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LÍPIDOS 3 Mestrado Integrado em Ciências Farmacêuticas BIOQUÍMICA I 2015/2016 1 Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016

LÍPIDOSº... · Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016. Digestão, mobilização e transporte de ácidos gordos (continuação) Lehninger, 4ª ed. 18/11/2015 Fátima Ventura - FFULisboa

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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: Digestão/Transporte

Digestão/Transporte:

LDL

6Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016

Lípidos: Transporte - Lipoproteínas

Lehninger, 4ª ed.

HDL

7Fátima 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: Transporte - Lipoproteínas

Lehninger, 4ª ed.

9Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016

Lípidos: Transporte - Lipoproteínas

Lehninger, 4ª ed.

10Fátima 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

Lípidos: Glicerol

Lehninger, 4ª ed.

12Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016

Lípidos: Glicerol

Lehninger, 4ª ed.

13Fátima 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)

15Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016

Oxidação dos ácidos gordos:

mitocondrial,peroxissomal e

microssomal

Lehninger, 4ª ed.

16Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016

tim

a V

en

tura

-F

FU

Lis

bo

a-

20

15

-20

16

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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16

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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-20

16

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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16

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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mFAO: 4º passo - Tiólise

Lehninger, 4ª ed.

34Fátima Ventura - FFULisboa - 2015-2016

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