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Degradación y Síntesis de lipidos
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Triacilglicéridos
importante
Papel energía animales
40% necesidades energéticas
mitad órganos hígado corazón músculos esqueléticos
Animales en hibernación y aves emigrantes
95% energía disponible biologicamente
a partir
Triacilglicéridos
Glicerina contribuye 5%
Ácidos grasos
oxidan y activan mitocondrias
Dioxido de carbonoyAgua
Tejidos animales
Ácidos grasos
n° par de átomos de C
Sintetizan Degradan
adición o subtración
fragmentos de 2-Carbonos
Albert Lehninger
ATP restablece la capacidad de los homogeneizados de hígado paraoxidar los ácidos grasos
ATP cebar o activar ácido acético graso en su grupo carboxilo mediantereacción enzimática
Oxidación de ácidos grasos
a partir de
Homogeneizados hepáticos
origina
Fragmentos de 2-carbonos activos
incorporan
Ciclo del ácido cítrico
Mitocondrias de lasCélulas hepáticas
Ácidos grasos penetran en la mitocondria mediante un proceso de transporte
3 etapas
Ácidos Grasos
por la sangre unidos seroalbumina
se liberan y atraviesan membrana celular y llegan al citosol
por hidrólisis Triacilglicéridos de la célula por acción LIPASAS
Llegan al citosol
Citosol
no pueden atravesar las membranas mitocondriales
deben experimentar
3 reacciones enzimáticas para poder penetrar en la matriz mitocondrial
1° etapa es catalizada por enzimas presentes en la membranamitocondrial externa
R-COOH + ATP CoA-SH R-C-S-CoA + AMP + PPi
O
Acilo graso-CoA
Acetil-CoA
hidrolisa para formar
Ácido graso libre
Y
CoA-SH alrededor G° = - 7.5 kcal/mol
Intermediario de esta reacción
Anhidrido del ácido grasoyGrupo fosfato del AMP
se forman sobre el sitio activo de enzima
dondereacciona CoA-SH libre y libera acilograso-CoA y AMP
Pirofosfato + H2O 2-fosfato G° = - 6.9 kcal/mol
Hidrólisis del pirofosfato
células intactas
reacción completa
impulsiona
reacción de activación procedente
fuertemente
para la formación del acilo graso-CoA
Reacción global
Ácido graso + ATP + CoA-SH acilo graso-S-CoA + AMP + 2Pi
G° = - 7.1 kcal/mol
Esteres acilo graso-CoA no pueden atravesar la membrana mitocondrial interna
Ciclo de carnitina, para el transporte de lípido a la mitocondria
Presencia de carnitina aciltransferasa I
Acilograso-SCoA + Carnitina Acilograso-carnitina + CoA
Presente en la mayor parte de los tejidosanimales y plantas
Humanos y vertebrados sintetizan carnitina a partir de lisina
Proceso de oxidación de ácidos grasos en la mitocondria tiene 2 etapas
1° eliminación de fragmentos de 2 carbonos
2° oxidación del ácido graso
Primera
Ácidos grasos experimentan
eliminación de 2C inicia extremo carboxilo de la cadena de ácido graso mediante série repetida de pases
Unidad acetilo 2-C en forma acetil-CoA
Ácido palmítico (ácido graso de 16 C) sufre 7 pases
Cada pase se separa la unidad de 2C y forma acetil-CoA
Fin de 7 pases queda la última unidad de 2C procedente del ácido palmítico
Formando 8 fragmentos de 2C
que aparecenForma de grupos acetil-CoA
Segunda Fase de la oxidación de ácido graso
Acetilo de acetil-CoA oxidan CO2 y H2O
8 fragmentos 2C
Acetil-CoA
Fase 1Fase 2
Primera fase de la oxidación de ácidos grasos saturados se desarrolla en 4 etapas
Etapa de deshidrogenación
Etapa de hidratación
Etapa de deshidrogenación
