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Universidade Estadual de LondrinaDepartamento de Bioqumica e Biotecnologia
Prof. Josiane Vignoli
METABOLISMO DELIPDEOS
LIPDIOSLIPDIOS
DefinioDefinio:: So biomolculas com estrutura bastantevariada, porm, apesar de quimicamente diferentesexibem como caracterstica definidora ainsolubilidade em gua.
Estruturas qumicas diversas
No so caracterizadas por algum grupo funcional comum, e sim pela sua alta solubilidade em solventes orgnicos e baixa solubilidade em gua.
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Classificao dos lipdios: quanto a estrutura; quanto a Classificao dos lipdios: quanto a estrutura; quanto a funofuno
Funo FunoESTRUTURA
Arquitetura das membranas biolgicas: duplacamada de lipdeos- barreira passagem demolculas polares e ons;
Lipdios de membrana- Anfipticos: umaextremidade da molcula hidrofbica e outrahidroflica;
Classes: glicerofosfolipdeos; galactolipdeos;Lipdeos Tetrater; esfingolipdeos e esteris.
Lipdios Estruturais de MembranasLipdios Estruturais de Membranas
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Membrana CitoplasmticaFunes: Barreira para a maior parte das molculas solveis
em gua, mais seletiva do que a parede celular.
GLICEROFOSFOLIPDIOS GLICEROFOSFOLIPDIOS Principal componente Principal componente das membranasdas membranas
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GLICEROFOSFOLIPDIOS GLICEROFOSFOLIPDIOS --Principal componente das Principal componente das membranasmembranas
CIDOS GRAXOSCIDOS GRAXOS
DefinioDefinio:: So cidos carboxlicos (cidos orgnicos caracterizadospela presena do grupo carboxila [COOH]) com cadeiashidrocarbonadas (C e H) de comprimento entre 4 e 36 carbonos.
Saturada (no contm duplas ligaes)
Ramificada ou no;
Insaturada (uma ou mais duplas ligaes);
Caractersticas da cadeia de hidrocarbonetos:
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POLAR
APOLAR
AGs monoinsaturados: C9 e C10 (9)
AGs poliinsaturados: 12 e 15
Dupla LigaoDupla Ligao
Nos AGs saturados a livrerotao em torno daligao C-C confereflexibilidade cadeia dehidrocarboneto.
A conformao maisestvel a formaestendida, podendo o AGse agrupar de forma maiscompacta.
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Nos AGs saturados a livrerotao em torno daligao C-C confereflexibilidade cadeia dehidrocarboneto.
A conformao maisestvel a formaestendida, podendo o AGse agrupar de forma maiscompacta.
Nos AGs insaturados adupla ligao em cisprovoca curvatura dacadeia de hidrocarboneto.
AGs com duas ou maisinsaturaes (curvaturas)no podem se agrupar deconforma compacta comoos AGs saturados.
Archae: nichos ecolgicos com condies extremas: altas
temperaturas, baixo pH, alta fora inica
Lipdeos de membrana com hidrocarbonetos de cadeia
longa ligados em cada extremidade ao glicerol por ligaes
ter: muito mais estveis hidrlise em baixo pH e alta
temperatura
LIPDEOS DE ARCHAELIPDEOS DE ARCHAE
Lipdeos de Membranas
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CIDOS GRAXOS: CLASSIFICAO QUANTO AO TAMANHO DA CADEIA
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No ocorrem livres em bactrias;
Covalentemente ligados a outras molculas: esto esterificados
a derivados do glicerolfosfato: fosfoglicerdeos;
Fosfoglicerdeos: importante componente estrutural de
membranas;
Esterificados tambm a carboidratos e protenas .
CIDOS GRAXOS DE BACTRIAS
Muitas bactrias podem crescer em cidos graxos
(Pseudomonas, vrios bacilos, E. coli).
OXIDAAO DOS CIDOS GRAXOS: -OXIDAO;
Ciclo de Krebs; Fosforilao Oxidativa.
CIDOS GRAXOS PROCARIONTES
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ESTGIOS DA OXIDAO LIPDICA
Estgio 1- um cido graxo de cadeialonga oxidado para produzirresduos de acetil CoA, NADH eFADH2;
Estgio 2- os grupos acetil sooxidados a CO2, NADH e FADH2atravs do ciclo do cido ctrico.
Estgio 3- os eltrons provenientesdas reaes acima passam pelacadeia respiratria produzindo ATP.
-Oxidao
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Formao dos acil-coA graxos
Logo que entram na clula os gliceris e cadeia carbnica devem ser ativados com a ligao da coenzima A.
