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Metabolismo de lipídeos I Bioquímica para Enfermagem – Bloco III Prof. Olavo Amaral Junho de 2010.

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1 Metabolismo de lipídeos I Bioquímica para Enfermagem – Bloco III Prof. Olavo Amaral Junho de 2010

2 Lipídeos

3 - Para que servem?

4 Lipídeos - O que são?

5 Lipídeos - O que são? - Grupo que engloba diversas classes de moléculas cujo ponto comum é a insolubilidade em água.

6 Lipídeos - Diversas classes: - Triglicerídeos - Fosfolipídeos - Glicolipídeos - Esfingolipídeos - Esteróis

7 Lipídeos - Diversas classes: - Triglicerídeos - Fosfolipídeos - Glicolipídeos - Esfingolipídeos - Esteróis - A maior parte são derivados de ácidos graxos, que é a forma na qual os lipídeos são absorvidos.

8 - Ácidos carboxílicos com cadeias longas de carbonos Ácidos graxos

9 - Ácidos carboxílicos com cadeias longas de carbonos Ácidos graxos Grande cadeia apolar!

10 TRIACILGLICEROL 3 ácidos graxos Glicerol Triglicerídeos - Principal forma de armazenamento de lipídeos. - 3 ácidos graxos ligados por uma molécula de glicerol.

11 - A apolaridade dos lipídeos possibilita que estes cumpram importantes funções biológicas! Funções

12 - A apolaridade dos lipídeos possibilita que estes cumpram importantes funções biológicas! - Estrutura de membranas. Funções

13 - A apolaridade dos lipídeos possibilita que estes cumpram importantes funções biológicas! - Estrutura de membranas. - Compostos de sinalização que atravessam membranas. Funções

14 - A apolaridade dos lipídeos possibilita que estes cumpram importantes funções biológicas! - Estrutura de membranas. - Compostos de sinalização que atravessam membranas. - Regulação de reações químicas específicas. Funções

15 - A apolaridade dos lipídeos possibilita que estes cumpram importantes funções biológicas! - Estrutura de membranas. - Compostos de sinalização que atravessam membranas. - Regulação de reações químicas específicas. - Insulação térmica e proteção contra choques. Funções

16 - A apolaridade dos lipídeos possibilita que estes cumpram importantes funções biológicas! - Estrutura de membranas. - Compostos de sinalização que atravessam membranas. - Regulação de reações químicas específicas. - Insulação térmica e proteção contra choques. - Armazenamento de energia! Funções

17 - Por que armazenar energia em lipídeos? Armazenamento de energia

18 - Por que armazenar energia em lipídeos? - Ácidos graxos = molécula muito reduzida, com grande quantidade de energia liberável por oxidação. Armazenamento de energia

19 - Por que armazenar energia em lipídeos? - Sendo hidrofóbicos, lipídeos não são hidratados e podem ser armazenados em maior quantidade sem o “peso extra” da água. Armazenamento de energia

20 - Por que lipídeos? - Sendo hidrofóbicos, lipídeos não são hidratados e podem ser armazenados em maior quantidade sem o “peso extra” da água. Armazenamento de energia =

21 - Por que lipídeos? - Sendo hidrofóbicos, lipídeos não são hidratados e podem ser armazenados em maior quantidade sem o “peso extra” da água. Armazenamento de energia

22 Reserva GkJDias em jejum Triacilgliceróis (tecido adiposo) Glicogênio (fígado) ,15 Gicogênio (músculo) ,6 Glicose (sangue e outros líquidos extracelulares) ,03 Proteína (músculo principalmente) ,8 Armazenamento de energia - De longe, os lipídeos são a maior reserva energética do corpo!

23 Outras funções - Além de armazenamento de energia, lipídeos possuem outras funções! - Estrutura (e.g. membranas) - Sinalização (e.g. hormônios) - Reações químicas (i.e. vitaminas)

24 - Principais constituintes das membranas celulares Fosfolipídeos

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26 Esfingolipídeos - 2ª maior classe de lipídeos de membrana. - Contém ácidos graxos ligados a esfingosina. - Ex: Antígenos dos grupos ABO.