Etapa de ruptura
La reacción global
Palmitoil-SCoA+7CoA-SH + 7FAD + 7 NAD + 7 H2O
8 Acetil-S-CoA + 7 NADH + 7 FADH2 + 7H
cede 1 par de electrones a ubiquinonade la cadena respiratoria
Reacción global de la oxidación de ácidos grasos
Palmitoil-S-CoA + 23 O2 + 131 Pi + 131 ADP
CoA-SH + 131 ATP + 16 CO2 + 146 H2O
Oxidación de ácido graso no saturado
Ciclo de la oxidación de ácido graso insaturado
Isomerasa (enoil-CoA isomerasa)
Epimerasa (enoilCoA hidratasa o epimerasa)
Acción de enzimas
Oxidación de ácido graso de numero impar de átomos de C
Ácidos grasos de numero impar de átomos de C
son encontrados
Plantas y algunos organismos marinos
Ácido propionico 3C
fermentación
carbohidratos
Propionato asi formado es absorbido pasa hígadoSangre oxida otros tejidos
Proviene de Oxidación de ácidos grasos de n° imparDegradación por oxidación
metionina valina isoleucina
Humanos
Diversos desórdenes genéticos en el metabolismo del metilmalonil-CoA niños
Alteración hereditaria por la deficiencia mutasa de metilmalonil-CoA
imposibilita
METILMALONIL-CoA
No puede metabolizarse y aparece en altos nivelesen la sangre y orinadisminución de pH
Alteración causa acidemia
inyección
Vitamina B12
disminuyendo la reacción enzimática
Enfermedad metabólica endémica (Jamaica) causada por Bligbia sapida
caracterizada
hipoglicemia bajos niveles de azúcar en la sangreyalteraciones en el metabolismo de los ácidos grasos
Principio tóxico de Bligbia sapida
Hipoglicina A
Metilen ciclopropilacetato
Metilen ciclopropil acetil-CoA Inhibidor de laOxidación butiroil-CoA
Consecuencia
Provoca disminución del azúcar en la sangre
Formación de cuerpos cetonicos en el hígado y su oxidación en otros órganos
Humanos y otros mamíferos
metabolismo posterior del acetil-CoA
puede proceder a través
2 rutas en el hígado
vía del ciclo del ácido cítricoRuta que conduce al acetoacetato D-β-hidroxibutirato
Acetoacetato
D-β-hidroxibutirato
no se oxidan en el higado son transportados por la sangre
hasta los tejidos perifericos donde se oxidan ciclo del ácido cítrico
Cuerpos cetonicos1° etapa de formación acetoacetato en el hígado
Condensación de 2 moléculas de acetil-CoA
Hidroximetilglutaril-CoA sintetasa
Hidroximetilglutaril-CoA liasa
Compuesto volatil
Presente en cantidad significativa en la sangre de diabéticos
Olor dulce característico de su alimentocon frecuencia se confunde con aroma delalcohol
Acetato libre y β-hidroxibutirato
se difunden
Desde células del hígado a la sangre y alcanzan los tejidos
Objetivo formación de cuerpos cetonicos
desviar
acetil-CoA (formado durante la oxidación de ácidos grasos) (hígado)
y enviarlos
en forma de cuerpos cetonicos a otros tejidos para su oxidación hasta CO2 y agua
Concentración cuerpos cetonicos baja en la sangre
durante ayuno o diabetes mellitus pueden alcanzar niveles extremadamente altos
Cetosis velocidad de formación de cuerpos cetonicos por elhígado es superior a la capacidad de los tejidos periféricos
Diabetes incapacidad de los tejidos para emplear glucosa de la sangre
consecuencia hígado compensa quemando ácidos grasos y esto provoca
super producción de cuerpos cetonicos por el hígado
Tejidos perifericos
D-β-hidroxibutirato + NAD acetoacetato + NADH + H+
Transfiere el CoA para succinil
Succinil-CoA + acetoacetato Succinato + Acetoacetil-CoA