A formao de ster com CoA energeticamente custosa: ENERGIA equivalente a 2 MOLCULAS DE ATP SERO NECESSRIAS PARA ATIVAO.
-Oxidao
cidos graxos com 12C ou menos podem penetrar a membrana mitocondrialsem o auxlio de transportadores.
Grande parte das cadeias de triglicerdeos possuem mais de 12C. Assim, necessrio um TRANSPORTADOR DE CARNITINA.
Catabolismo de Lipdeos- Eucariotos
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Entrada dos cidos graxos com mais de 12C na mitocndria pelo transportador de CARNITINA
1. A carnitina elimina a coenzima A da molcula de acil-CoA graxo, formando a acil-carnitina ou acil graxo carnitina.
2. A protena transportadora carnitina aciltranferase I localizada na membranamitocondrial externa conduz a molcula a matriz mitocondrial.
3. Ligada a membrana mitocondrial interna a carnitina aciltransferase II converte aacil-carnitina em acil-CoA graxo.
-Oxidao
A carnitina acil-transferase inibida por malonil-CoA, o 1 intermedirio dabiossntese de lipdeos. Isto impede que os cidos graxos sejam sintetizados edegradados ao mesmo tempo.
-OxidaoPor que os acil-coA graxos necessitam de um transportador sendo que
dentro e fora da mitocndria ser a mesma molcula acil-coa graxo?
-> Porque se s entrassem acil-coA graxos poderia reduzir as reservas de coenzima Ano citosol.
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Na -oxidao em cada um dos 4 passos um resduo de acetil removido naforma de acetil-CoA na extremidade carboxila da molcula de cido graxo.
Passo 1 - Desidrogenao: Depois de penetrar na matriz mitocondrial, o acil-CoAgraxo saturado sofre desidrogenao enzimtica pela ao da acil-CoAdesidrogenase, nos tomos de carbono e . Os hidrognios retirados do acil-CoAgraxo so transferidos para o FAD produzindo o FADH2.
Passo 2 - Hidratao: uma molcula de gua adicionada dupla ligao do trans-D2-enoil-CoA pela ao da enoil-CoA hidratase.
Passo 3 - Desidrogenao: L-hidroxiacil-CoA desidrogenado pela ao da b-cetoacil-CoA desidrogenase com NAD+ ligado.
Passo 4 - Tilise: clivagem dependente de CoA pela tiolase B-cetoacil-CoAliberando 1 acetil-CoA e 1 acil-coA graxo. Esse acil coA graxo participa novamenteat que seja encurtado em 2 C.
-Oxidao de cidos Graxos em 4 passos
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-Oxidao do cido palmtico
O cido palmtico, que um cido graxo de 16 carbonos, vai sofrer setereaes oxidativas perdendo em cada uma delas a forma de acil-coa graxoe acetil-coA.
1. Formao do palmitoil-coA pela acil-coA sintase.
2. Desidrogenao e liberao de 1 FADH2 + acil-coA graxo , restando 14C.
3. Hidratao pela enoil hidratase.
4. Desidrogenao pela hidroxiacil coa, liberando 1 NADH.
5. Clivagem pela tiolase liberando acil-coA graxo com 14C e acetil-coA. O Acil-coA graxo retorna e sofre as 4 reaes totalizando 7 ciclos e liberando 8acetil-COA.
-Oxidao do cido palmtico
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O saldo final da oxidao total do palmitato :
-Oxidao do cido palmtico
* Considerando se que cada NADH= 2,5 ATP e
FADH2= 1,5 ATP
-Oxidao
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-Oxidao de cidos graxos insaturados
Mais comum. Necessrio 2 enzimas adicionais: isomerase e hidratase. As duplas esto em cis e no podem ser hidratadas.
Oleato um cido graxo abundante com 18C e monoinsaturado.
PASSOS DA - Oxidao
1. No primeiro estgio da oxidao o oleato convertido em oleil-CoA e entra namembrana pelo transportador de carnitina.
2. O oleil-coA passa 3 vezes pelo ciclo de oxidao e produz 3 Acetil- CoA e o ster
de coenzima A de um cido graxo insaturado de 12 Carbonos. Esse produto no
serve de substrato para a enoil-CoA-hidratase.3. Com a ao de uma isomerase ( enoil- CoA isomerase) este produto convertido
e em seguida ele sofre oxidao normal.
-Oxidao de cidos graxos monoinsaturados
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-Oxidao de cidos graxos de cadeia poliinsaturada
Linoleato- 18 C 3 voltas e uma molcula de 12 C
Requer uma enzima auxiliar redutase, no caso do linoleato.
