Metabolismo de Lípidos

Metabolismo de Lípidos
Como se lleva a cabo la digestión y
absorción de los lípidos?
Los principales componentes lipídicos de la
dieta son los triglicéridos, el colesterol y los
fosfolípidos
Los triglicéridos constituyen el aporte lipídico
mayoritario (90%), en la dieta se habla
simplemente de grasa saturada o insaturada en
función del tipo de ácidos grasos que contengan
esos trigliceroles
Catabolismo
• Para ser utilizados por los animales como
fuente de energía, y de agua metabólica, por
metabolismo oxidativo (catabolismo), los
ácidos grasos procedentes de los
triacilgliceroles de la dieta o de los
almacenados en el tejido adiposo, o producido
por algunos órganos
METABOLITOS
INTERMEDIARIOS
DE CATABOLISMO
Nutrientes
productores
de energía
• CHOs
• Grasas
• Proteínas
NAD+
NADP+
ADP + HPO4-2
FAD+
Catabolismo
Productos
finales poco
energéticos
• CO2
• H2O
• NH3
NADH
NADPH
ATP
FADH2
ENERGÍA
QUÍMICA
PAPEL DE ATP/ADP
moneda de energía
PAPEL DE NADH,
NADPH, FADH2 (poder
reductor)
es fuente indirecta de
energía y fuente de
materia (H+ y e-)
TRIGLICÉRIDO se hidroliza a  glicerol y 3
ácidos grasos
H
H

H
H
H
H
+
• La glicerina procedente de la hidrólisis de las
grasas se fosforila a expensas de una molécula
de ATP para dar lugar a glicerol-fosfato, éste se
oxida, cediendo sus electrones al NAD+ para
transformarse en dihidroxiacetona-fosfato
dihidroxiacetona-fosfato
• se degrada a través de la glucolisis,
• la ruta de degradación de la glicerina converge
con las rutas del catabolismo de los azúcares
NADH
• en el plasma cede sus electrones a la cadena
de transporte electrónico mitocondrial para
producir ATP
Segunda parte
GRASA se hidroliza a  glicerol y 3 ácidos
grasos
El catabolismo de las grasas continua con el
catabolismo de los ácidos grasos y debe seguir
los siguientes pasos:
• Activación del ácido graso a su forma acil
graso-CoA (acil CoA)
• Entrada del acil-CoA en la mitocondria
• ß-oxidación mitocondrial
Activación
• ACIDOS GRASOS se deben activar (reacción en
que ácido carboxílico se convierte a tioéster)
• acido graso + CoASH ATP  acil-CoA graso +
ADP, HPO4-2
Activación
Como los ácidos grasos no son moléculas muy reactivas,
para ser metabolizados se activan mediante la unión de
coenzima A que produce la forma activada acil graso-CoA (o
acil-CoA)
• Este proceso está catalizado por acil-CoA sintetasas del
retículo endoplásmico o de la membrana mitocondrial
externa.
