Metabolismo de lipídeos I
Bioquímica para Enfermagem – Bloco III
Prof. Olavo Amaral
Outubro de 2011
Lipídeos
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
Lipídeos
- Para que servem?
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 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 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
- De longe, os lipídeos são a maior reserva energética do
corpo!
Reserva
G
kJ
Triacilgliceróis (tecido adiposo)
9000 337000
Glicogênio (fígado)
90 1500
Gicogênio (músculo)
350 6000
Glicose (sangue e outros líquidos
20
320
extracelulares)
Proteína (músculo principalmente) 8800 150000
Dias em
jejum
34
0,15
0,6
0,03
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
Colesterol
- Constituinte de membrana
- Precursor de diversos hormônios (corticoesteróides, hormônios
sexuais)
Eicosanóides
- Moléculas de sinalização fundamentais na resposta
inflamatória e coagulação sanguínea.
- Prostaglandinas
- Tromboxanos
- Leucotrienos
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
Saturados
Insaturados
Ácidos graxos
De onde vêm os ácidos graxos?
Ácidos graxos
De onde vêm os ácidos graxos?
- Dieta
- Síntese endógena
Ácidos graxos
De onde vêm 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?
Triglicerídeos
- Para onde vão os lipídeos?
Consumo
Armazenamento
Triglicerídeos
- Para onde vão os lipídeos?
Consumo
Armazenamento
Triglicerídeos
- Para onde vão os lipídeos?
Consumo
Armazenamento
Triglicerídeos
- No estado alimentado, aonde vamos querer que os
lipídeos cheguem?
Consumo
Armazenamento
Tecido Adiposo
Principais funções :
 Reserva de energia na forma de
triacilglicerol.
 Isolante térmico.
 Amortecedor de choques mecânicos.
 Função endócrina: síntese
substâncias
como
hormônios
citocinas.
de
e
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:
Lipases
Triacilglicerol
Glicerol + Ácidos Graxos
Hidrólise de triglicerídios
A hidrólise dos Triacilgliceróis:
- Quando vamos querer mobilizar os ácidos graxos?
Lipases
Triacilglicerol
Glicerol + Ácidos Graxos
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 adrenalina 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 da corrente sanguínea?
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 à 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 dentro das células do fígado e
do tecido adiposo tanto no estado alimentado como no jejum.
Uma pergunta...
- Ácidos graxos estão disponíveis dentro das células do fígado e
do 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 dentro das células do fígado e
do 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.
Regulação da β-oxidação
- 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).
- Em última análise, a oxidação é inibida por insulina e
estimulada por glucagon.
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 pergunta...
- Será que o acetil-CoA formado na β-oxidação é sempre
oxidado no ciclo de Krebs?
Destinos do acetil-CoA
Para onde pode ir o acetil-CoA produzido na célula?
Destinos do acetil-CoA
1. Oxidação no ciclo de Krebs
Destinos do acetil-CoA
1. Oxidação no ciclo de Krebs
2. Síntese de ácidos graxos
Destinos do acetil-CoA
1. Oxidação no ciclo de Krebs
2. Síntese de ácidos graxos
3. Síntese de outros lipídeos (e.g. colesterol)
Destinos do acetil-CoA
1.
2.
3.
4.
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!
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.
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?
Uma última pergunta...
- Será que regulando a beta-oxidação, poderíamos ajudar
alguém a perder peso?
Uma última pergunta...
- Será que regulando a beta-oxidação, poderíamos ajudar
alguém a perder peso?
Uma última pergunta...
- Como poderíamos fazer isso?
?
Suplementação de carnitina
???????
Suplementação de carnitina
- Centenas de páginas na internet citam os benefícios da
suplementação com carnitina, tanto ara o emagrecimento
como para o aumento do desempenho físico...
- Isso faz sentido?
Suplementação de carnitina
- Centenas de páginas na internet citam os benefícios da
suplementação com carnitina, tanto ara o emagrecimento
como para o aumento do desempenho físico...
- E mais do que fazer sentido, isso funciona?
Suplementação de carnitina
- Essas perguntas vão ficar para o seminário...
Cansados?
OK, é hora de fazer uma pausa...
... mas voltaremos a estes assuntos no estudo dirigido!