metabolismo de lipídeos i bioquímica para enfermagem – bloco iii prof. olavo amaral junho de...

Metabolismo de lipídeos I

Bioquímica para Enfermagem – Bloco IIIProf. 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 carboxílicos com cadeias longas de carbonos

Ácidos graxos

- Ácidos carboxílicos com cadeias longas de carbonos

Ácidos graxos

Grande cadeia apolar!

- 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!

Funções

- Por que lipídeos?

Armazenamento de energia

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

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

=

- 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

Reserva G kJ Dias em jejum

Triacilgliceróis (tecido adiposo) 9000 337000 34Glicogênio (fígado) 90 1500 0,15Gicogênio (músculo) 350 6000 0,6Glicose (sangue e outros líquidos extracelulares)

20 320 0,03

Proteína (músculo principalmente) 8800 150000 14,8

Armazenamento de energia- De longe, os lipídeos são a maior reserva energética do corpo!

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

- Principais constituintes das membranas celulares

Fosfolipídeos

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.

- Ácidos carboxílicos com cadeias longas de carbonos

Voltando aos ácidos graxos...

Classificação dos Ácidos Graxos

Classificação Tamanho da cadeia carbônica

Cadeia curta 2-4

Cadeia média 6-10

Cadeia longa 12 ou mais2. Quanto a presença de insaturações

• Saturados não possuem insaturações;• Insaturados possuem insaturações, podendo ser monoinsaturados ou poliinsaturados

3. Quanto a presença de ramificações

• Ramificados• Não-ramificados

1. Quanto ao número de carbonos

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 InsaturadosConvenção 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 graxosDe onde vem?

Ácidos graxosDe onde vem? - Dieta - Síntese endógena

Ácidos graxosDe onde vem? - 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- Nas células intestinais, ocorre síntese de triglicerídios que são conjugados a lipoproteínas e exportados para a corrente sanguínea como quilomícrons.

TRIACILGLICEROL

3 ácidos graxosGlicerol

Triglicerídeos- 3 ácidos graxos ligados por uma molécula de glicerol.

Triglicerídeos

TRIACILGLICEROL

3 ácidos graxosGlicerol

Triglicerídeos- Onde são armazenados?

Adipócitos

Tecido AdiposoPrincipais funções :

Reserva de energia na forma de triacilglicerol.

Isolante térmico.

Amortecedor de choques mecânicos.

Função endócrina: síntese de substâncias como hormônios e citocinas.

AdipócitosComo 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.

A hidrólise dos Triacilgliceróis:Captação de ácidos graxos

- Para possibilitar a absorção, a lipase lipoprotéica age sobre os TAGs nos capilares sanguíneos.- Esta enzima extracelular, presente no tecido adiposo e músculo, é ativada pelas lipoproteínas dos quilomícrons e quebra TAGs em ácidos graxos.

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!

OK, armazenamos...

TRIACILGLICEROL

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

TRIACILGLICEROL

- 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 GraxosLipases

Hidrólise de triglicerídios

A hidrólise dos Triacilgliceróis:

Triacilglicerol Glicerol + Ácidos GraxosLipases

Hidrólise de triglicerídios- Quando vamos querer mobilizar os ácidos graxos?

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.

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.

A hidrólise dos Triacilgliceróis:Hidrólise de triglicerídios

- Com isso, ácidos graxos vão ser liberados na corrente sanguínea, e circular ligados à albumina.

Albumina

A hidrólise dos Triacilgliceróis:Estado de jejum

- Quem capta os ácidos graxos?

A hidrólise dos Triacilgliceróis:Estado de jejum

- Tecidos que utilizam predominantemente ácidos graxos em jejum possuem transportadores para estas moléculas.

- Como obter energia a partir de ácidos graxos?

E agora?

- Como obter energia a partir de ácidos graxos?

- Oxidação!

E agora?

Onde ocorre?

β-oxidação de ácidos graxos

Onde ocorre?

β-oxidação de ácidos graxos

Mitocôndria

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

β-oxidação de ácidos graxos

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

Acil-CoA sintetase

Ativação

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

- A carnitina transporta ácidos graxos ativados de cadeia longa para a matriz mitocondrial

Os ácidos graxos de cadeias curta não necessitam da carnitina para entrarem na mitocôndria

Transporte

- 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.

Lançadeira de carnitina

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

Lançadeira de carnitina

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

- 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!

β-oxidação

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)

Produção de ATP

Glicose vs. Ácidos graxos

Glicose vs. Ácidos graxos

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.

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.

- 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 da β-oxidação

- Além disso, tanto a degradação como a síntese são reguladas pelo estado energético da célula.- Relação NADH/NAD+ alta: inibe β-oxidação.- Acetil-CoA alto: inibe β-oxidação.

Regulação da β-oxidação

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

- 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?

Em resumo...

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

Uma última pergunta...

1. Oxidação no ciclo de Krebs

Destinos do acetil-CoA

1. Oxidação no ciclo de Krebs2. Síntese de ácidos graxos

Destinos do acetil-CoA

1. Oxidação no ciclo de Krebs2. Síntese de ácidos graxos3. Síntese de outros lipídeos (e.g. colesterol)

Destinos do acetil-CoA

1. Oxidação no ciclo de Krebs2. Síntese de ácidos graxos3. Síntese de outros lipídeos4. Síntese de corpos cetônicos

Destinos do acetil-CoA

Corpos CetônicosCorpos cetônicos- O que são?

Corpos CetônicosCorpos cetônicos- Para que servem?

Corpos CetônicosCorpos cetônicos- Para que servem?- Podem ser oxidados e utilizados como fonte energética

durante o jejum, gerando acetil-CoA.

Corpos CetônicosCorpos 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…

Corpos cetônicos- Onde?

Um pouquinho de história…

Corpos cetônicos- Onde?- No fígado, que os exporta para a

corrente sanguínea para uso pelos tecidos.

Um pouquinho de história…

Corpos cetônicos- Quando?

Um pouquinho de história…

Corpos cetônicos- Quando?- No jejum, especialmente se prolongado.

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!