• La acil-CoA sintetasa para ácidos grasos de cadena larga
(ácido graso de cadena larga-CoA ligasa), una enzima que
cataliza la formación de enlaces entre carbono y azufre por
medio de la sigiuente reaccion:
Ácido graso (de cadena larga) + ATP + CoA + H2O → → acil
graso-CoA + AMP + 2Pi
Entrada en la mitocondria de acil
graso-CoA
• La ß-oxidación de los ácidos grasos tiene lugar
en la matriz mitocondrial, los ácidos grasos
activados como acil graso-CoA atraviesan la
membrana mitocondrial interna
• Los ácidos grasos de más de diez carbonos
necesitan la presencia de carnitina y de un
sistema transportador: la translocasa
acilcarnitina-carnitina, que lleva a cabo un
proceso de antiporte:
Translocación
• Las carnitina aciltransferasas I y II están en las caras
externa e interna de la membrana mitocondrial. En la
cara interna, la carnitina aciltransferasa I cataliza la
transferencia del residuo acilo del acil graso-CoA a la
carnitina; la acil-carnitina entra en la mitocondria
intercambiándose con una molécula de carnitina y en
la matriz mitocondrial, la carnitina aciltransferasa II
cataliza la reacción inversa para tener dentro de la
mitocondria el acil graso-CoA
• La carnitina aciltransferasa citosólica es inhibida por el
malonil-CoA, el compuesto de partida para la síntesis
de ácidos grasos y así se evita que los procesos de
síntesis y degradación de los ácidos grasos se
produzcan simultáneamente
Beta oxidación
el acil-CoA de ácido graso se
convierte a acetil-CoA durtante
una serie repetitiva de cuatro
reacciones, eliminando dos
carbonos del acetil-CoA al
convertirlos en acetil-CoA (a)
cada una de las cuatro
reacciones se cataliza por medio
de una enzima diferente (b)
Ruta metabólica del ciclo de Krebs
METABOLITOS
INTERMEDIARIOS
DE CATABOLISMO
Y ANABOLISMO
Nutrientes
productores
de energía
• CHOs
• Grasas
• Proteínas
Catabolismo
PAPEL DE ATP/ADP
moneda de energía
PAPEL DE NADH, NADPH,
FADH2 (poder reductor)
es fuente indirecta de energia y
fuente de materia (H+ y e-) Productos
finales
poco
energéticos
• CO2
• H2O
• NH3
NAD+
NADP+
ADP + HPO4-2
FAD+
NADH
NADPH
ATP
FADH2
ENERGÍA
QUÍMICA
Macromoléculas
• Proteínas
• Polisacáridos
• Lípidos
• Ácidos
nucleicos
Anabolismo
Moléculas
precursoras
• Azúcares
• Ácidos grasos
• Bases
nitrogenadas
beta oxidación…
en otras palabras:
• En los pasos 1 y 2, a partir del ácido graso y
ATP se forma acil-adenilato y se libera
pirofosfato (PPi)
• En los pasos 3 y 4, la coenzima A desplaza el
AMP y se une al acilo mediante enlace tioéster
para formar el acil graso-CoA
• La acción de las pirofosfatasas que
hidrolizan el PPi hace que el proceso sea
irreversible
Esta enzima actúa en el citosol tanto sobre ácidos grasos
saturados como sobre insaturados y su especificidad puede
variar
• en el hígado actúa sobre ácidos grasos de 6 a 20 carbonos,
mientras que en el cerebro muestra actividad con ácidos
grasos de hasta 24 carbonos
La activación de los ácidos grasos implica la rotura de dos
enlaces "ricos en energía" por:
• la hidrólisis del ATP a AMP y pirofosfato:
ATP + H2O → AMP + PPi
• la posterior hidrólisis del PPi: PPi + H2O → 2 Pi + 2 H+
lo que hace que se considere que en el proceso de activación
se consuman dos ATP
ß-oxidación mitocondrial de ácidos
grasos saturados de cadena par
• La ß-oxidación es un proceso del metabolismo
aerobio
• se trata de una ruta catabólica espiral en la que
cada vez que se repite una secuencia de cuatro
reacciones (oxidación, hidratación, oxidación y
tiólisis), la cadena del ácido grasos se acorta en
dos átomos de carbono, que salen en forma de
acetil-coA
• En acil graso-CoA solo hay un átomo de oxígeno,
pero cada molécula de acetil-CoA tiene un grupo
carbonilo (-CO-) por eso en cada serie de
reacciones de la ß-oxidación se irá introduciendo
un átomo de oxígeno
• Es una oxidación en que la introducción del
oxígeno tiene lugar en el carbono ß del ácido
graso, ya que tradicionalmente se ha
denominado carbono α al adyacente al grupo
carboxilo
•
•
•
•
Oxidación del acil graso-CoA a transΔ2enoil-CoA (nombre genérico para un ácido
graso activado con un doble enlace trans
en posición 2) por acción de una acil-CoA
deshidrogenasa, una flavoenzima cuyo
FAD se reduce a FADH2.
Hidratación por incorporación de una
molécula de agua al doble enlace entre los
carbonos 2 y 3 catalizada por la enoil-CoA
hidratasa (que solo actúa sobre dobles
enlaces trans) para dar L-3-hidroxiacilCoA.