27 Colesterol - Constituinte de membrana - Precursor de diversos hormônios (corticoesteróides, hormônios sexuais)

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29 Eicosanóides - Derivados do ácido araquidônico (ácido graxo poliinsaturado derivado do ácido linolênico). -Prostaglandinas -Tromboxanos -Leucotrienos

30 Eicosanóides - Moléculas de sinalização fundamentais na resposta inflamatória e coagulação sanguínea.

31 - Ácidos carboxílicos com cadeias longas de carbonos Voltando aos ácidos graxos...

32 Classificação dos Ácidos Graxos ClassificaçãoTamanho da cadeia carbônica Cadeia curta2-4 Cadeia média6-10 Cadeia longa12 ou mais 2. Quanto à presença de insaturações Saturados  não possuem insaturações; Insaturados  possuem insaturações, podendo ser monoinsaturados ou poliinsaturados 3. Quanto à presença de ramificações Ramificados Não-ramificados 1. Quanto ao número de carbonos

33 Classificação dos Ácidos Graxos Grau de saturação afeta estrutura!

34 Nomenclatura dos Ácidos Graxos

35 Saturados Insaturados

36 Nomenclatura dos Ácidos Graxos Insaturados Convenção: Insaturações indicadas a partir do COOH. 18:1 (  9 ): Ácido oléico: 18 carbonos com insaturação entre o 9° e o 10º a partir do COOH.

37 Nomenclatura dos Ácidos Graxos Insaturados Convenção alternativa: Para ácidos graxos poliinsaturados, frequentemente se usa nomenclatura “ao contrário”, descrevendo a insaturação a partir do carbono mais distante do COOH, denominado  (ômega). Assim, ácidos graxos ômega-3 = possuem insaturações entre o 3º e o 4º carbono contando a partir do ômega.

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39 Ácidos graxos De onde vem os ácidos graxos?

40 Ácidos graxos De onde vem os ácidos graxos? - Dieta - Síntese endógena

41 Ácidos graxos De onde vem os ácidos graxos? - Dieta - Síntese endógena Na próxima aula…

42 Ácidos graxos - Como são absorvidos?

43 Absorção - Apolaridade cria dificuldades para a digestão e o transporte! - Lipídeos devem ser emulsificados antes de serem digeridos.

44 Absorção - Absorvidos no intestino como ácidos graxos, que formam triglicerídeos nas células intestinais.

45 Transporte - Como são apolares, triglicerídeos não podem circular sozinhos na corrente sanguínea.

46 Transporte - Nas células intestinais, triglicerídios são conjugados a proteínas e fosfolipídeos e exportados para a corrente sanguínea como quilomícrons.

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48 Triglicerídeos - Para onde vão os lipídeos?

49 Adipócitos

50 Tecido Adiposo Principais funções :  Reserva de energia na forma de triacilglicerol.  Isolante térmico.  Amortecedor de choques mecânicos.  Função endócrina: síntese de substâncias como hormônios e citocinas.

51 Adipócitos Como os lipídeos entram nos adipócitos?

52 Adipócitos - Após a dieta, lipídeos circulam como triglicerídios em quilomícrons. - Porém, têm de ser absorvidos pelo tecido adiposo, músculo e outros tecidos como ácidos graxos.

53 A hidrólise dos Triacilgliceróis: Captação de ácidos graxos - Para possibilitar a absorção, a lipase lipoprotéica age sobre os triglicerídeos nos capilares sanguíneos. - Esta enzima extracelular, presente no tecido adiposo e músculo, é ativada pelas proteínas dos quilomícrons e quebra triglicerídeos em ácidos graxos.

54 A hidrólise dos Triacilgliceróis: Captação de ácidos graxos - Direcionamento dos ácidos graxos para os tecidos alvo ocorre de acordo com a lipoproteína que os carrega!

55 Armazenamento TRIACILGLICEROL - No tecido adiposo, ácidos graxos são convertidos novamente a triglicerídeos e armazenados.

56 OK, armazenamos... - E agora, como mobilizamos a energia armazenada? TRIACILGLICEROL

57 - Tecidos utilizam ácidos graxos, mas os lipídeos são estocados no tecido adiposo como triacilgliceróis. - Assim, para que os AGs sejam fornecidos às células, é necessário hidrolisar os TAGs. Hidrólise de triglicerídios

58 A hidrólise dos Triacilgliceróis: TriacilglicerolGlicerol + Ácidos Graxos Lipases Hidrólise de triglicerídios

59 A hidrólise dos Triacilgliceróis: TriacilglicerolGlicerol + Ácidos Graxos Lipases Hidrólise de triglicerídios - Quando vamos querer mobilizar os ácidos graxos?

