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

Lipídeos

Lipídeos - Para que servem?

Lipídeos - O que são?

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

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

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.

Ácidos graxos - Ácidos carboxílicos com cadeias longas de carbonos

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

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

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

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

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

Funções 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 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 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!

Armazenamento de energia - Por que armazenar energia em lipídeos?

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

Armazenamento de energia 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 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 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 De longe, os lipídeos são a maior reserva energética do corpo! Reserva G kJ Dias em jejum Triacilgliceróis (tecido adiposo) 9000 337000 34 Glicogênio (fígado) 90 1500 0,15 Gicogênio (músculo) 350 6000 0,6 Glicose (sangue e outros líquidos extracelulares) 20 320 0,03 Proteína (músculo principalmente) 8800 150000 14,8

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

Fosfolipídeos - Principais constituintes das membranas celulares

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

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

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

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

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

Classificação dos Ácidos Graxos 1. Quanto ao número de carbonos Classificação Tamanho da cadeia carbônica Cadeia curta 2-4 Cadeia média 6-10 Cadeia longa 12 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

Classificação dos Ácidos Graxos Grau de saturação afeta estrutura!

Nomenclatura dos Ácidos Graxos

Nomenclatura dos Ácidos Graxos Saturados Insaturados

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.

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.

Ácidos graxos De onde vem os ácidos graxos?

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

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

Ácidos graxos - Como são absorvidos?

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

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

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

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

Triglicerídeos - Para onde vão os lipídeos?

Adipócitos

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.

Adipócitos Como os lipídeos entram nos adipócitos?

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.

Captação de ácidos graxos A hidrólise dos Triacilgliceróis: 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.

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

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

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

Hidrólise de triglicerídios - 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 A hidrólise dos Triacilgliceróis: Triacilglicerol Glicerol + Ácidos Graxos Lipases

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

Hidrólise de triglicerídios A hidrólise dos Triacilgliceróis: - 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.

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

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

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

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

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

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

β-oxidação de ácidos graxos Onde ocorre?

β-oxidação de ácidos graxos Onde ocorre? Mitocôndria

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

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

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

Transporte - 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

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

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

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

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

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

β-oxidação - Cada acetil-CoA é retirado em quatro etapas: - Em duas delas ocorre transferência de elétrons reduzindo NAD+ a NADH + H+ e FAD a FADH2

β-oxidação - Cada acetil-CoA é retirado em quatro etapas: Em duas delas ocorre transferência de elétrons reduzindo NAD+ a NADH + H+ e FAD a FADH2 Além disso, produz-se um acetil-CoA que pode ser oxidado no ciclo de Krebs!

Produção de ATP

Glicose vs. Ácidos graxos

Glicose vs. Ácidos graxos - Ambos vão acabar degradados em CO2 e água pelo ciclo de Krebs.

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

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.

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)

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

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

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?

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

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

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.

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

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

Regulação pelo estado energético 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.

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

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

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

Destinos do acetil-CoA Oxidação no ciclo de Krebs

Destinos do acetil-CoA Oxidação no ciclo de Krebs Síntese de ácidos graxos

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

Destinos do acetil-CoA Oxidação no ciclo de Krebs Síntese de ácidos graxos Síntese de outros lipídeos Síntese de corpos cetônicos

Corpos cetônicos Corpos Cetônicos - O que são?

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

Corpos cetônicos Corpos Cetônicos - Para que servem?

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

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

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

Um pouquinho de história… Corpos cetônicos - Onde? Um pouquinho de história…

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

Um pouquinho de história… Corpos cetônicos - Quando? Um pouquinho de história…

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

Corpos cetônicos - Como o processo é regulado?

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

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

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.

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

Cansados?

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