Your SlideShare is downloading. ×
T3   regulação e integração metabólica
T3   regulação e integração metabólica
T3   regulação e integração metabólica
T3   regulação e integração metabólica
T3   regulação e integração metabólica
T3   regulação e integração metabólica
T3   regulação e integração metabólica
T3   regulação e integração metabólica
T3   regulação e integração metabólica
T3   regulação e integração metabólica
T3   regulação e integração metabólica
T3   regulação e integração metabólica
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×
Saving this for later? Get the SlideShare app to save on your phone or tablet. Read anywhere, anytime – even offline.
Text the download link to your phone
Standard text messaging rates apply

T3 regulação e integração metabólica

693

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
693
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
13
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. Metabolismo e Endocrinologia Teórica: 3 Temas: 3.1. Lípidos – nutrição e digestão 3.2. Catabolismo e síntese de ácidos gordos e triacilgliceróis 3.3. Metabolismo do colesterol e das lipoproteínas Data: 02.03.2011 3.1. Lípidos – Nutrição e Digestão Lípidos  Compostos de carbono e hidrogénio (cadeias alifáticas, formadas por –CH2–), geralmente com mais de 8 carbonos, caracterizados por uma baixa solubilidade em água e elevada solubilidade em solventes não-polares.  Desempenham funções variadas destacando-se os papéis de reserva energética, precursores hormonais, constituintes das membranas biológicas, cofactores, etc.  Fornecem energia de utilização imediata (ácidos gordos - AG) ou reserva ilimitada (triacilgliceróis - TAG) (Note-se: triacilglicerol = triglicérido)  Aumentam a palatabilidade do alimento e produzem uma sensação de saciedade.  Actuam como veículo alimentar para as vitaminas lipossolúveis.  Fornecem os ácidos gordos polinsaturados essenciais: ácido linoleico, linolénico e araquidónico; são precursores de leucotrienos, lipoxinas, prostaglandinas e tromboxanos (actuam como hormonas locais).  Elevado valor de energia  9 Kcal/g  Reduzido valor nutritivo – ác. Linoleico 3g/dia (RDA)  Devem constituir 30% do valor calórico da dieta  Carência: marasmo; diminuição da absorção de vitaminas lipossolúveis, etc.  Excesso: obesidade; diabetes mellitus; dislipidémias; DCV; neoplasias (mama, útero, próstata, cólon), etc. Absorção e digestão de lípidos  Enzimas lipídicas digestivas: Enzima Lipase (+colipase) Substrato Triacilgliceróis (TAG) Fosfolipase Fosfolípidos Colesterol Hidrolase Ésteres de Colesterol Produto AG + MAG + glicerol Localização Saliva, S. Gástrico, S. Pancreático Lisofosfolípidos + S. Pancreático AG + Ác. Fosfórico + aminoálcool AG + colesterol S. Pancreático 3.2. Catabolismo e síntese de ácidos gordos e triacilgliceróis Os ácidos gordos são ácidos carboxílicos (têm um grupo COOH) com cadeias de hidrocarbonetos formadas por um número variado de carbonos (entre 4 e 36). Raramente ocorrem livres na natureza e podem ser considerados como a unidade fundamental da classe dos lípidos. 1
  • 2. A partir de ácidos gordos podem formar-se diferentes tipos de lípidos, sendo os triacilgliceróis dos mais simples. Estes constituem uma grande fonte de reserva energética (encontram-se armazenados nas células adiposas) e são formados a partir de uma molécula de glicerol associada a três ácidos gordos. A hidrólise de um triglicérido/diglicérido é uma forma de obter energia metabólica. A reacção de degradação leva à formação de um diglicérido/monoglicérido e à libertação de um ácido gordo, energia e uma molécula de água. Posteriormente o ácido gordo pode ser degradado, fornecendo grandes quantidades de energia. Os ácidos gordos podem vir da dieta e entrarem num processo catabólico ou serem armazenados. Em determinadas condições, alguns ácidos gordos podem até ser sintetizados no organismo. Lípidos estruturais e triacilgliceróis contêm principalmente ácidos gordos de pelo menos 16 carbonos. 