Importância do Metabolismo Lipídico: Reações para Hidrólise Enzimática em Glicerol

Importância do Metabolismo Lipídico: Reações para a Hidrólise Enzimática em Glicerol!

O primeiro passo na degradação das gorduras é a digestão, ou seja, a hidrólise enzimática em glicerol e ácidos graxos, com a lipase como enzima específica.

O glicerol pode então ser fosforilado por ATP e oxidado em fosfogliceraldeído, PGAL.

Este processo requer um ATP para a fosforilao mas produz 3 ATP na transfercia de H2 de NAD para 0 ₂ . A PGAL pode subsequentemente tomar parte na seqüência usual do metabolismo de carboidratos via glicólise e no ciclo de Krebs, um processo que produz 17 ATP para cada molécula. Assim, a respiração aeróbica completa de uma molécula de glicerol produz um ganho líquido total de 19 ATP.

Oxidação Beta de Ácidos Graxos:

A decomposição respiratória de ácidos graxos é conhecida como Beta-oxidação, que ocorre no tecido adiposo e no fígado. O mecanismo foi descoberto pela primeira vez por Franz Knoop. Nesta oxidação, o segundo ou p-carbono do ácido graxo sofre mudanças oxidativas resultando na divisão de sucessivos fragmentos de 2 carbonos de uma cadeia de ácidos graxos até restar apenas o último fragmento de 2 carbonos. As enzimas necessárias na oxidação de P ocorrem nas mitocôndrias.

1. Ativação do ácido graxo:

Inicialmente, uma molécula de ácido graxo é ligada terminalmente com CoA, fornecendo ATP a energia necessária.

2. Dehydrogenation do ácido ativado:

Na desidrogenação, um H é removido de cada um dos carbonos a e p e uma ligação dupla insaturada, CH = CH, é assim criada. O transportador de hidrogênio específico nessa reação é o FAD.

3. hidratação:

Isso resolve a ligação dupla insaturada e produz um grupo alcoólico no carbono β.

4. Conversão do derivado β-hidroxilacilo em β-ceto-derivado:

Esta reação é catalisada pela enzima β-hidroxila acil-desidrogenase, e o NAD funciona como o aceptor de hidrogênio. Isto é β-oxidação da qual a sequência inteira deriva seu nome.

5. Reação de β-cetoacil-CoA com CoA:

Esta reacção é catalisada pela P-ceto-acil tiolase e resulta na formação de acetil-CoA e um ácido gordo activado que é mais curto em 2 átomos de carbono do que o complexo de activação formado na reacção 1, no início de toda a sequência. O complexo mais curto pode agora ser oxidado com P, por sua vez, e as moléculas consecutivas de acetil-CoA podem, assim, ser cortadas.

Acetil-CoA produzido na decomposição de ácidos graxos pode ser subsequentemente oxidado a C0 ₂ e H ₂ 0 por meio do ciclo de Kreb.

Produção de Energia durante a Oxidação Beta:

Na <0215> -oxidação, a transferência de H2 de FAD para O2 produz 2ATP (não 3, como o passo NAD é contornado) e a transferência análoga de NAD produz 3 ATP. Portanto, há um ganho de 5 ATP por molécula de acetil-CoA formada. Se, por exemplo, assumirmos o ácido esteárico ( _C18 ) como combustível inicial real, então, a p-oxidação desse ácido graxo pode ocorrer sucessivamente oito vezes, produzindo acetil-CoA a cada vez e deixando um nono acetil-CoA como remanescente.

A 5 ATP por p-oxidação, o rendimento é portanto 5 x 8 = 40 ATP, menos 1 ATP gasto para a activação original da molécula de ácido esteárico livre. Portanto, um ácido graxo _C18 produz uma rede de 39 moléculas de ATP e 9 Acetil CoA. Este último gera 9 × 12 ou 108 moléculas de ATP no ciclo de Kreb, de modo que a energia total obtida a partir da respiração completa do ácido esteárico é de 147 moléculas de ATP.

Em comparação com o 38 ATP produzido por uma molécula de glicose, (C ₆ ), o ácido esteárico (C ₁₈ ) produz 147 moléculas de ATP. Assim, os ácidos graxos são evidentemente uma fonte mais rica de energia utilizável do que as quantidades equivalentes de carboidratos. Esta é a razão pela qual as gorduras são os alimentos preferidos para o armazenamento de animais e porque o metabolismo animal é altamente orientado para a gordura.

Oxidação de ácidos graxos:

A oxidação de ácidos graxos de cadeia longa em α-hidroxiácidos com um carbono a menos do que o substrato original foi demonstrada nos microssomas do cérebro e de outros tecidos e em plantas, ácidos graxos de cadeia longa α-hidroxi são constituintes de lipídios cerebrais. Estes ácidos gordos hidroxi podem ser convertidos nos ácidos ceto-α, seguidos por descarboxilação oxidativa, resultando na formação de ácidos gordos de cadeia longa com um número ímpar de átomos de carbono.

RCH _{2 -} CH _{2 -} CH _{2 -} COOH -> RCH _{2 -} CH _{2 -} CHOH - COOH →

RCH _{2 -} CH _{2 -} CO - COOH -> RCH _{2 -} CH _{2 -} COOH + CO ₂

A etapa inicial de a-hidroxilação é catalisada por uma monooxigenase que requer 0 ₂, Fe ²⁺ e ácido ascórbico ou uma tetrahidropteridina. A conversão do a-hidroxiácido num a-cetoácido ligado a enzima é catalisada por uma desidrogenase específica de NAD. A descarboxilação final envolve NAD, ATP e ácido ascórbico.

