Sntesis de cidos grasos. Cuerpos cetonicos. Degradacin de triglicridos

Ao de la Inversin para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria

FACULTAD ING. AGRARIA, INDUSTRIAS ALIMENTARIAS Y AMBIENTAL

HUACHOEscuela de Ingeniera Ambiental

2013CURSO:Bioqumica.DOCENTE:Mg. Carmen Lali Aponte GuevaraTEMA:Sntesis de cidos grasos. Cuerpos cetnicos. Degradacin de triglicridosINTEGRANTES:Melgarejo Ortiz, Susana NellyUrbano Manrique, Jhobers Rickch

CICLO: III

INTRODUCCIN

Una gran proporcin de los cidos grasos que requieren los organismos son adquiridos en la dieta.Los glcidos y las protenas consumidos con exceso en la dieta pueden ser convertidos a cidos grasos y almacenados como triacil-gliceroles.En el adulto humano, la sntesis de cidos grasos se realiza fundamentalmente en el hgado, en la glndula mamaria, y en menor cantidad en el tejido adiposo.El proceso radica en la incorporacin de grupos de dos carbonos a partir de la acetil-CoA a la cadena creciente de un cido graso.Este proceso requiere ATP como aporte energtico y NADPH como agente reductor.

Este trabajo est dedicado a nuestros seres queridos que ya no se encuentran con nosotros, ya nuestros padres que se esfuerzan por darnos un futuro mejor.

Sntesis de cidos grasos. Cuerpso cetonicos. Degradacin de triglicridos

CUERPOS CETONICOS

Son compuestos de bajo peso molecular, solubles en agua, sirven de energa para el msculo y cerebro en condiciones de inanicin, son la fuente principal de energa para el corazn.Los cuerpos cetnicos son compuestos qumicos producidos por cetognesis en las mitocondrias de las clulas del hgado. Su funcin es suministrar energa al corazn y al cerebro en ciertas situaciones excepcionales.Los compuestos qumicos son el cido acetoactico (aceto-acetato) y el cido betahidroxibutrico (-hidroxi-butirato); una parte del acetoacetato sufre descarboxilacin no enzimtica dando acetona (una cantidad insignificante en condiciones normales); los dos primeros son cidos y el tercero, una cetona.

BiosntesisEl lugar primario de formacin de los cuerpos cetnicos es el hgado y, en menor proporcin, tambin el rin. El proceso tiene lugar en la matriz mitocondrial y ocurre en diferentes pasos:1. La primera reaccin es la condensacin de dos molculas de acetil-CoA para formar acetoacetil-CoA, gracias a la accin de la enzima -cetotiolasa.2. La molcula de acetoacetil-CoA se condensa con otra molcula de acetil-CoA para formar -hidroxi--metilglutaril-CoA (HMG-CoA), por accin de la enzima HMG-CoA sintasa.3. Finalmente, la HMG-CoA liasa hidroliza el HMG-CoA en una molcula de acetoacetato y una de acetil-CoA.

Una parte del acetoacetato se reduce a -hidroxibutirato en la propia mitocondria, lo que consume un equivalente de ATP (una molcula de NADH); esta reaccin la cataliza la -hidroxibutirato deshidrogenasa que se encuentra estrechamente asociada a la membrana mitocondrial interna. En condiciones normales, una mnima proporcin de acetoacetato sufre una lenta descarboxilacin espontnea, no enzimtica, dando acetona.

