LÍPIDOSº... · Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016. Digestão, mobilização e transporte de...
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LÍPIDOS
3
Mestrado Integrado em Ciências Farmacêuticas
BIOQUÍMICA I
2015/2016
1Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016
18-11-2015
Sumário :
Tema: Oxidação dos ácidos gordos: mitocondrial, peroxissomal e microssomal
1. Activação dos ácidos gordos: formação dos ésteres acil-CoA2. Ciclo da carnitina3. Beta-oxidação mitocondrial dos ácidos gordos saturados de cadeia par4. Balanço energético
Tema: Digestão, mobilização e transporte de ácidos gordos
1. Transporte: Apolipoproteínas e partículas lipoproteicas2. Oxidação do glicerol3. Mobilização dos triacilgliceróis dos adipócitos
2Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016
Digestão, mobilização e
transporte de ácidos gordos
(continuação)
Lehninger, 4ª ed.
3Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-201618/11/2015
Lípidos: Digestão/Transporte
Digestão/Transporte:
4
4. Nas células da mucosa intestinal TAG empacotados com
Colesterol da dieta e proteínas específicas (Apolipoproteínas) Agregados Lipoproteicos = QUILOMICRAS
7. Ácidos Gordos Entram nas células dos tecidos muscular e
adiposo onde: São oxidados a ATP e CO2 (músculo) ou São reesterificados e armazenados como TAG (adipócitos)
6. Por acção da enzima extracelular LIPOPROTEÍNA LIPASE
existente nos capilares dos tecidos muscular e adiposo activadapela ApoC-II hidroliza os TAG Glicerol + Ácidos Gordos
5. Movem-se através da circulação até aos tecidos muscular e
adiposo; Componentes proteicos reconhecidos por recetoresda superfície das células
Lípidos: Digestão/Transporte
Digestão/Transporte:
5Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016
8. Quilomicras remanescentes sem a maior
parte dos seus TAG mas ainda com Colesterol eapolipoproteinas (ex. Apo-E, Apo B-48)
sangue Fígado:
Endocitose (mediada por receptores para assuas apolipoproteínas – Apo-E)
TAG (hepatócitos) oxidados ATP
precursores para
síntese de corposcetónicos
Lípidos: Digestão/Transporte
Digestão/Transporte:
Quando a dieta contém mais ácidos
gordos (e também hidratos decarbono) do que aquelesnecessários para obter energia ou
como precursores Fígado
Conversão a TAG empacotadoscom apolipoproteinas específicas
VLDL
VLDL transportadas no sangue
Adipócitos Remoção dos TAG e
armazenamento
5Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016
Lípidos: Transporte - Lipoproteínas
Lipoproteínas:
Quilomicras – sintetisadas na mucosa intestinal
VLDL – lipoproteínas de muito baixa densidade – sintetisadas no fígado –
transportam TAG endógenos para os tecidos extra-hepáticos
IDL – lipoproteínas de densidade intermédia – enriquecidas em colesterol
LDL – lipoproteínas de baixa densidade - transportam o colesterol formado no
fígado para os tecidos extrahepáticos – enriquecidas em colesterol
HDL – lipoproteínas de elevada densidade – sintetisadas no fígado e no intestino –
Essenciais no transporte do colesterol dos tecidos extrahepáticos para o
fígado onde é metabolizado
8Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016
Lípidos: Glicerol
Glicerol:
Enzima específica do C3 do glicerol
95% energia dos TAG reside nos 3 ácidos gordos de cadeia longa que os compõem
5% energia dos TAG é fornecida pelo GLICEROL
Glicerol libertado pela acção das lipases é fosforilado pela Glicerol Cinase
Glicerol-3-fosfatoDihidroxiacetona fosfatoOxidação
Triose fosfato
Isomerase(Enzima glicolítica)
Gliceraldeído 3-fosfato GLICÓLISE
11Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016
14Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016
Lípidos: MobilizaçãoMobilização:
1. Necessidades energéticas acrescidas e situações de hipoglicémiaHormonas que sinalizam esta situação Epinefrina e Glucagon Secretadas em resposta a níveis baixos de glucose no sangue
14Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016
Lípidos: MobilizaçãoMobilização:
1. Necessidades energéticas acrescidas e situações de hipoglicémiaHormonas que sinalizam esta situação Epinefrina e Glucagon Secretadas em resposta a níveis baixos de glucose no sangue
PKA - Proteína Cinase AMPc dependente
Triacilglicerol Lipase Hormona Sensível
Lípidos: Mobilização Mobilização:
1. Necessidades energéticas acrescidas e situações de hipoglicémia
Hormonas que sinalizam esta situação Epinefrina e Glucagon
Secretadas em resposta a níveis baixos de glucose no sangue
Activam a enzima Adenilciclase na membrana plasmática dos adipócitos origina AMPc
Proteína Cinase AMPc dependente fosforila (activação) a Triacilglicerol Lipase Hormona Sensível que
actua sobre os TAG
2. TAG do tecido adiposo são mobilizados Retirados das reservas
3. A enzima Triacilglicerol Lipase Hormona Sensível Cataliza a hidrólise dos TAG (a glicerol e ácidos gordos)
4. Ácidos Gordos (lipossolúveis; hidrofóbicos) transportados pelo sangue ligado à albumina sérica até às
células do músculo esquelético, coração, cortex renal
5. Para entrarem nas células necessitam de um transportador na membrana plasmática (ex. FAT – fatty acid
transporter) dissociando-se da albumina
6. Nas células circulam associados a proteínas de ligação a ácidos gordos – FABP (fatty acid binding protein)
7. Nestes tecidos OXIDAÇÃO ENERGIA (ATP)
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Oxidação dos ácidos gordos:
mitocondrial,peroxissomal e
microssomal
Lehninger, 4ª ed.