Ao combinada da enoil- CoA isomerase e 2,4 dienoil-CoA-redutase
A oxidao de cidos graxos insaturados fornece menos energia que a oxidao dos cidos graxos saturados
Os insaturados so menos reduzidos, e portanto, menos equivalentes redutores podem ser produzidos
-Oxidao de cidos graxos insaturados
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-Oxidao de cido graxos com nmero mpar
Os cidos graxos passam pelas mesmas reaes da -oxidao, s
que o ltimo substrato um acil-coA graxo com 5 carbonos. Quando este
clivado mais uma vez, libera acetil coA e propionil-CoA. O acetil-coA pode ser
oxidado pela via do cido ctrico, mas o propionil-coA toma uma via
enzimtica diferente , envovendo 3 enzimas e requer o cofator biotina.
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Regulao da -Oxidao
oacil-coA graxo pode seguir 2 caminhos: -oxidao ou converso em fosfolipdeos.
-> A velocidade de transferncia para o interior das mitocndrias dos acil-coA graxosdefine qual ser a via a ser tomada. Assim, o transporte de carnitina ir definir aoxidao at acetil-coA.
-> A concentrao de malonil-coA, o 1 intermedirio da biossntese de c, graxosaumenta sempre que o suprimento de carboidrato aumenta, inibindo a carnitinaaciltranferase I.
-> Concentraes altas de NADH/NAD+ inibe a desidrogenase -hidroxiacil CoA.
-> Concentraes altas de acetil-coA inibe a tiolase.
Regulao da -Oxidao
aNADH
aACETIL CoA
X
X
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Biossntese de lipdios Prof Josiane Vignoli
Sntese de lipdios Sntese de lipdios
Constituintes de membranas
Co-fatores enzimticos (vitamina K)
Capacidade de sintetizar de lipdios essencial para todos os organismos
Ancoras para protenas de membranas
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Quando ocorre a sntese de lipdios?
CARBOIDRATOS AMINOCIDOS
GLICEROL ACETIL-CoA
CIDO GRAXO
CIDO FOSFATDICO
TRIACILGLICEROL GLICEROFOSFOLIPDIOS
COLESTEROL
Corpos Cetnicos
Sntese de lipdios: viso geral
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-oxidao
Sntese
Local de sntese dos cidos graxos
-EUCARIOTOS
-Ocorre no citosol
- -oxidao x sntese:compartimentos celularesdistintos, enzimas distintase reaes enzimticasdistintas--Enzimas biossintticasexistem em um complexomultienzimtico;
Sntese de lipdios
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Local de sntese dos cidos graxos
-PROCARIONTES
-Ambos: sntese e degradao ocorrem no citosol ;
- -oxidao x sntese: enzimas distintas e reaesenzimticas distintas;
-Enzimas presentes no citosol, como enzimas separadas;
Etapas da sntese dos cidos graxos
1) Transporte de acetil-CoA para o citosol (esta etapasomente para eucariotos);
2) Sntese de Malonil-CoA
3) Carregamento da ACP
4) Sequncia de reaes da cido graxo sintase
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Eucariotos-Transporte de
acetil-CoApara o citosol
Fontes de NADPH para a sntese de cidos graxos
O NADPH necessrio para a sntese de cidos graxos proveniente da reao da enzima mlica e pela via das PentoseFosfato
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Sntese de malonil-CoA
Alm do acetil-CoA, a sntese de cidos graxos requer aparticipao de um intermedirio de 3 carbonos
Reao irreversvel catalisada pela Acetil-CoA carboxilase
Possui a biotina como grupo prosttico
Sntese de malonil-CoA
Malonil-CoA
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Acetil-CoA carboxilase tem trs domniosfuncionais:
1. Protena carreadora de biotina
2. Biotina carboxilase
- Transfere o CO2 do HCO3- para abiotina
3. Biotina transcarboxilase
- Transfere o CO2 da biotina para oacetil-CoA
Sntese de malonil-CoA
Sntese de malonil-CoA
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A biossntese de cidos graxos parece complicada, masna verdade, ocorre atravs de uma sequncia de reaesem 4 passos:
1- Condensao
2-Reduo
3- Desidratao
4- Reduo
Complexo da cido graxo sintase
Ao final de cada ciclo a molcula de cido graxo alongada em 2 carbonos