3.2.1. Metabolismo de triacilgliceróis e fosfolípidos A maioria dos ácidos gordos ingeridos ou sintetizados pelo organismo são usados para armazenamento de energia sob a forma de triacilgliceróis ou são incorporados nas membranas fosfolipídicas das células. A predominância de cada uma das vias depende das necessidades do organismo: em períodos de rápido crescimento é favorecida a síntese de fosfolípidos que integram as membranas celulares; quando o crescimento é mais lento e a ingestão de alimentos supera as necessidades energéticas formam-se triacilgliceróis que são armazenados nas células adiposas. Triacilgliceróis são uma das principais formas de armazenamento de energia e apresentam algumas vantagens e desvantagens em relação às reservas de glicogénio: permitem armazenar uma maior quantidade de energia recorrendo a uma menor massa, mas o processo de obtenção de energia a partir do glicogénio é mais rápido. Os precursores dos triacilgliceróis são o acil-CoA gordo e o glicerol-3-fosfato. O acil-CoA gordo, com entre 14 a 18 carbonos (as enzimas desta via são específicas para ácidos gordos desta dimensão, de modo a garantir a qualidade dos triglicéridos sintetizados), é formado do mesmo modo que na βoxidação. Já o glicerol-3-fosfato tem origem na reacção entre uma molécula de glicerol e outra de dihidroxiacetona-fosfato, um intermediário da glicólise. Inicialmente dois acil-CoA gordos reagem um glicerol-3-fosfato e dão origem a ácido fosfatídico, que pode seguir dois caminhos: É desfosforilado a diacilglicerol e sofre uma nova acetilação por um terceiro acil-CoA gordo. Dá origem a triacilglicerol; Sofre uma série de reacções (que não vão ser especificadas) em que lhe é adicionada uma “cabeça” e dá origem a um tipo de fosfolípido, glicerofosfolípido. 2
  • 3. A hidrólise de triacilgliceróis, ou lipólise, utilizada para produzir ácidos gordos livres e glicerol que podem ser oxidados de forma a gerar ATP, ocorre no fígado ou tecido adiposo e é catalisada por lipases. O mecanismo de catabolismo e anabolismo de TAG forma o chamado ciclo dos triacilgliceróis. 3
  • 4. 3.2.2. Catabolismo (oxidação) de ácidos gordos Para poderem entrar no ciclo de oxidação os ácidos gordos livres têm que ser activados, isto é, têm que ser convertidos em acil-CoA gordo e transportados para as mitocôndrias, onde se vai dar todo o processo de extracção de energia. A activação dos ácidos gordos dá-se na membrana mitocondrial externa pela enzima acil-CoA gordo sintetase, com gasto passagem de 1 ATP a AMP, e o seu transporte está dependente da bomba de carnitina, onde o grupo acil-CoA é substituído por acil-carnitina para poder entrar na mitocôndria. Uma vez dentro do organelo a acil-carnitina volta a ser convertida em acilCoA e o ácido gordo pode agora ser metabolizado. A oxidação de ácidos gordos (activados) ocorre no interior das mitocôndrias, é um processo aeróbio e envolve três etapas: 1ª etapa – β-oxidação: uma cadeia de ácidos gordos é oxidada dando origem a resíduos de acetil-CoA (Ciclo de Lynen); 2ª etapa: acetil-CoA entram no ciclo de Krebs e são oxidadas a CO2; 3º etapa: os electrões provenientes das oxidações anteriores entram na cadeia respiratória e permitem a síntese de ATP. A β-oxidação é um ciclo em espiral e engloba 4 reacções: 1. Oxidação: remoção de H dos carbonos α e β (primeiros dois carbonos ligados a hidrogénios), formação de uma ligação dupla C=C em trans e redução de FAD a FADH2; 2. Hidratação: adição de H2O à ligação dupla acabada de formar, processo catalisado pela enzima enoil-CoA hidratase. Ao carbono α é adicionado um H e ao carbono β é adicionado um grupo OH, formando um grupo hidroxilo (COH). a. A enzima enoil-CoA hidratase só actua em ligações duplas do tipo trans. Consequentemente, ácidos gordos insaturados, que contém ligações duplas do tipo cis, requerem a acção um outra enzima - uma isomerase, que converte as ligações cis em trans; 3. Segunda oxidação: oxidação do grupo hidroxilo, formação de um grupo cetona no carbono β e redução de NAD+ a NADH; 4