60 A hidrólise dos Triacilgliceróis: Hidrólise de triglicerídios - Mobilização dos ácidos graxos armazenados deve ocorrer no jejum. - Neste caso, entra em ação a lipase sensível a hormônios, ativada por glucagon e epinefrina através da PKA.

61 A hidrólise dos Triacilgliceróis: Hidrólise de triglicerídios - Além disso, PKA fosforila perilipinas, proteínas que cobrem gotas de lipídeo, permitindo o acesso da lipase a elas.

62 A hidrólise dos Triacilgliceróis: Hidrólise de triglicerídios - Com isso, ácidos graxos vão ser liberados na corrente sanguínea, e circular ligados à albumina. Albumina

63 A hidrólise dos Triacilgliceróis: Estado de jejum - Quem capta os ácidos graxos?

64 A hidrólise dos Triacilgliceróis: Estado de jejum - Tecidos que utilizam predominantemente ácidos graxos em jejum possuem transportadores para estas moléculas.

65 - Como obter energia a partir de ácidos graxos? E agora?

66 - Como obter energia a partir de ácidos graxos? - Oxidação! E agora?

67 Onde ocorre? β-oxidação de ácidos graxos

68 Onde ocorre? β-oxidação de ácidos graxos Mitocôndria

69 - Como transportar os ácidos graxos para o interior da mitocôndria? β-oxidação de ácidos graxos

70 - Os ácidos graxos são unidos a coenzima A antes de serem oxidados - Gasto de ATP para produzir composto altamente energético Acil-CoA sintetase Ativação

71 - Os ácidos graxos são unidos a coenzima A antes de serem oxidados - Gasto de ATP para produzir composto altamente energético

72 - A carnitina transporta ácidos graxos ativados de cadeia longa para a matriz mitocondrial Os ácidos graxos de cadeia curta não necessitam da carnitina para entrarem na mitocôndria Transporte

73 - Carnitina acetil-transferase I (CAT I) transfere grupo acil da CoA para a carnitina. Lançadeira de carnitina

74 - Carnitina passa pelo espaço intermembranas e pela membrana interna da mitocôndria através de um transportador. Lançadeira de carnitina

75 - No interior da mitocôndria, carnitina aciltransferase II (CAT II) desliga grupo acil da carnitina e liga novamente à CoA. Lançadeira de carnitina

76 β-oxidação - Para oxidar um acil-CoA, vamos retirando um acetil-CoA por vez.

77 - Cada acetil-CoA é retirado em quatro etapas: β-oxidação

78 - Cada acetil-CoA é retirado em quatro etapas: - Em duas delas ocorre transferência de elétrons reduzindo NAD + a NADH + H + e FAD a FADH 2 β-oxidação

79 - Cada acetil-CoA é retirado em quatro etapas: - Em duas delas ocorre transferência de elétrons reduzindo NAD + a NADH + H + e FAD a FADH 2 - Além disso, produz-se um acetil-CoA que pode ser oxidado no ciclo de Krebs! β-oxidação

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81 Produção de ATP

82 Glicose vs. Ácidos graxos

83 - Ambos vão acabar degradados em CO 2 e água pelo ciclo de Krebs.

84 Glicose vs. Ácidos graxos - Lembrar que nem todas as células possuem a maquinaria enzimática para usar os dois combustíveis!

85 Glicose vs. Ácidos graxos - Além disso, em situações onde não há oxigênio suficiente (i.e. exercício intenso), glicose consegue providenciar ATP mais rapidamente que os ácidos graxos.

86 Só pra mencionar... - Oxidação de ácidos graxos insaturados e de ácidos graxos com carbonos ímpares possui passos adicionais. - Além disso, há vias alternativas de oxidação no peroxissomo e no retículo endoplasmático (  -oxidação)

87 Uma pergunta... - Ácidos graxos estão disponíveis para o fígado e o tecido adiposo tanto no estado alimentado como no jejum.

88 Uma pergunta... - Ácidos graxos estão disponíveis para o fígado e o tecido adiposo tanto no estado alimentado como no jejum. - Em um caso, devemos sintetizar TAGs - No outro, devemos oxidar os ácidos graxos

89 Uma pergunta... - Ácidos graxos estão disponíveis para o fígado e o tecido adiposo tanto no estado alimentado como no jejum. - Em um caso, devemos sintetizar TAGs - No outro, devemos oxidar os ácidos graxos - Como os tecidos sabem o que fazer?