Oxidación catalizada por la hidroxiacilCoA deshidrogenasa, con NAD+ como
coenzima, que transforma el grupo
hidroxilo en carbonilo y produce 3cetoacil-CoA y NADH + H+.
Tiólisis entre los carbonos α y ß, catalizada
por la tiolasa, que libera una molécula de
acetil-CoA al tiempo que la entrada de
coenzima A permite que se forme un acil
graso-CoA con dos carbonos menos que el
de partida.
• El acil graso-CoA generado después de estas
cuatro reacciones repetirá el proceso que tendrá
lugar las veces necesarias para que al final todos
los carbonos del ácido graso de partida salgan
en forma de acetil-CoA.
• Las moléculas de acetil-CoA generadas pueden
proseguir el metabolismo oxidativo entrando al
ciclo de Krebs.
• FADH2 y NADH + H+ cederán los electrones
recogidos en la oxidación del ácido graso a la
cadena de transporte electrónico mitocondrial.
ß-oxidación del ácido palmítico:
balance
Reacción global de una serie de ß-oxidación para el ácido palmítico (16:0)
activado:
• Palmitoil-CoA + FAD + H2O + NAD++ CoA → miristoil-CoA + FADH2 + NADH
+ H+ + acetil-CoA
• El miristoil-CoA (14:0) sigue otra secuencia de ß-oxidación y así
sucesivamente hasta que todos los carbonos del ácido graso de partida
hayan salido en forma de acetil-CoA.
El total del nº de series de ß-oxidación es:
• (nº de carbonos/2) - 1
Para el palmitoil-CoA habrá 7 series de ß-oxidación con la siguiente reacción
global:
• Palmitoil-CoA + 7 FAD + 7 H2O + 7 NAD++ 7 CoA →
• 8 acetil-CoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+
• La finalidad de la ß-oxidación es producir energía y en el proceso también
se genera agua metabólica.
Producción de ATP en la oxidación del
ácido palmítico
En relación con la producción de ATP, el catabolismo del ácido
palmítico implica los siguientes procesos:
Activación:
• Ácido palmítico + ATP + CoA + H2O →
• palmitoil-CoA + AMP + 2Pi
• Se consume el equivalente a 2 ATP
ß-oxidación del palmitoil-CoA:
• Palmitoil-CoA + 7 FAD + 7 H2O + 7 NAD++ 7 CoA →
• 8 acetil-CoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+
Ciclo de Krebs (para la oxidación del acetil-CoA) cuya reacción global
es:
• Acetil-CoA + 2 H2O + 3 NAD++ GDP + Pi + FAD →
• 2 CO2 + CoA + 3 NADH + 3 H+ + GTP + FADH2
Fosforilación oxidativa
• Los equivalentes de reducción en forma de NADH + H+ y FADH2 (de
la ß-oxidación y el ciclo de Krebs) ceden sus electrones a la cadena
de transporte electrónico mitocondrial para volver a sus formas
oxidadas; estos electrones acaban llegando al oxígeno, que se
reduce a agua.
• En el paso de electrones a través de los complejos de la cadena de
transporte electrónico, en la membrana mitocondrial interna, se
produce un bombeo de protones hacia el espacio intermembranal;
esos protones vuelven al interior de la mitocondria por la ATP
sintasa que introduce protones en la matriz mitocondrial a favor del
gradiente y acopla la energía de ese gradiente a la síntesis de ATP.
Mediante este proceso, la cesión de un par de electrones a la cadena
de transporte forma:
• 2.5 ATP a partir de NADH + H+
• 1.5 ATP a partir de FADH2
• Producción total de ATP del catabolismo
oxidativo de un mol de ácido palmítico
Fuentes
• http://biomodel.uah.es/model2/lip/inicio.htm
Rutas metabólicas
• http://es.slideshare.net/atavizon/rutasmetabolicas?next_slideshow=1
• http://es.slideshare.net/luisandrade7545/rep
aso-e-integracion-de-rutas-metabolicas