  • 5. 4. Clivagem: a ligação entre Cα e Cβ é clivada dando origem a uma molécula de acetil-CoA e a um acil-CoA gordo com menos dois carbonos que entra de novo no ciclo de β-oxidação. Este processo decorre até que o ácido gordo original tenha sido completamente oxidado a móleculas de acetil-CoA. A oxidação completa de ácidos gordos com um número ímpar de carbonos dá origem a uma molécula com apenas 3 átomos de carbono na cadeia principal, proprionil-CoA. Para formar acetil-CoA este composto têm ainda que sofrer três reacções: 1. Carboxilação: o enzima propionil-CoA carboxilase adiciona um grupo carboxílico ao carbono-2 do proprionil-CoA e forma-se D-metilmalonil-CoA. Consome-se CO2 ou HCO3- e gasta-se 1 ATP; 2. Isomerização: D-metilmalonil-CoA é isomerado a L-metilmalonil-CoA por acção de metilmalonilCoA epimerase; 3. Rearranjo: L-metilmalonil-CoA é rearranjado de modo a formar sucinil-CoA, que já pode integrar o ciclo de Krebs. O enzima interveniente é a metilmalonil-CoA mutase e requer o co-factor coenzima B12, derivado da vitamina B12. 5
  • 6. A oxidação de ácidos gordos é o processo mais rentável para a obtenção de energia metabólica. O número de carbonos de um ácido gordo determina o número de oxidações necessárias e o número de acetil-CoA formadas, determinando consequentemente a quantidade de ATP que pode ser sintetizada: Balanço energético genérico Activação do ácido gordo -1 ATP Β-oxidação 1 NADH (2,5 ATP) + 1 FADH2 (1,5 ATP) por ciclo – 4 ATP Ciclo de Krebs (Acetil-CoA) 10 ATP por cada acetil-CoA Deste modo, por cada ácido gordo com n carbonos (n par) temos: Balanço energético final – n carbonos Activação do ácido gordo Β-oxidação n/2-1 ciclos Ciclo de Krebs (Acetil-CoA) n/2 moléculas -2 4 x (n/2-1) 10 x (n/2) O balanço energético total será, por exemplo: Carbonos 12 14 16 18 Acetil-CoA 6 7 8 9 Β-oxidação 5 6 7 8 ATP total 79 93 107 121 No caso especial da oxidação do etanol, este é transformado em acetaldeído ainda no citoplasma por acção do enzima álcool desidrogenase e, já na mitocôndria, forma acetil-CoA pela acção de acetaldeído desidrogenase. Em cada uma destas reacções é reduzido um NAD+ a NADH + H+. Em casos de consumo excessivo de álcool o equilíbrio NAD+/NADH é afectado e diversos processos metabólicos, como o ciclo de Krebs e a β-oxidação, podem ser impedidos provocando, respectivamente, cetoacidose e esteatose (fígado gordo), o que contribui para o desenvolvimento de cirrose. 6
  • 7. 3.2.3. Síntese de ácidos gordos A biossíntese de ácidos gordos ocorre apenas em determinadas circunstâncias e não segue, em geral, a via inversa à β-oxidação. As vias de anabolismo e catabolismo dos AG não fazem uso das mesmas enzimas e nem sequer ocorrem no mesmo local da célula (síntese dá-se no citosol (zona do citoplasma que não contém organelos) enquanto a degradação se dá na mitocôndria), o que facilita o processo de regulação. A síntese de ácidos gordos inicia-se no acetil-CoA proveniente da oxidação do piruvato ou do catabolismo de aminoácidos, sendo a contribuição da β-oxidação pouco significativa para este propósito. Como a membrana mitocondrial não é permeável à acetil-CoA, o seu transporte para o citosol é realizado através do citrato (ácido cítrico): no interior da mitocôndria acetil-CoA e oxaloacetato reagem sob a acção do enzima citrato-sintetase, de modo a formar citrato. Este, por sua vez, é transportado para o citosol onde, por acção de citrato-lipase e com gasto de um ATP, origina