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Vias Metabólicas 1. Metabolismo dos Lipídios Biomoléculas insolúveis em água, e solúveis em solventes orgânicos; Dos 60 a 150g de lipídeos ingeridos diariamente,

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1 Vias Metabólicas 1

2 Metabolismo dos Lipídios Biomoléculas insolúveis em água, e solúveis em solventes orgânicos; Dos 60 a 150g de lipídeos ingeridos diariamente, cerca de 90% são constituídos de triacilgliceróis; 10% dos lipídeos da dieta correspondem ao colesterol, ésteres de colesteril, fosfolipídeos e ácidos graxos livres. No intestino delgado, os sais biliares emulsificam as gorduras ingeridas formando micelas mistas de sais biliares e triacilgliceróis. 2 Estrutura do triacilgliceróis. Em vermelho são os ácidos graxos, e em azul é o grupo glicerol.

3 3 Metabolismo dos Lipídios Enquanto realizamos exercícios físicos, vários hormônios como: catecolaminas, glucagon, hormônio do crescimento, corticosteróides, entre outros, são liberados na corrente sangüínea, e quando chegam aos adipócitos, provocam lipólise (quebra dos triglicerídios) aumentando as concentrações sangüíneas de ácidos graxos livres (AGL). Esses AGLs são levados aos músculos esqueléticos que os utilizam para a síntese de ATP

4 4 Metabolismo dos Lipídios O ácido-graxo, agora dentro da célula muscular, precisa ser ativado (incoporação de Acil-CoA) e transportado para dentro da matriz mitocondrial, onde será fracionado em moléculas de dois carbonos (Acetil- CoA) pelo processo de Beta-oxidação. Dentro da mitocôndria, as moléculas de Acetil-CoA são processadas no ciclo do ácido cítrico (Ciclo de Krebs) e produzem NADH e FADH2. Esses últimos são transferidos para a cadeia de transporte de elétrons onde o ATP é finalmente gerado. A oxidação completa de 1g de glicose gera aproximadamente 4 Kcal, enquanto que a mesma quantidade de ácidos graxos (gordura) gera em torno de 9 Kcal.

5 Degradação do Glicerol 5 O glicerol não pode ser reaproveitado pelos adipócitos, porque essas células não possuem a enzima glicerol quinase, sendo então liberado na circulação. No fígado e outros tecidos, por ação desta quinase, é convertido a glicerol 3-fosfato, que pode ser transformado em diidroxiacetona fosfato, um intermediário da glicólise.

6 Após ter sido capturado pela célula, o ácido graxo é convertido no derivado CoA pela acil CoA graxa sintetase (tioquinase) no citosol, formando a acil CoA graxa Há a necessidade de 2 ATP A membrana interna da mitocôndria é impermeável a acil-CoA, mas os grupos acila podem ser introduzidos na matriz mitocondrial, quando ligados à carnitina. Este composto, sintetizado a partir de aminoácidos. É amplamente distribuídos nos tecidos animais e vegetais, sendo especialmente abundante em músculos. Deste modo o grupo acila dos ácidos graxos atinge o interior da mitocôndria onde ocorre a sua oxidação. 6 Oxidação de Ácidos Graxos

7 7 Transporte dos Ácidos Graxos

8 8 –Oxidação ou Ciclo de Lynen A -oxidação compreende o catabolismo de ácidos graxos saturados, na qual fragmentos de dois carbonos são sucessivamente removidos da extremidade carboxila da acil CoA graxa, produzindo acetil CoA Portanto, a -oxidação consiste em um ciclo de 4 reações que resultam no encurtamento da cadeia de ácidos graxos em cada 2 carbonos as etapas incluem: uma oxidação que produz FADH 2, uma hidratação, uma segunda oxidação que produz NADH e, uma clivagem tiolítica que libera uma molécula de acetil CoA

9 9 –Oxidação ou Ciclo de Lynen

10 As enzimas da Oxidação 10 Acil-CoA desidrogenase Enoil-CoA hidratase -hidroxiacil- CoA desidrogenase Acil-CoA aciltransferase (tiolase)

11 11 Destino do Acetil - CoA

12 12 Rendimento Energético pela Oxidação de Ácidos Graxos Considerando por exemplo a oxidação de uma molécula de ácido palmítico(16C) até CO 2 e H 2 O gera: Do total de ATP formado (131) deve ser descontado o gasto inicial na reação de ativação do ácido graxo, onde há conversão de ATP em AMP + 2Pi e portanto, consumo de duas ligações ricas em energia, o que equivale a um gasto de 2ATP (conversão de 2ATP a 2ADP). O rendimento final da oxidação do ácido palmítico é então, 129 ATP.

13 Os ácidos graxos com número ímpar de átomos de carbono constituem uma fração minoritária dos ácidos graxos da dieta. A - oxidação de um ácido graxo saturado com número ímpar de átomos de C segue as mesmas etapas de reações que os ácidos graxos com número par de átomos de C, até os três carbonos finais (propionil CoA). Neste caso, entretanto, a última reação inicia-se com um acil – CoA de cinco carbonos e produz uma molécula de acetil-CoA e uma de propionil – C0A, em vez de duas de acetil-CoA. A propionil-CoA origina-se também da degradação de alguns aminoácidos. 13 Oxidação dos ácidos graxos com número ímpar de pares de carbono

14 14 Metabolismo do Propionil - CoA O propionil CoA é metabolizado por uma rota de duas etapas: 1º - o propionil CoA é carboxilado, formando metilmalonil CoA. A enzima responsável – a propionil CoA carboxilase, 2º - os carbonos da metilmalonil CoA são rearranjados, formando succinil CoA, a qual entra no ciclo de Krebs. A enzima responsável é a metilmalonil CoA mutase, que requer vitamina B 12.

