Metabolismo dos lipídeos

[pic 1]

MINISTÉRIO DA DEFESA

EXÉRCITO BRASILEIRO

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

(Real Academia de Artilharia Fortificação e Desenho - 1792)

SEÇÃO DE ENGENHARIA QUÍMICA (SE/5)

MICROBIOLOGIA E ENZIMOLOGIA INDUSTRIAL

VERIFICAÇÃO DE ESTUDOS

METABOLISMO DOS LIPÍDIOS

PROFESSORA: Kátia R. de Souza

JÚLIA DE CÁSSIA LOPES ZIMMERMANN

RIO DE JANEIRO

08 DE MAIO DE 2017

Introdução

Os lipídios são um grupo de biomoléculas quimicamente diversas, caracterizadas pela insolubilidade em água. São vulgarmente conhecidos como gordura e suas propriedades físicas estão relacionadas com essa natureza hidrófobica. São biosintetizadas a partir da acetil-CoA, molécula que inicia os principais processos bioenergéticos.

Possuem diversas funções no metabolismo celular, como:

• Funções especializadas: hormônios, mensageiros celulares, antioxidantes;
• Função protetora: isolante térmico sobre a epiderme de muitos animais;
• Componente de sistema de transporte de elétrons no interior da membrana mitocondrial;
• Componente estrutural das membranas celulares, como fosfolipídeos, esfingolipídeos e colesterol;
• Composto bioquímico mais calórico em animais e sementes oleaginosas, sendo principal forma de armazenamento (triglicerídeos) e geração de energia metabólica.

Essa última função será melhor detalhada, pela da -oxidação de ácidos graxos, através de via metabólica específica.[pic 2]

O estudo do metabolismo tem como base a maneira como a célula sintetiza e degrada biomoléculas dentro de um processo coordenado, para garantir sua sobrevivência com o máximo de economia energética. O anabolismo (síntese das biomoléculas) é um processo que necessita de energia para ocorrer. De forma inversa, o catabolismo irá liberar energia quando as biomoléculas forem degradadas. Os lipídios obtidos pela alimentação ou retirados das reservas orgânicas são catabolizados para gerar energia.

Metabolismo dos lipídios

Em uma fase inicial do metabolismo dos lipídios, a digestão dos alimentos ou a mobilização das reservas, pela ação das enzimas lipases, quebrarão as moléculas grandes, os triglicerídeos, em moléculas menores, os ácidos graxos e glicerol. Posteriormente, essas moléculas mais simples são oxidadas até se obter o produto final principal, a acetil-CoA, formada dentro das mitocôndrias. Após isso, a acetil-CoA produzida pode ser completamente oxidada a CO2 pelo ciclo do ácido cítrico, os elétrons retirados dos ácidos graxos passam pela cadeia respiratória levando à síntese de ATP ou ainda, no fígado, a acetil-CoA pode ser convertida em corpos cetônicos (combustíveis solúveis em água).

Para a oxidação dos ácidos graxos, chamada de -oxidação, as enzimas responsáveis se encontram na matriz mitocondrial. Para os ácidos graxos com mais de 14 carbonos passarem através das membranas mitocondriais, precisam passar pelas três reações enzimáticas do ciclo da carnitina. [pic 3]

A primeira reação é de ativação de um ácido graxo, usando uma CoA, para produzir uma acil-CoA. Essa reação hidrolisa duas ligações de alta energia do ATP para formar AMP e PP1. Esses ésteres de acil-CoA graxo formados ligam-se ao grupo hidroxil da carnitina (Fig 1) e são transportados para dentro da mitocôndria, sendo essa a segunda reação do ciclo. Na terceira e última reação, localizada na membrana mitocondrial interna, a acil-CoA graxo é regenerada e a carnitina é liberada e retorna ao espaço intermembrana. Dessa forma, os ácidos graxos foram transferidos para dentro da mitocôndria e o ciclo da carnitina pode recomeçar.[pic 4][pic 5]

A primeira etapa da oxidação de ácidos graxos corresponde a quatro reações catalisadas por enzimas. Na Fig 2, o ácido graxo exemplificado é o ácido palmítico, com 16 carbonos, que já está na sua forma ativada. O par de carbonos destacado em cada molécula é aquele que originará a nova molécula de acetil-CoA.[pic 6]

Inicialmente, a desidrogenação da acil-CoA graxo produz uma dupla ligação entre os carbonos  e . Depois, adiciona-se água a dupla, acrescentando uma hidroxila ao carbono-. Com a oxidação da mesma, forma-se uma di-cetona, tornando o carbono- um bom alvo para o ataque nucleofílico (por isso o nome -oxidação), facilitando a quebra da ligação  na última etapa do ciclo por uma molécula livre de CoA. Os produtos formados são uma nova molécula de acetil-CoA e um tioéster de coenzima A do ácido graxo, agora com 14 carbonos.[pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12]

A Fig 2 mostra com mais detalhes as enzimas utilizadas em cada passagem e as moléculas de FADH2 e NADH + H+ formadas. No total, em uma passagem por essa sequência, uma molécula de acetil-CoA, dois pares de elétrons e quatro prótons (H+) são removidos da acil-CoA graxo. Então, para oxidar uma molécula de palmitoill-CoA em oito moléculas de Acetil-CoA, são necessárias então sete passagens por essa sequência, como mostra a Fig 3. [pic 13][pic 14]

Em um outro processo, cada molécula de FADH2 e NADH doa um par de elétrons para a cadeia respiratória. Essa transferência gera cerca de 1,5 moléculas de ATP pelo FADH2 e 2,5 pelo NADH. Assim, quatro moléculas de ATP são formadas por cada par de carbonos removidos em uma passagem pela sequência. Além disso, uma molécula de água é produzida com cada transferência de elétrons para o O2, consumindo um H+. Com isso, a equação total para a -oxidação da palmitoil-CoA em oito moléculas de acetil-CoA é a da Eq 1, descrita abaixo.[pic 16][pic 15]