Formacin de los cuerpos cetnicos: Los cuerpos cetnicos son compuestos qumicos producidos por citognesis en la mitocondria heptica. La citognesis es el proceso por el cual en el hgado se forma cuerpos cetnicos que son aceto acetato-betahidroxibutirato-acetona, obtenidos por la beta oxidacin de los cidos grasos.La citognesis ocurre cuando la gluconeognesis es activa, pues induce una disminucin en los niveles de oxalacetato, impidiendo que elacetil-CoA de la beta-oxidacin se oxide completamente en el ciclo de Krebs. Estos metabolitos aumentan en situaciones como diabetes descompensada o ayuno prolongado. Puede ser determinada por la presencia de cuerpos cetnicos eliminados en la orina en el cual el organismo realiza un balance cuando hay un exceso de grasas .La cetognesis surge cuando el aporte enhidratos de carbono es menor a unos 80 g/da. La cetosis representa un estado en que la produccin heptica de cetonas es mayor quela utilizacin extraheptica de las mismas. Hormonas como laACTH, GH,o prolactina tienen un efecto cetgeno sobre el organismo. Estas hormonas son conocidas por su efecto hipoglicemiante, con lo que el organismo derivar hacia gluconeognesis estimulando de esta forma la produccin de los cuerpos cetnicos. Cetosis sucede durante el ayuno, dietas muy bajas en carbohidratos, embarazo y tambin puede ser causada por diabetes. La manera en que funciona es, usando toda glucosa, y tu cuerpo empieza a quemar las reservas de grasa a modo de energa para todas las funciones de tu cuerpo. Este cambio en el metabolismo sucede cuando el cuerpo ya no est recibiendo carbohidratos para producir glucosa, y despus de que el hgado se queda sin glucosa. Empieza a utilizar grasa, ya sea grasa que estas consumiendo o reservas de grasa en tu cuerpo, y se convierten en cuerpos cetonicos. Las cetonas se usan para la energa de tu cuerpo, el exceso de ellos son desechados por el aliento y por la orina. Regulacin del metabolismo de las grasas: En caso de ingestin deficiente decarbohidratos, las grasas se metabolizan anormalmente acumulndose en el organismo cuerpos cetnicos, que son productos intermedios de este metabolismo provocando as problemas (cetosis).

FORMACION DE CUERPOS CETONICOS

El proceso mediante el cual se originan estos compuestos en el organismo se denomina cetognesis en condiciones normales, la produccin de los cuerpos cetnicos ocurre a tal velocidad que pueden ser rpidamente metabolizados y no suelen acumularse en la sangre, sino que se incorporan al ciclo de cido ctrico, para proporcionar energa .Sin embargo, en algunas situaciones anormales, (diabetes descompensada, inanicin) los cuerpos cetnicos se acumulan en la sangre porque la velocidad de su produccin excede la capacidad del organismo para utilizarlos. Esta acumulacin excesiva de cuerpos cetnicos se conoce como cetosis y se acompaa de un exceso de estos compuestos en sangre (cetonemia ) y en orina(cetonuria).Cuando la cetosis es muy intensa, el carcter cido de algunos de estos compuestos causa disminucin del pH sanguneo; en estos casos el trastorno se conoce comocetoacidosis, situacin que se considera sumamente grave.Aunque el hgado es el rgano en que se generan los cuerpos cetnicos, no tiene la capacidad de utilizarlos con fines energticos. Estos cuerpos cetnicos pasan a la sangre y se metabolizan en los tejidos extrahepticos

CETOGENESIS Es la sntesis de cuerpos cetnicos. Ocurre en el hgado (mitocondria). Reacciones: Dos molculas de acetil-CoA se unen para dar acetoacetil-CoA (tiolasa). El acetoacetil-CoA se condensa con otro acetil-CoA para dar hidroxi--metilglutaril CoA (sintasa de HMG-CoA). HMG-CoA se degrada para dar acetoacetato y acetil CoA (liasa de HMG-CoA).

Reacciones de acetoacetato: Se reduce para dar -hidroxibutarato por la dehidrogenasa de -hidroxibutarato; NADH se oxida. Puede decarboxilarse para dar acetona y CO2. Cuando aceto-acetato se produce ms rpido de lo que se metaboliza, ocurre la condicin de cetosis (diabetes: cetonuria y cetoacidemia)

Regulacin La cetognesis podra o no ocurrir, dependiendo de los niveles disponibles de carbohidratos en las clulas o el cuerpo. Esto est cercanamente relacionado con las vas del acetil-CoA: Cuando el cuerpo tiene abundantes carbohidratos como fuente de energa, la glucosa es completamente oxidada a CO2; el acetil-CoA se forma como un intermediario en este proceso, comenzando por entrar al ciclo de Krebs seguido por la completa conversin de su energa qumica a ATP en el intercambio de la cadena de electrones mediante un proceso de oxidacin. Cuando el cuerpo tiene exceso de carbohidratos disponibles, parte de la glucosa es totalmente metabolizada, y parte de esta es almacenada para ser usada con acetil-CoA para crear cidos grasos. (CoA es tambin reciclado aqu). Cuando el cuerpo no tiene carbohidratos libres disponibles, la grasa debe ser descompuesta en acetil-CoA para poder obtener energa. El acetil-CoA no se oxida a travs del ciclo de Krebs porque los intermediarios (principalmente oxaloacetato) se han agotado para suplir el proceso de la gluconeognesis, y la resultante acumulacin de acetil-CoA activa la cetognesis.