ɯ-oxidação de ácidos graxos:

Ácidos gordos de comprimento médio de cadeia e, em menor grau, ácidos graxos de cadeia longa podem inicialmente sofrer oxidação-to a fatty-hidroxi ácidos graxos que são subsequentemente convertidos em ácidos d-dicarboxílicos. Isto foi observado com enzimas em microssomas hepicos e com preparaes enzimicas soleis de bactias.

No fígado, a reação inicial é catalisada por uma monooxigenase, que requer O ₂, NADPH ₂ e citocromo P ₄₅₀ . A ferrodoxina substitui o último composto em micróbios. Uma vez formado, o ácido dicarboxílico pode ser encurtado de qualquer das extremidades da molécula pela sequência de p-oxidação.

Eficiência da Respiração Gorda:

Além do maior conteúdo energético das gorduras, a eficiência da respiração gordurosa, no entanto, é aproximadamente equivalente à dos carboidratos, ou seja, cerca de 40%.

Biossíntese de ácidos graxos e gorduras:

A maioria dos organismos vivos, incluindo o homem, é capaz de sintetizar quase todos os seus ácidos graxos a partir de substâncias não lipídicas. O material de construção é acetil CoA. Como os carboidratos e as proteínas podem ser metabolicamente degradados em acetil-CoA, eles podem fornecer os precursores para a formação de ácidos graxos.

A síntese ocorre no retículo endoplasmático e no citoplasma, e envolve essencialmente a união de unidades de acetil CoA para formar moléculas longas de cadeia de carbono com a liberação de coenzima.

Um número de diferentes enzimas, bem como o ATP, NADPH, coenzima A, a vitamina biotina e vitamina B ₁₂ são necessários na síntese de ácidos graxos de acetil CoA. Os ácidos graxos assim formados reagem com o fosfato de glicerol, que é formado pela redução do fosfato de dihidroxi acetona, ou fosforilação direta do glicerol com o ATP na presença de gliceroquinase.

Conversão de Gordura em Carboidrato - o Ciclo de Glioxilato:

Embora seja comum observar que os carboidratos são prontamente convertidos em gorduras em tecidos animais, não há evidências de que ocorra o inverso, ou seja, a conversão de gorduras em carboidratos. Nos tecidos vegetais, no entanto, as sementes com alto teor de gordura convertem rapidamente seus depósitos de gordura em sacarose na germinação.

Até recentemente, o mecanismo de conversão de gordura em carboidratos não era conhecido. Harry Beevers no final dos anos 50 e início dos anos 60 descobriu que a conversão de gorduras em açúcares ocorreu através do ciclo de glioxilato. O ciclo foi relatado pela primeira vez por HL Kornberg e Krebs em certos microorganismos que viviam em um meio contendo acetato como a única fonte de carbono.

Esses microrganismos preencheram todas as suas necessidades de energia, desde a quebra do acetato até o CO, e a água, via acetil-CoA, e usaram o acetil-CoA para produzir açúcares e outros materiais celulares.

O ciclo glioxilato é essencialmente um bypass do ciclo de Kreb. Essa via é de fato facilitada pelas enzimas do ciclo de Kreb, embora duas enzimas, isocitratase e malato sintetase, figurem inteiramente nessa via.

O ciclo passa por 5 etapas e dessas três são as reações do ciclo de Kreb.

Reação 1:

(Reação do ciclo de Kreb). O acetil-CoA obtido da degradação da gordura entra no ciclo de Kreb reagindo com o ácido oxaloacético para formar o ácido cítrico. A citrato sysnthetase afeta esta reação.

Reação 2:

(Reaco do ciclo de Krebs) O ido crico isomerizado em ido isoctrico por desidratase aconica com ido cis-aconico como intermediio.

Reação 3:

(Reacção do ciclo glioxilato) O ácido isocítrico é clivado para formar ácido succínico e ácido glioxílico, através da mediação da isocitratase.

Ácido isocítrico → Isocitatase, ácido glioxílico + ácido succínico

Reação 4:

(Reação do ciclo glioxilato). Ácido glioxílico combina com outro acetil CoA e forma ácido málico pela enzima málico sintetase.

Reação 5:

(Reação do ciclo de Kreb) O ácido málico é convertido em ácido oxaloacético através da desidrogenase málica.

O ácido oxaloacético usado na Reação 1 para iniciar o ciclo é retornado aqui, na Reação 5. Assim, por um turno deste ciclo, duas moléculas de acetil CoA são convertidas em um ácido dicarboxílico, como o ácido succínico. O ácido succínico ocupa uma posição chave porque pode ser utilizado para produzir porfirinas, amidas, pirimidinas e, principalmente, açúcares.

Quando é usado para produzir açúcares, o ácido succínico é primeiro convertido em ácido oxaloacético pela reação do ciclo de Krebs. O ácido oxaloacético é então descarboxilado para fosfoenol piruvato (PPP), um intermediário da glicólise. Com a PEP como ponto de partida pela reversão da via glicolítica, as células sintetizam a sacarose.

Ciclo de glioxilato está localizado nas mitocôndrias de células que têm muito pouca gordura. Mas em oleaginosas como a mamona, Beevers descobriu glioxossomas, organelas especiais que servem como sede do ciclo. Os animais não possuem esse caminho. É por isso que; eles são totalmente incapazes de interconversão de carboidratos de gordura. Por outro lado, os microorganismos que vivem do acetato têm esse ciclo como único mecanismo de geração de açúcares.