transferasa 3-cetoacetil-CoA
CoA-SH 2 acetil-S-CoA
Ciclo de ácido cítrico para su oxidacióncompleta en los tejidos
Regulación de la oxidación del ácido graso y formación de cuerpos cetonicos
Acilograso formado citosol de las células hepáticas
rutas
1 2
Oxidación en la mitocondria Conversión en triacilglicéridos o fosfolípidos
A la que se incorporan depende de la velocidadde transferencia de los acilos grasos de cadena larga CoA al interior de la mitocondria
Proceso de transporte en la membrana
3 etapas
Acil-CoA citosolico matriz mitocondrial
vía Carnitina
Etapa determinante de lavelocidad de oxidación ácido-graso
Acetil-CoA oxidación ácidos grasos2 rutas
Oxidarse hastaCO2Ciclo del ácido cítrico
Constituir cuerpos cetonicos
Biosintesis Triacilglicéridos proceso activo para almacenar triglicéridos
Humanos pueden almacenar unos pocos centanares de gramos de
glucógeno en hígado y músculos (necesidades energéticas ± 12 horas
triacilgliceridos ± 12 kg (necesidades energéticas 8 semanas)
Plantas sintetizan triacilgliceridos para almacenar combustible rico en energía
Biosintesis de ácidos grasos
Ácidos grasos lipidos tejidos animales poseen numero par de átomos de Carbono
Oxidación de ácidos grasos
se produz
eliminación sucesiva
grupos acetilo acetil-CoA
Biosintesis de ácidos grasos
transcurre por ruta diferente
catalizada por enzimas diferentes (sistema de sintetasa del ácido graso)
Acetil-CoA + 7 malonil-S-CoA + 14 NADPH + 20 H+
CH3 (CH2)14 COO + 7 CO2 + 8 CoA-SH + 14 NADP + 6 H2O
para construir cadena de ácido palmítico
Malonil-CoA se forma a partir acetil-CoA
Malonil-CoA precursor inmediato
mayor parte
grupos 2-carbonos
incorporan
biosíntesis de ácido graso
forma
acetil-CoA en el citosol
procede
acetil-CoA intramitocondrial
Acetil-CoA empleado al metabolismo
se forma en la mitocondria para
Oxidación del piruvato de ácido graso
Degradación de aminoácidos
Lanzadera del grupo acetilo para la transferencia de grupos acetilo desde acetilo desde acetil-CoA mitocondrial al citosol para la síntesis del ácido graso
En tejidos animales 7 enzimas intervienen en la biosíntesis de los ácidos grasos
Sistema de sintetasa del ácido graso
PM 400 kDa
complejo esta localizado en citosol de la célula
compuesto por 7 enzimas que están organizadas de modo a facilitar etapas sucesivas en ciclo de síntesis del ácido graso
El centro del sistema ACP proteína portadora de acilo
unen por covalencia a los intermediarios acilo
molécula pequeña termoestable PM 9 kDa
Transferasa malonilo Transferasa acetilo
Reductasa enoil-ACP
Deshidratasa 3-hidroxiacil-ACPReductasa 3-cetoacilACP
Sintetasa 3-cetoAcil-ACP ACP
Adición de cada unidad de 2-carbonos se efectúa en 4 etapas
1° etapa elongación de cadena ácido graso
2° etapa de reducción del 3-ceto
3° etapa de deshidratación
4° etapa de saturación
Biosíntesis del ácido palmítico se diferencia de la oxidación enzimática
1. En su localización intracelular
2. En naturaleza del transportador del grupo acilo
3. Forma que se incorporan o separan las unidades de 2-C
4. Configuración estereoisomera del β-hidroxiacilo intermediario
5. Nucleótido de piridina empleado en etapas redox
6. Participación de CO2
Diferencias entre la biosíntesis y la oxidación enzimáticas del ácido Palmítico
Biosíntesis Oxidación
Localización intracelular citosol mitocondria