KS: -Cetoacil-ACP sintaseMAT: Malonil/acetil-CoA-ACP transferaseDH: -hidroxiacil-ACP desidrataseER: Enoil-ACP redutaseKR: -Cetoacil-ACP redutaseACP: Protena carregadora de acetilTE: tioesterase (libera o palmitato produzido)
Em eucariotos, os stiosativos esto localizados emum grande polipeptdio
O stio ativo de cada enzima encontrado dentro de umdomnio
A ACP o transportador quemantm o sistema unido
Brao flexvel ondeencontra-se a cadeia do cidograxo em crescimento
cido-graxo sintase
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-O grupo acetil da acetil-CoA transferido para o resduo de cys da -cetoalcil-ACP-sintase
-O grupo malonil do malonil-CoA transferido para o SH da ACP
-Ao da malonil/acetil-CoA-ACPtransferase
O grupo malonil est ligado ao ACP via grupo prosttico fosfopantotena
Carregamento da cido graxo sintase com os grupos acila
ACP
-cetoalcil -ACP -sintase
Transferncia grupo acetil da acetil CoA para o grupo malonil (ACP) formando o acetoacetil ACP (catalisado pela -cetoacil-ACP sintase)
O CO2 eliminado o mesmo introduzido na acetil-CoA proveniente do HCO3-
A condensao de 2 acetil-CoA desfavorvel
O envolvimento do malonil CoA torna o processo favorvel
Reao 1: Condensao
ACP
ACP
(-cetoacil-ACP sintase)
Acetoacetil ACP
-cetoacil ACP sintase
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Reduo
ACP
ACP
O acetoacetil ACP sofre reduo no carbono 3
Reao catalisada pela -cetoacil-ACP redutase
Formao do -hidroxibutiril-ACP (ligado a ACP)
O doador de eltrons o NADPH
Reao 2: Reduo
Acetoacetil ACP
-cetoacil-ACP redutase
-hidroxibutiril-ACP
Elementos da H2O soremovidos do C2 e C3 do -hidroxibutiril-ACP
Reao catalisada pela -hidroxiacil- ACP-desidratase
Reao 3: Desidratao
-hidroxibutiril-ACP
-hidroxiacil- ACP-desidratase
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Reduo da dupla ligao
Reao catalisada pela enzima enoil-ACP-redutase
Formao de butiril-ACP
NADPH o doador de eltrons
1 volta se completa com produo de um acil-graxo-ACPde 4 carbonos (butiril-ACP)
Reao 4: Reduo
butiril-ACP
enoil-ACP-redutase
Sequncia de eventos para sntese do palmitato
-cetoalcil -ACP sintase
-cetoalcil -ACP sintase
-cetoacil-ACP redutase
-hidroxiacil- ACP-desidratase
enoil-ACP-redutase
A cada ciclo a molcula
aumentada em 2 carbonos
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Incio da segunda rodada da sntese de cidos graxos
O grupo butiril (4C) foi transferido do ACP para a -cetoalcil-ACP-sintase
O ACP est livre para receber outro malonil-CoA
Condensao do grupo butiril (que est no lugar do acetil-CoA) ao malonil-CoA
Ao final deste ciclo ser formado uma molcula de 6 carbonos
Processo global da sntese do palmitato
ACP
-cetoacil ACP sintase
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Reao global para sntese do palmitato
Formao do malonil
Formao do palmitato
Reao global
+ 14 H+ + 6 H2O
+ 14 H+ + 6 H2O
Eucariotos:Regulao alsterica: -Palmitoil-CoA inibe a acetil-CoA carboxilase Citrato ativa a acetil-CoA carboxilase (sntese de malonil-Coa)
Procariotos
Regulao da biossntese de cidos graxos
MECANISMO NO FOI TOTALMENTE ELUCIDADO
Sugere-se que envolve uma inibio por retroalimentao de
uma enzima da sntese, por uma cadeia de acil-acp;
Deve ser regulado j que no h acmulo de cido graxo
nestes organismos.
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Sntese de outros cidos graxos: reaes de alongamento e dessaturao
Sntese de glicerofosfolipdeos
Procariotos- Qdo acadeia de cido graxo estcompleta imediatamentetransferida para amembrana fosfolipdicapela glicerol fosfatoaciltransferase;A sntese dosfosfoglicerdeos emprocariotos um sistemacomplexo envolvendomuitas reaesenzimticas.
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SNTESE DE CIDOS GRAXOS DE VEGETAIS E BACTRIAS
A cido graxo de vegetais e bactrias um sistemadissociado;
Cada etapa da sntese catalisada por uma enzimadistinta;
Os intermedirios podem ser desviados para outras vias;
A enzima gera uma variedade de produtos, inclusivecidos graxos saturados de vrios comprimentos, assimcomo insaturados, ramificados e hidrxi-cidos graxos;
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