Patologa Los cuerpos cetnicos se forman en situaciones en las que el metabolismo de la glucosa est comprometido: Descompensacin diabtica: con cifras elevadas de glucosa en sangre Hipoglucemia Ayuno prolongado La acetona se forma por la descarboxilacin del cido acetoactico. As pues, los niveles de acetona son mucho menores que los de los otros dos tipos de cuerpos cetnicos. Dado que no puede volver a transformarse en acetil-CoA, se excreta a travs de la orina o bien mediante exhalacin. La exhalacin de la acetona es la responsable de un olor afrutado caracterstico en el aliento.

Tanto el aceto-acetato como el betahidroxibutirato son cidos, y si hay altos niveles de alguno de estos cuerpos cetnicos se produce una disminucin en el pH de la sangre. Esto se da en la cetoacidosis diabtica y en la cetoacidosis alcohlica. La causa de la cetoacidosis es en ambos casos la misma: la clula no tiene suficiente glucosa; en el caso de la diabetes la falta de insulina evita que la clula reciba glucosa, mientras que en el caso de la cetoacidosis alcohlica, la inanicin provoca que haya menos glucosa disponible en general.

DEGRADACIN DE TRIGLICERIDOS

La degradacin de los cidos grasos es la degradacin de los triglicridos porque es as como se almacenan. Implica 3 pasos diferentes:

Movilizacin de triglicridos. Introduccin de los cidos grasos en el orgnulo donde se degradarn (slo en la mitocondria). Degradacin de la molcula de cidos grasos (-oxidacin de los cidos grasos). La movilizacin de los cidos grasos es por hidrlisis de los triglicridos mediante lipasas. Se produce glicerol y los 3 cidos grasos correspondientes.El glicerol no es un componente grande de los cidos grasos. Es el nico componente del Triglicrido que puede dar glucosa. Los cidos grasos, en los animales, no pueden dar glucosa.El glicerol es fosforilado en glicerol-3-P mediante la glicerol quinasa. Mediante la glicerol-P deshidrogenasa se convierte el glicerol-3-P en dihidroxiacetona-P, que puede dar glucosa.El acetilo entra en la mitocondria en forma de acetil-co-A. No entra como acetil-co-A pero tiene que activarse. Esta reaccin transcurre a travs de un intermedio (acil-AMP).Para entrar en la mitocondria requiere un transportador especfico. Existe un enzima que transfiere el grupo acilo a la carnitina, que tiene un OH donde es transferido el cido graso. Esta reaccin es catalizada en la cara externa de la mitocondria mediante el acil-carnitina transferasa 2.La translocasa (que est en la membrana interna de la mitocondria) coge acilcarnitina y la entra en la mitocondria.acil-carnitina transferasa II transfiere el grupo acilo de la carnitina al co-A y da lugar al acil-co-A. La carnitina despus vuelve a salir al exterior.El acil-co-A aparece dentro de la mitocondria. En la mitocondria sufre la -oxidacin (proceso en el que se obtiene energa del cido graso).