15 15 Destino do Succinil - CoA

16 16 Oxidação de ácidos graxos insaturados A oxidação de ácidos graxos insaturados fornece menos energia que a oxidação dos ácidos graxos saturados; Os insaturados são menos reduzidos, e portanto, menos equivalentes redutores podem ser produzidos.

17 17 Oxidação de ácidos graxos insaturados

18 18 Coenzima NAPD + (a)Forma oxidada da nicotinamida adenina dinucleotídio (NAD + ); (b) Forma oxidada da nicotinamida adenina dinucleotídio fosfato (NADP + ). Ambos se diferem pela presença de um grupo fosfato ligado a ribose. O NAD + e NADPH têm papéis metabólicos opostos: a primeira é utilizada quando o substrato esta sendo oxidado e a segunda quando um substrato esta sendo reduzido. (a)(b)

19 19 Metabolismo do Colesterol O colesterol, além de ser um componente estrutural de membranas, é precursor dos ácidos biliares, hormônios esteróides e da vitamina D. Está presente em todas as células animais, mas é ausente nos vegetais. A fonte de colesterol pode ser exógena, pelo consumo de derivados de carne e leite, ou endógena, por síntese a partir do Acetil CoA. Existe uma correlação direta entre quantidade de Triglicérides e Colesterol: quanto maior a disponibilidade de Acetil CoA, maior a síntese de Colesterol. Estrutura do colesterol.

20 20 Metabolismo do Colesterol As moléculas de colesterol obtidos pela dieta são insolúveis no suco gástrico, sendo os últimos a serem absorvidos. São então emulsificados pela ação dos sais e ácidos biliares, que os transportam na forma de micelas, através do intestino. Essas moléculas atravessam as membranas do intestino e são reorganizadas em uma lipoproteína. O colesterol absorvido pelo organismo se associa a apolipoproteínas formando as Lipoproteínas plasmáticas; LDL – lipoproteína de baixa densidade HDL – lipoproteína de alta densidade As lipoproteínas funcionam tanto para manter os lipídeos solúveis a medida que os transportam no plasma, quanto para transportar o conteúdo lipídico aos tecidos.

21 21 Metabolismo do Colesterol O colesterol absorvido no intestino se associa a apolipoproteínas formando as lipoproteínas plasmáticas. Apolipoproteínas são complexos moleculares de lipídeos e proteínas. Incluem: quilomícron, VLDL, IDL, LDL e HDL. HDL O LDL transporta colesterol do fígado até os tecidos periféricos, enquanto o HDL captura colesterol dos tecidos e o transporta até o fígado, onde é convertido a ácidos biliares.

22 22 Lipoproteína HDL A HDL é uma lipoproteína produzida e liberada pelo fígado com objetivo de retirar colesterol das células, quando este estiver em excesso, ou mesmo de outras lipoproteínas plasmáticas. Por esta ação de lixeiro, a HDL é denominada Bom Colesterol. O colesterol que retorna para o fígado, via HDL é, em geral, transformado em sais e ácidos biliares. Estes compostos são utilizados como detergentes na emulsificação de gorduras, durante o processo de digestão e absorção de gorduras no intestino. HDL

23 23 Lipoproteína LDL O fígado produz colesterol e TAG (triacilgliceróis), além de reorganizar estes compostos, provenientes da dieta. O fígado então libera, para a corrente sanguínea, uma lipoproteína de densidade muito baixa, VLDL, que contém 52% de TAG e 22% de colesterol. As células de diferentes tecidos reconhecem as proteínas na superfície desta lipoproteína e a VLDL se liga aos tecidos. Por ação de lipases lipoprotéicas ocorre a quebra dos TAG, e absorção de ácidos graxos e glicerol pelas células. A VLDL vai perdendo TAG, diminuindo de tamanho e aumentando a densidade, até formar LDL, que contém 47% de colesterol e 8% de TAG. A lipoproteína LDL será então endocitada pelas células que precisarem de colesterol. O excesso de LDL no sangue pode levar a formação de ateromas por ligação desta lipoproteína às paredes dos vasos; por isso o LDL é conhecido como colesterol ruim.

24 24 Metabolismo do Colesterol Os ácidos graxos saturados elevam o LDL - colesterol. Os poliinsaturados (óleos vegetais em geral) reduzem o LDL – colesterol e discretamente o HDL – colesterol. Os monoinsaturados reduzem o LDL – colesterol sem alterar a fração de HDL – colesterol. Por esta razão os ácidos graxos monoinsaturados são, atualmente os mais recomendados. Exemplos de ácidos monoinsaturados: azeite de oliva; óleos de soja e canela. Os ácidos graxos poliinsaturados de cadeia longa do tipo 3, atuam favoravelmente na prevenção de tratamento de diversas doenças como por exemplo as cardiovasculares porque esses ácidos reduzem a fração de LDL e aumentam a fração de HDL. Os ácidos graxos trans não produzem dobras nas moléculas, que se associam de modo tão compacto quanto os ácidos graxos saturados podendo portanto modificar a viscosidade da membrana. Os ácidos graxos trans provocam aumento do LDL – colesterol e redução do HDL – colesterol. Exemplos de ácidos graxos trans: bolos, bolachas tortas, sorvetes e frituras.


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