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Sangue
Adipócito
TAG AG
HSL
AG-Alb AG
EspaçoIntersticial
Membrana plasmática
Endógenos
TAG
Fígado
VLDL-TAG
LPL
TAG Dieta
Intestino
CM-TAG
AG
LPL
FATPFAT/CD36FABPpm
FATPFAT/CD36FABPpm
FA
FA
Citoplasma MEM MIM Mitocôndria
Ácidos Gordos: Uptake e Transporte celular
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Sangue
Adipócito
TAG AG
HSL
AG-Alb AG
EspaçoIntersticial
Membrana plasmática
Endógenos
TAG
Fígado
VLDL-TAG
LPL
TAG Dieta
Intestino
CM-TAG
AG
LPL
FATPFAT/CD36FABPpm
FATPFAT/CD36FABPpm
FA
FA
Citoplasma MEM MIM Mitocôndria
Ácidos Gordos: Uptake e Transporte celular
Peroxissoma
Lisossoma
FA(hFABPc)
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Sangue
Adipócito
TAG AG
HSL
AG-Alb AG
EspaçoIntersticial
Membrana plasmática
Endógenos
TAG
Fígado
VLDL-TAG
LPL
TAG Dieta
Intestino
CM-TAG
AG
LPL
FATPFAT/CD36FABPpm
FATPFAT/CD36FABPpm
FA(hFABPc)
FA(hFABPc)
Citoplasma MEM MIM Mitocôndria
CoAAcil-CoA
AMP+2PiATP
ACS
-Oxidação
Ácidos Gordos: Uptake e Transporte celular
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Lípidos – Ácidos Gordos: Activação
AG + CoA + ATP Acil-CoA do AG + AMP + PPi
AG + CoA + ATP Acil-CoA do AG + AMP + 2Pi
Balanço energético
- 2 ATPs
Lehninger, 4ª ed.
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LC/MCFA(hFABPc)
ß-Oxidação dos Ácidos Gordos
LC/MC-Acyl-CoAAMP+2PiATP
CoA Cytoplasm
OMM
ACS
Acetyl-CoA
ACC
Malonyl-CoA
- LC/MC-Acylcarnitine
Pore
LC/MC-Acylcarnitine
LC/MC-Acylcarnitine
Carnitine
Carnitine
Mitocondria
IMM
VLCAD
CPT-1
L-Carnitine
CPT-2
CACT
MTP
MCFA/SCFA(C4-C12)
MCFA/SCFA(C4-C12)
LC-Acyl-CoA(C14-C18)
Carnitine CoA
ACD
ECH
3HAD
3KAT
FAD+
FADH2
NAD+
NADH
FAD+
FADH2
NADH
NAD+
Acetyl-CoA
FAO
FAOKB
Steroids
TCA
C
ADP
ETF
ETFDH Q
III
III
IVADP
ATP ANT
V
Adapted from Wanders et al, J Inherit Metab Dis, 1999 and from Rinaldo and Matern, Ann Rev Physiol, 2002
FA
OCTN2
Carnitine
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Lípidos: Ciclo da Carnitina /Shuttle da Carnitina
Lehninger, 4ª ed.Ou carnitina palmitoiltransferase 1 (CPT1)
Carnitina acilcarnitina translocase (CACT)
Ou carnitina palmitoiltransferase 2 (CPT2)
22Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016
Lípidos: A Carnitina
Carnitina:
Aminoácido - ß-hidroxi--trimetilamónio butirato
Particularmente abundante na carne
Acelera a metabolização dos ácidos gordos (em especial os ácidos gordos decadeia longa)
23Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016
Lípidos: Beta-Oxidação dos Ácidos Gordos
Beta-oxidação mitocondrial dos ácidos gordos com
número par de átomos de carbono:
Lehninger, 4ª ed.
24Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016
Lípidos: Beta-Oxidação dos Ácidos Gordos
A oxidação mitocondrial dos ácidos gordos decorre em 3 passos:
1. Beta-oxidação (matriz mitocondrial)
Ácido gordos sofrem a remoção sucessiva de 2 unidades de átomos de carbono sob a forma de
acetil-CoA a partir da extremidade carboxílica da cadeia acil do ácido gordo (Ex. C16:0 – ácido
palmitico ou pamitato a pH 7 – sofre 7 ciclos de beta-oxidação = 8 acetil-CoA
Em cada ciclo de Beta-oxidação há remoção de 4 H (i.e. 2 pares de electrões e 4 protões) do
componente acil do ácido gordo por acção de duas desidrogenases
2. Ciclo de Krebs (matriz mitocondrial)
Os grupos acetil do acetil-CoA são oxidados a CO2 no ciclo de Krebs que também decorre na matriz
mitocondrial
Acetil-CoA derivado dos ácidos gordos junta-se ao acetil-CoA proveniente da glucose (glicólise) e
oxidação do piruvato (PDHc)
3. Cadeia respiratória (membrana interna da mitocôndria)
Beta-Oxidação e Ciclo de Krebs produzem NADH e FADH2 Cadeia respiratória
Oxidação fosforilativa de ADP a ATP
Energia libertada da oxidação dos ácidos gordos é conservada sobre a forma de ATP
25Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016
Lípidos: Beta-Oxidação dos Ácidos Gordos
Desidrogenação
Hidratação
Desidrogenação
Tiólise
Lehninger, 4ª ed.
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Beta-Oxidação dos Ácidos Gordos: 1º passo - Desidrogenação
Biochemistry2e_Garrett_Grisham
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Beta-Oxidação dos Ácidos Gordos: 1º passo - Desidrogenação
Lehninger, 4ª ed.
28Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016
Adaptado de Houten & Wanders,2010
CD36 FATPFABPpm
Ácido gordo
Ácido gordo
carnitina
carnitina
membrana celular
CoA
Acil-CoA
Acilcarnitina
Acilcarnitina
CPT2
Acil-CoA
Enoil-CoA
Acil-CoA
Enoil-CoA
MCAD SCADVLCAD
carnitina
carnitina
CACT
membrana externa mitocôndria
membrana interna mitocôndria
C18 C18:1C16 C16:1C14 C14:1
C12C10C8C6 C4
CPT1
OCTN2
FAD
FADH2
FAD
FADH2
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Beta-Oxidação dos Ácidos Gordos: 2º passo - Hidratação
Lehninger, 4ª ed.
30Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016
Adaptado de Houten & Wanders,2010
CD36 FATPFABPpm
Ácido gordo
Ácido gordo
carnitina
carnitina
membrana celular
CoA
Acil-CoA
Acilcarnitina
Acilcarnitina
CPT2
Acil-CoA
Enoil-CoA
Acil-CoA
Enoil-CoA
3-hidroxiacil-CoA
MCAD SCAD
SCEH (crotonase)
VLCAD
LCEH
3-hidroxiacil-CoA
carnitina
carnitina
CACT
membrana externa mitocôndria
membrana interna mitocôndria
C18 C18:1C16 C16:1C14 C14:1
C12C10C8C6 C4
CPT1
OCTN2
FAD
FADH2
FAD
FADH2
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Beta-Oxidação dos Ácidos Gordos: 3º passo - Desidrogenação
Complexo I (NADH desidrogenase)
Lehninger, 4ª ed.
32Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016
Adaptado de Houten & Wanders,2010
CD36 FATPFABPpm
Ácido gordo
Ácido gordo
carnitina
carnitina
membrana celular
CoA
Acil-CoA
Acilcarnitina
Acilcarnitina
CPT2
Acil-CoA
Enoil-CoA
3-ketoacil-CoA 3-ketoacil-CoA
Acil-CoA
Enoil-CoA
3-hidroxiacil-CoA
MCAD SCAD
M/SCHAD
SCEH (crotonase)
VLCAD
LCEH
LCHAD
3-hidroxiacil-CoA
carnitina
carnitina
CACT
membrana externa mitocôndria
membrana interna mitocôndria
C18 C18:1C16 C16:1C14 C14:1
C12C10C8C6 C4
CPT1
OCTN2
FAD
FADH2
FAD
FADH2
NAD+
NADHNAD+
NADH
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Beta-Oxidação dos Ácidos Gordos: 4º passo - Tiólise
37Fátima Ventura - FFUL - 2012/2013Biochemistry2e_Garrett_Grisham 35
Adaptado de Houten & Wanders,2010
CD36 FATPFABPpm
Ácido gordo
Ácido gordo
carnitina
carnitina
membrana celular
CoA
Acil-CoA
Acilcarnitina
Acilcarnitina
CPT2
Acil-CoA
Enoil-CoA
3-ketoacil-CoA 3-ketoacil-CoA
Acil-CoA
Enoil-CoA
3-hidroxiacil-CoA
MCAD SCAD
MCKAT M/SCHAD
SCEH (crotonase)
VLCAD
LCEH
LCHAD
LCKAT
3-hidroxiacil-CoA
carnitina
carnitina
CACT
membrana externa mitocôndria
membrana interna mitocôndria
C18 C18:1C16 C16:1C14 C14:1
C12C10C8C6 C4
CPT1
OCTN2
Acil-CoA + ACETIL-CoA(n-2)
FAD
FADH2
FAD
FADH2
NAD+
NADH
NAD+
NADH
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Beta-Oxidação dos Ácidos Gordos: Enzimas – Especificidade e Localização
Lehninger, 4ª ed.
37Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016
Adaptado de Houten & Wanders,2010
CD36 FATPFABPpm
Ácido gordo
Ácido gordo
carnitina
carnitina
membrana celular
CoA
Acil-CoA
Acilcarnitina
Acilcarnitina
CPT2
Acil-CoA
Enoil-CoA
3-ketoacil-CoA 3-ketoacil-CoA
Acil-CoA
Enoil-CoA
3-hidroxiacil-CoA
MCAD SCAD
MCKAT M/SCHAD
SCEH (crotonase)
VLCAD
LCEH
LCHAD
LCKAT
3-hidroxiacil-CoA
carnitina
carnitina
CACT
membrana externa mitocôndria
membrana interna mitocôndria
C18 C18:1C16 C16:1C14 C14:1
C12C10C8C6 C4
CPT1
OCTN2
Acil-CoA + ACETIL-CoA(n-2)
MTP
FAD
FADH2
MTP
FAD
FADH2
NAD+
NADHMTP
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Beta-Oxidação dos Ácidos Gordos: Balanço energético
1 ciclo ß-oxidação: 1 acetil-CoA, 2 pares de electrões, 4 protões, 1 acil-CoA (n-2)
Palmitoil-CoA (C16) + CoA + FAD + NAD++ H2O
Miristoil-CoA (C14) + Acetyl-CoA + FADH2 + NADH+ H+
Lehninger, 4ª ed. 39Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016
Adaptado de Houten & Wanders,2010
CD36 FATPFABPpm
Ácido gordo
Ácido gordo
carnitina
carnitina
membrana celular
CoA
Acil-CoA
Acilcarnitina
Acilcarnitina
CPT2
Acil-CoA
Enoil-CoA
3-ketoacil-CoA 3-ketoacil-CoA
Acil-CoA
Enoil-CoA
3-hidroxiacil-CoA
MCAD SCAD
MCKAT M/SCHAD
SCEH (crotonase)
VLCAD
LCEH
LCHAD
LCKAT
3-hidroxiacil-CoA
carnitina
carnitina
CACT
membrana externa mitocôndria
membrana interna mitocôndria
C18 C18:1C16 C16:1C14 C14:1
C12C10C8C6 C4
CPT1
OCTN2
Acil-CoA + ACETIL-CoA(n-2)
MTP
FAD
FADH2
MTP
FAD
FADH2
NAD+
NADHMTP
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Beta-Oxidação dos Ácidos Gordos: Balanço energético
Palmitoil-CoA (C16) + 7 CoA + 7 FAD + 7 NAD++ 7 H2O
8 Acetil-CoA (C2) + 7 FADH2 + 7 NADH+ 7H+
Ciclo Krebs
3 NADH1 FADH21 GTP
2.5 ATP x1.5 ATP x1 ATP
10 ATP
80 ATP
1 Acetil-CoA
8 Acetil-CoA
OXPHOS
7 NADH7 FADH2
X 2.5 ATPX 1.5 ATP
28 ATP
+
108 ATP
-2 ATP (activação)106 ATP
41Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016