de novo acetil-CoA e ácido oxaloacético. A acetil-CoA vai ser utilizada na síntese lipídica mas o oxaloacetato deve ser devolvido ao meio interno da mitocôndria. Para reentrar na mitocôndria o oxaloacetato é reduzido a malato, com gasto de NADPH + H+, passa pelo transportador de malato e é de novo oxidado a oxaloacetato, desta vez com formação de NADPH + H+. Alternativamente, o malato é convertido em piruvato pela enzima málica e origina o poder redutor de NADPH que vai ser utilizado na biossíntese dos ácidos gordos. O piruvato entra então para a mitocôndria onde é carboxilado a oxaloacetato pela piruvato carboxilase e com gasto de um ATP. 7
  • 8. Já no citosol, o enzima acetil-CoA carboxilase catalisa a transformação de acetil-CoA em malonil-CoA, uma molécula que vai ser utilizada na síntese dos ácidos gordos. O alongamento das cadeias carbonadas dá-se pela repetição de uma sequência com 4 reacções, onde em cada ciclo são adicionados dois carbonos, até se perfazer um total de 16C. 1. Condensação: os grupos acilo do aceti-CoA e do malonil-CoA são transferidos, respectivamente, por uma acetil-transferase e uma malonil-transferase para uma Proteína Transportadora de Acilo – ACP. O acetil-ACP e o malonil-ACP reagem então para formar acetoacetil-ACP numa reacção de condensação catalisada pelo enzima acetil-malonial-ACP; 2. Redução do grupo carbonilo: o grupo carbonilo do C-3 do acetoacetil-ACP é reduzido por acção de NADPH + H+; 3. Desidratação: é eliminada água a partir do OH do C-2 e de um H do C-3 de modo a formar uma ligação dupla entre esses carbonos; 4. Redução da ligação dupla: a ligação dupla C=C é reduzida a uma ligação simples, com intervenção de NADPH + H+; O ciclo repete-se de modo a permitir o alongamento da cadeia carbonada. 8
  • 9. 9
  • 10. O processo de síntese descrito apenas permite a formação de ácidos gordos com até 16 carbonos na sua cadeia principal. O prolongamento dessas cadeias é feito por um outro processo, que não vai ser descrito. 3.3. Metabolismo do colesterol e lipoproteínas O colesterol é um tipo de lípido formado por um conjunto rígido de anéis associado a uma pequena cadeia carbonada. É maioritariamente hidrofóbico mas apresenta um grupo hidróxido OH polar, pelo que é uma molécula anfipática. É produzido apenas por animais (no fígado), intercala-se nas membranas plasmáticas regulando a sua fluidez, e é um precursor de hormonas esteróides, como a testosterona, a progesterona e o estrogénio, e dos sais biliares. O colesterol é essencial ao bom funcionamento do organismo e apesar de poder ser ingerido na dieta alimentar (colesterol exógeno) a maior parte da sua quantidade é formada no fígado (colesterol endógeno). É sintetizado a partir de acetil-CoA num processo que engloba quatro fases: 1. Condensação de 3 unidades de acetato origina um intermediário com 6 carbonos, o mevalonato. Inicialmente dois acetil-CoA condensam para formar acetoacetil-CoA e, de seguida, esta molécula reage com outro acetil-CoA e dá origem a βhidroxi-β-metilglutaril-CoA (HMG-CoA também é um intermediário na síntese de corpos cetónicos). Nestas duas reacções intervêm, respectivamente, os enzimas tiolase e HMG-CoA sintetase. Mevalonato forma-se então pela redução de HMG-CoA, com intervenção do enzima HMG-CoA redutase e de duas moléculas de NADPH + H+; 2. Conversão de mevalonato a unidades activadas de isopreno; 3. Polimerização de 5 unidades de isopreno forma uma molécula com uma sequência de 30 carbonos, os esqualeno; 4. Ciclização do esqualeno forma os 4 anéis do núcleo esteróide e uma série de reacções (oxidações, remoções e migrações de grupos metil) produzem a molécula final, o colesterol. 10