Transportador del grupo acilo ACP CoA
Forma en la que participan las unidades de 2-C
Malonil-CoA Acetil-CoA
Forma estereisómera del grupo 3-hidroxiacilo
D L
Dador o aceptor de electrones NADPH FAD, NAD
Participación de CO2 Si No
Ácido Palmítico precursor de otros ácidos grasos de cadena larga
Ácido Palmítico (C16)
Palmitoleico (C16)
denaturación
Ácido esteárico (C18)
elongación
denaturación
Ácido Oleico (C18) Solo ocurre en plantas
Linoleico (C18)
elongación
Eicosatrienoico (C20)
Araquidónico (C20)
desaturación
Prostaglandina G1
Prostaglandinas E2, F2, G2
Regulación de la biosíntesis
Citrato
Mitocondria se difunde hacía el citosol por medio de lanzadera
Citosol constituye señal que el ciclo de ácido cítrico halla abastecidosuficientemente con un combustible y exceso de acetil-CoA
Se une al sítio alostérico carboxilasa del acetil-CoA y aumenta la velocidad de transformación de acetil-CoA a malonil-CoA
Biosíntesis de triacilglicéridos y fosfato de glicerilo
Triacilglicéridos y fosfolipidos
FosfatidiletanolaminaFosfatidilcolina
Precursores comunes de acilograso-CoA3-fosfato de glicerilo
Es regulada por hormonas Insulina diabetes mellitus grave emplea la glucosa para sintetizar ácidos grasos y triacilglicéridos
Oxidación de grasa rinde suficiente energía y libera gran cantidad de agua
Reservas de grasa durante hibernación o sueño invernal
Degradación de Triacilglicéridos
libera glicerina que se convierte en glucosa sanguínea
como consecuencia
Fosforilación enzimática hasta Fosfato glicerilo
Biosíntesis Fosfoglicéridos
Fosfoglicérido, Fosfatidiletanolamina, Fosfatidilcolina
Componentes principales de lípidos de membrana
Glicerina
3-fosfato de glicerilo
L-fosfatidato
Diacilglicérido
Fosfatidilcolina
2 acilo graso CoA
2 CoA
ATP
ADP
H2O
Pi
CDP-colina
CMP
Ruta de recuperación
CDP-etanolamina
CMP Fosfatiletanolamina
Ruta de nuevo
Lípidos de membrana principales en células animales
Fosfatidilcolina
Fosfatidiletanolamina
Fosfatidilserina
Fosfatidilinositol
Cardiolipina
Esfingomielina
Cerebrósidos
Gangliósidos
Metabolismo de lípidos
La velocidad de su síntesis está contrarreatada por una velocidadigual de degradación
Controlada por enzimas hidrolíticas capaces de hidrolizar enlacecovalente específico
Metabolismo Esfingolípidos
Esfingomielina, Cerebrósidos, Ganglioósidos propenso a los defectos genéticos
Esfingolípidos o sus productos de degradación acumulan en tejidos en
grandes cantidades. Donde el ritmo de su síntesis es normal pero su
degradación se interrumpe
Anormalidad genética conocida por Enfermedad Niemann-Pick
se acumula esfingomielina por la falta de la enzima esfingomielinasa
cérebro bazo hígado
Enfermedad de Tay-Sachs poco frecuente (1 cada 300000 nacimientos)
acumula
Cérebro gangliósido específicoBazo
ausencia N-acetilhexosaminidasa
enzima lisosómica, degradativa que hidrolizaenlace específico
N-acetil-D-galactosamina y D-galactosa
Enfermedades Lisosómicas
Enfermedad Enzima ausente
Enfermedad de Fabry Trihexosilceramida galactosil hidrolasa
Gangliosidosis Β-galactosidasa
Síndrome de Hurler -L-iduronidasa
Enfermedad de Gaucher Glucocerebrosidasa
Enfermedad de Krabbe Galactosilceramida-β-galactosilhidrolasa
Manosidosis -manosidasa
Enfermedad Niemann-Pick Esfingomielinasa
Enfermedad de Tay-Sachs N-acetil-hexosaminidasa