Oxidação de ácidos graxos
Fim do século XIX... O calorímetro humano de
Atwater-Rosa-Benedict
Wilbur O. Atwater
(1844-1907)
carboidratos: 4,0 kcal/g
lipídeos: 8,9 kcal/g
proteínas: 4,0 kcal/g
Por que a diferença no valor calórico das biomoléculas?
Compare as fórmulas químicas destas moléculas.
ÁCIDO HEXANÓICO
LIPIDS
CARBOHYDRATES
PROTEINS
glucose
ADP
GLYCOLYSIS
fatty acids
ATP
pyruvate
amino acids
acyl-CoA
pyruvate
-OXIDATION
acetyl-CoA
amino
acids
eATP
TRANSAMINATION
DEAMINATION
ADP + Pi
eTCA CYCLE
H2O
O2
NADH
FADH2
e-
CO2
As necessidades calóricas mínimas de um homem de 70 kg estão entre 2.200 e 2.800
kcal/dia.
Abaixo, você encontra a quantidade média de diferentes moléculas que podem ser usadas
como fonte de energia em nosso organismo.
Triacilglicerídeos
(tecido adiposo)
Glicogênio
(fígado)
Glicogênio
(músculo)
Glicose
(sangue e outros líquidos corporais)
Proteína corporal
(músculo principalmente)
9.000 gramas
90 gramas
250 gramas
20 gramas
8.800 gramas
Calcule por quantos dias cada uma destas fontes de nutrientes poderia suprir as
necessidades energéticas do organismo.
Discuta a relevância dos diferentes tipos de compostos do ponto de vista energético.
Não deixe de levar em conta as implicações das diferenças de solubilidade destas
moléculas.
Triacilgliceróis
sinal / estímulo
E
Rec
Gs


GDP
α
AC
Gs
GTP α
PKA
cAMP
ATP
GTP
AMP
P
lipase
P
+
perilipina
+
Lipólise
Fosforilação
de proteínas
perilipin
PKA
P
P
TAG
HSL
TAG
P
TAG
P
TAG
HSL
glycerol
+
fatty acids
P
P
fatty acids
albumin
TAG
TAG
TAG
Ativação dos ácidos graxos
MEMBRANA MITOCONDRIAL EXTERNA
Transporte do acil-CoA para a mitocôndria
Em 1904, Frans Knoop realizou algumas experiências que se tornaram exemplos de
engenhosidade e pioneirismo na história da Bioquímica.
Knoop alimentou cães com ácidos graxos saturados de cadeia linear marcados
quimicamente com um radical fenila ligado ao carbono omega. Na urina dos cães
alimentados com ácidos graxos com número par de átomos de carbono (como fenilbutirato
por exemplo), Knoop encontrou somente ácido fenilacético (na forma de fenil acetil glicina).
Na urina dos cães alimentados com ácidos graxos de número impar de átomos de carbono
(como fenilpropionato por exemplo), Knoop encontrou o benzoato (na forma de benzoil
glicina, conhecido também como hipurato).
Como você interpretaria estes resultados? A partir dos produtos encontrados por Knoop
na urina dos cães, proponha um modelo coerente sobre a quebra e utilização dos ácidos
graxos.
A -oxidação de ácidos graxos é uma via metabólica composta por 4 reações que
geram os intermediários desenhados abaixo. Observe as estruturas químicas e
proponha a ordem em que eles são formados.
β
-oxidação
α
acil-CoA
FAD
oxidação
acil-CoA desidrogenase
FADH2
trans-enoil-CoA
H2O
hidratação
enoil-CoA hidratase
β-hidroxiacil-CoA
β-hidroxiacil-CoA
desidrogenase
NAD+
oxidação
NADH
β-cetoacil-CoA
acil-CoA acetiltransferase
CoA-SH
tiólise
acil-CoA 2 diminuído em 2C + acetil-CoA
EFT
EFT
ACAD
ACAD
acyl-CoA
trans-enoyl-CoA
TRIFUNCTIONAL
β-OXIDATION
COMPLEX
β-hydroxyacyl-CoA
β-ketoacyl-CoA
ACAD
trans-enoyl-CoA
β-hydroxyacyl-CoA
TRIFUNCTIONAL
β-OXIDATION
COMPLEX
acyl-CoA
shortened in 2C
+
acetyl-CoA
β-ketoacyl-CoA
H+
H+
+
NAD+
+
H+
e- +
+
+
+
- FAD
- -
e- -
H+
H+
H+
+
e-
succinate
NADH
H+
H+
+
Q
-
-
e-
-
+e +cytC+
+
-
H+
H+
H+
-
-
trans-enoyl-CoA
H+
+
+
+
-
e-
-
FAD
fumarate
H+
+
e-
H+
O2
H2O
acyl-CoA
ADP + Pi
H+
ATP
Em meados do século XIX, M. Rupstein observou a existência de acetona na urina de uma
mulher de 40 anos que sofria de diabetes mellitus grave. Alguns anos depois, se verificou
que a ocorrência de acetona na urina de diabéticos era acompanhada da presença de
ácidos graxos de quatro carbonos: -hidroxibutirato e o acetoacetato. Estes três compostos
passaram a ser chamados de “corpos cetônicos”. Embora errôneo, o termo foi consagrado
pelo uso.
acetona
-hidrobutirato
acetoacetato
Sabe-se que o diabético grave (do tipo 1) sofre uma acentuada perda de massa corporal.
Outra observação importante é que a maior parte dos ácidos graxos encontrados em tecidos
animais possuem número par de átomos de carbono.
Qual seria a provável relação entre o fato das pessoas diabéticas do tipo 1 serem magras e,
portanto, apresentarem pouca massa lipídica, e o aparecimento dos “corpos cetônicos” na
urina.
Em 1945, Lehninger obteve os seguintes resultados, estudando a oxidação de octanoato
e o Ciclo de Krebs em experimentos feitos na presença de malonato (inibidor da
succinato desidrogenase):
Substrate
None
None
Octanoate
Octanoate
Pyruvate
Pyruvate
Acetoacetate
Acetoacetate
Fumarate
+
+
+
+
O2 uptake
1
89
216
319
167
259
2
81
Acetoacetate formation
0
3
143
57
158
49
-4
-6
Citrate formation
3.3
29.8
4.7
58.4
4.5
71.6
3.9
28.7
Analise a tabela acima e discuta os prováveis destinos dos esqueletos carbônicos do
octanoato e do piruvato. Tente descobrir em cada caso que via(s) prevalece(m) (ciclo
de Krebs e/ou -oxidação).
Síntese dos corpos
cetônicos
fígado
Degradação dos
corpos cetônicos
músculo esquelético
coração
rim
MUSCLE CELL
NEURON
CO2
ketone
bodies
acetyl-CoA
CO2
acetyl-CoA
glucose
ketone bodies
glucose
ketone bodies
glucose
acyl-CoA
KIDNEY CELL
ketone bodies
acetyl-CoA
oxaloacetate
ketone
bodies
acetyl-CoA
CO2
HEPATOCYTE
Oxidação de ácidos graxos
de cadeia ímpar
Oxidação de ácidos graxos monoinsaturados
Oxidação de ácidos graxos poli-insaturados