90 Regulação da β-oxidação - Principal passo regulável: transporte para dentro da mitocôndria.

91 Regulação da β-oxidação - CAT I é inibida por malonil-CoA, um intermediário da síntese de ácidos graxos.

92 Cenas do próximo capítulo... - CAT I é inibida por malonil-CoA, um intermediário da síntese de ácidos graxos. - Síntese de malonil-CoA pela acetil-CoA carboxilase é inibida por glucagon e adrenalina e estimulada por insulina.

93 - A inibição da beta-oxidação pelo malonil-CoA previne um ciclo fútil (i.e. previne que ácidos graxos sejam degradados para acabarem ressintetizados). Regulação da β-oxidação

94 - Além disso, tanto a degradação como a síntese são reguladas pelo estado energético da célula. Regulação da β-oxidação

95 - Relação NADH/NAD + alta: inibe β-oxidação. - Acetil-CoA alto: inibe β-oxidação. Regulação pelo estado energético

96 - Consumo de ATP gera AMP. - AMP ativa quinase ativada por AMP (AMPK), que fosforila e inativa acetil-CoA carboxilase, diminuindo malonil-CoA e estimulando a β-oxidação. Regulação pelo estado energético

97 - Estado alimentado,  ATP, NADH = favorecem síntese de AGs. - Jejum,  ATP, NADH = favorecem β-oxidação. Em resumo...

98 - Estado alimentado,  ATP, NADH = favorecem síntese de AGs. - Jejum,  ATP, NADH = favorecem β-oxidação. - Faz sentido, não? Em resumo...

99 - Será que o acetil-CoA formado na β-oxidação é sempre oxidado no ciclo de Krebs? Uma última pergunta...

100 1.Oxidação no ciclo de Krebs Destinos do acetil-CoA

101 1.Oxidação no ciclo de Krebs 2.Síntese de ácidos graxos Destinos do acetil-CoA

102 1.Oxidação no ciclo de Krebs 2.Síntese de ácidos graxos 3.Síntese de outros lipídeos (e.g. colesterol) Destinos do acetil-CoA

103 1.Oxidação no ciclo de Krebs 2.Síntese de ácidos graxos 3.Síntese de outros lipídeos 4.Síntese de corpos cetônicos Destinos do acetil-CoA

104 Corpos Cetônicos Corpos cetônicos - O que são?

105 Corpos Cetônicos Corpos cetônicos - O que são? - Moléculas solúveis derivadas de acetil-CoA que podem circular na corrente sanguínea.

106 Corpos Cetônicos Corpos cetônicos - Para que servem?

107 Corpos Cetônicos Corpos cetônicos - Para que servem? - Podem ser oxidados e utilizados como fonte energética durante o jejum, gerando acetil-CoA.

108 Corpos Cetônicos Corpos cetônicos - Para que servem? - Podem ser oxidados e utilizados como fonte energética durante o jejum, gerando acetil-CoA - Inclusive no cérebro!

109 Um pouquinho de história… Corpos cetônicos - Sintetizados a partir de acetil-CoA

110 Um pouquinho de história… Corpos cetônicos - Onde?

111 Um pouquinho de história… Corpos cetônicos - Onde? - No fígado, que os exporta para a corrente sanguínea para uso pelos tecidos.

112 Um pouquinho de história… Corpos cetônicos - Quando?

113 Um pouquinho de história… Corpos cetônicos - Quando? - No jejum, especialmente se prolongado.

114 Corpos cetônicos - Como o processo é regulado?

115 Corpos cetônicos - Como o processo é regulado? - Entrada de acetil-CoA no ciclo de Krebs requer oxaloacetato.

116 Corpos cetônicos -No jejum, oxaloacetato é desviado para a gliconeogênese!

117 Corpos cetônicos -No jejum, oxaloacetato é desviado para a gliconeogênese! -Como outras vias (síntese de AGs, colesterol) estão inibidas, acetil-CoA acaba indo para a síntese de corpos cetônicos.

118 Corpos cetônicos -Assim, corpos cetônicos são sintetizados no jejum e proporcionam mais uma alternativa energética para o sistema nervoso.

119 Cansados?

120 OK, é hora de fazer uma pausa mas voltaremos a estes assuntos no estudo dirigido!


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