  • 11. Uma pequena parte do colesterol formado no fígado vai integrar as membranas fosfolipídicas dos hepatócitos mas a sua maioria vai ser exportado numa de três formas: colesterol biliar, sais biliares e ésteres de colesterol. Os ésteres de colesterol formam-se no fígado pela acção de acil-CoA-colesterol acil transferase. Este enzima catalisa a transferência de um ácido gordo a partir de acil-CoA gordo para o local do grupo hidróxido do colesterol, tornando-o ainda mais hidrofóbico. Os ésteres de colesterol são depois armazenados no fígado ou transportados para outras células por lipoproteínas. Moléculas como triacilgliceróis, fosfolípidos, colesterol e ésteres de colesterol precisam de ser transportadas dos seus locais de síntese para locais onde vão ser armazenados ou consumidos. No entanto, como estes compostos são hidrofóbicos não podem circular livremente na corrente sanguínea. As proteínas responsáveis por esse transporte são as lipoproteínas, complexos macromoleculares de proteínas transportadoras específicas, as apolipoproteínas. As lipoproteínas são constituídas por proteínas, lípidos e colesterol, apresentando o seu núcleo lípidos hidrofóbicos rodeados por apoproteínas, colesterol e lípidos hidrofílicos. Têm uma densidade inferior à das proteínas regulares – essa densidade é tanto menor quanto maior a quantidade de lípidos e o diâmetro. Existem 4 classes fundamentais de lipoproteínas que desempenham funções específicas e que se distinguem pela sua densidade e composição: Quilomicra: maiores e menos densas de todas as lipoproteínas, contém uma grande quantidade de triacilgliceróis. São sintetizadas no RE de células do epitélio intestinal (intestino delgado) e transportam as gorduras da dieta, através da corrente sanguínea, até tecidos onde estas serão consumidas ou armazenadas. Aí activam lipases de lipoproteínas e permitem a libertação de ácidos gordos para os tecidos. A quillomicra remaniscente, praticamente livre triacilgliceróis mas que ainda apresenta colesterol, é levada para o fígado, endocitada e degradada por lisossomas; VLDL (very-low-density lipoprotein): quando são consumidas mais gorduras do que as necessárias para satisfazer as necessidades imediatas do organismo, o fígado começa a produzir triacilgliceróis. As proteínas VLDL, sintetizadas no fígado, transportam esses ácidos gordos de origem endógena, juntamente com algum colesterol e ésteres de colesterol, até ao músculo e tecido adiposo. Já nos tecidos alvo é activa uma lipoproteína lipase que permite a libertação de ácidos gordos livre. No músculo esses ácidos gordos são oxidados para obtenção de energia, enquanto no tecido adiposo são reconvertidos em triacilgliceróis e armazenados. 11
  • 12. O VLDL remanescente é removido da circulação pelos hepatócitos ou, após remoção da maioria dos triacilgliceróis que ainda podem existir na lipoproteína, dá origem a LDL; LDL (low-density lipoprotein): contêm maioritariamente colesterol e ésteres de colesterol. São responsáveis pelo seu transporte do fígado para os tecidos extra-hepáticos e ainda pela regulação da quantidade do mesmo nesses tecidos, inibindo quer a síntese do próprio colesterol como dos receptores das LDL; HDL (high-density lipoprotein): são as lipoproteínas mais densas e contêm maioritariamente proteínas, apresentando uma pequena quantidade de colesterol. Formam-se no fígado e intestino delgado e são responsáveis pelo transporte de colesterol dos tecidos periféricos até ao fígado, onde parte do colesterol vai ser convertido em sais biliares. HDL libertas de colesterol podem não ser absorvidas pelo fígado e, em vez disso, podem voltar a tecidos extra-hepáticos e remover o colesterol aí presente, originando o chamado transporte reverso do colesterol. Chama-se vulgarmente “mau colesterol” às LDL, pois contribuem para a formação de placa nas paredes arteriais, e “bom colesterol” às HDL, pois estas transportam colesterol dos tecidos para a síntese de hormonas esteróides e ácidos biliares. 12

×