATP a partir de uma molécula de Palmitiol-CoA

Anabolismo e Catabolismo dos Ácidos Gordos

Cetogénese Formação de Corpos Cetónicos

• Nos humanos, o acetil-CoA formado no fígado durante a oxidação dos ácidos gordos pode entrar no ciclo do ácido cítrico (etapa 2) ou pode se converter em Corpos Cetónicos, acetona, acetoacetato, e D-β-hidroxibutirato, para exportação de outros tecidos.

• A acetona, que é produzida em pequenas quantidades relativamente aos outros, é exalada.

• O acetoacetato e o D-β-hidroxibutirato são transportados pelo sangue para outros tecidos do fígado (tecidos extra-hepáticos), onde são convertidos em acetil-CoA e oxidados no ciclo do ácido cítrico, fornecendo a maior parte da energia necessária para os tecidos, nomeadamente, do músculos do esqueleto, coração e do cortex renal.

• O cérebro que usa a glucose como “combustível” preferencial, pode adaptar-se para utilizar o acetoacetato.

• A produção e a exportação dos corpos cetónicos do fígado para os tecidos extra-hepáticos permite a oxidação contínua de ácidos gordos no fígado quando o acetil-CoA não está sendo oxidado no ciclo do ácido cítrico.

Formação de Corpos Cetónicos e transporte para o Fígado.Condições que promovem a gluconeogénese (diabetes, fome extrema) atrasam (lentidão) o ciclo do ácido cítrico produzindo oxaloacetato levando este à conversão do acetil-CoA a acetoacetato.

Formação de Corpos Cetónicos a partir de acetil-CoA

Transporte de Corpos Cetónicos do Fígado e caminhos para a utilização e oxidação nos tecidos extra-hepáticos

Hálito a Acetona

• O primeiro passo da formação do acetoacetato, ocorrido no fígado, é uma condensação enzimática de duas moléculas de acetil-CoA, catalizada pelo enzima tiolase.

• Nas pessoas saudáveis, a acetona é formada em pequenas quantidades a partir do acetoacetato, onde é espontâneamente descarboxilada.

• Os diabéticos produzem grandes quantidades de acetoacetato, o seu sangue contêm grandes quantidades de acetona (que é tóxica).

• A acetona é volátil e origina um odor caraterístico na respiração (hálito a acetona), sendo algumas vezes muito útil para o dignóstico dos diabetes.

Fome e Diabetes

• Fome e diabetes mellitus levam ao excesso de produção de corpos cetónicos, levando a vários problemas médicos associados.

• Durante a fome, a gluconeogénese redireciona os intermediários do ciclo do Ácido Cítrico, redirecionando o acetil-CoA à produção de corpos cetónicos.

• Nas diabetes, quando o nível de insulina é insuficiente, os tecidos extra-hepáticos não conseguem enviar a glucose eficientemente para o sangue, seja para combustível ou para a conversão de gorduras.

• Os corpos cetónicos no sangue e urina nos diabéticos pode chegar a níveis extraordinários. Esta condição é chamada de Cetose.

• Indivíduos com dietas muito baixas em calorias, usam as gorduras armazenadas no tecido adiposo como sua fonte de energia podem também aumentar a quantidade de corpos cetónicos no seu sangue e urina.

• Estes níveis devem ser monotorizados para evitar os perigos de acidose e cetose (cetoacidose).