LA B-OXIDACIN DE CIDOS GRASOS Es estrictamente mitocondrial. Llega un cido graso y se degrada esencialmente cortando la molcula de cido graso en trozos de 2 C. Los cortes se hacen mediante 4 reacciones cclicas en cadena:Se oxida un enlace a doble enlace mediante la acil-co-A deshidrogenasa asociado al paso de FAD a FADH2. Da lugar al enoil-co-A (tiene un doble enlace que siempre tiene una estereoqumica trans). Es sustrato para la enoil-co-A hidratasa, que da lugar siempre al L-hidroxiacil-co-A (porque el sustrato es siempre estereoqumicamente definido).El L-hidroxiacil-co-A es oxidado a cetona mediante la L-hidroxianoil-co-A deshidrogenasa, que requiere una reduccin de NAD a NADH, dando el cetoacil-co-A en la posicin .Es susceptible a ser atacado por un co-A (es una tilisis). Se rompe 1 enlace saltando los electrones de un lado a otro: queda una molcula de acetil-co-A y otra molcula con 2 C menos.Se produce mediante la B-cetotiolasa.Este proceso puede volver a ser reutilizado usando ese acil-co-A 2 C ms corto.Se producen roturas discretas de 2 C produciendo en cada ciclo 1 FADH2 y 1 NADH.Estas reacciones tambin se producen en el ciclo de Krebs desde succinato a OAA. Siempre se forma un doble enlace, hidroxilo, cetona y se acaba obteniendo energa.Si entra una molcula de palmitoil-co-A (16 C), para romperlo hacen falta 7 FAD, 7 NAD y 7 molculas de H2O y 7 Co-A.

Palmitoil-co-A + 7FAD+7NAD+ + 7H2O + 7Co-A 8Acetil-co-A + 7FADH2 + 7NADH + 7H+7 FADH2 = 7 x 15 ATP7 NADH = 7 x 25 ATPTotal = 28 ATP Los cidos grasos se degradan donde est la estructura que utiliza estos productos resultantes.Los 8 acetilo-co-A que se encuentran en la mitocondria pueden ser transferidos, cada uno de ellos en: 3 NADH, 1 FADH2 y 1 GTP. Dan lugar a 80 ATP.En total, dan lugar a 108 ATP, a los que hay que restar 2 ATP que son lo que cuesta formar el palmitoil-co-A.La importancia del glicerol es la formacin de glucosa, que es imprescindible para algunos tejidos.El degradar cidos grasos insaturados provoca un problema en el animal. Para que un cido graso d toda la energa que lleva, hace falta que se de la -oxidacin y que el acetil-co-A entre en el ciclo de Krebs (es necesario que hayan intermedios que los capturen).A veces, la -oxidacin de tantos acetil-co-A los hace imposible de capturar. Tambin puede ser que sobre acetil-co-A. El organismo responde a esa situacin generando cuerpos cetnicos (combustibles alternativos que producen los animales).Para sacar todo el provecho de energa hay que tener un mnimo de carbohidratos para alimentar los intermedios del ciclo de Krebs.Los cidos grasos que slo dan acetil-co-A como producto no pueden dar glucosa.La existencia de dobles enlaces en los cidos grasos se da esencialmente en:cis 9 C16 => cido palmitoleico

Se metaboliza dando palmitoil-co-a, llegando a la mitocondria. Cuando entra en la -oxidacin, se oxida 2 veces y da 1 acetil-co-A. Cuando queda:

Se intentara colocar un doble enlace, que es imposible. La deshidrogenasa no puede introducir este doble enlace en la posicin concreta y, el cido graso no se podra aprovechar. Este cido graso es sustrato para una isomerasa que trasloca el doble enlace de la posicin 3-4 a la posicin 2-3. Adems, genera una estereoqumica trans que es la que se genera a consecuencia de la acil-co-A deshidrogenasa. El material que queda es el mismo que el producto de la acil-co-A deshidrogenasa (enoil-co-A).Si el doble enlace est bien situado, pero con la estereoqumica equivocada, a la clula, a priori no le pasa nada porque la hidratasa no es estereoespecfica. Producir el D-hidroxiacilderivado en vez del L-hidroxiacilderivado.La L-hidroxiacil-co-A deshidrogenasa s es estereoespecfica. Existe una epimerasa que lo transforma de D a L. El hidroxiacil-co-A producido por la epimerasa es sustrato para la L-hidroxiacil-co-A deshidrogenasa.Un cido graso con dobles enlaces da un poco menos de energa porque es una molcula menos reducida que sin dobles enlaces. Cuando se oxida, se saca ms energa. Los cidos grasos con dobles enlaces, sea cual sea su situacin, entran en uno de los puntos en los que se produce FAD. Rinden menos cuanto ms dobles enlaces tienen.La mayora de cidos grasos tienen cadena par. Algunos tienen cadena impar. Los de cadena impar se metabolizan igual, cuando se llega a 5 C, producen acetil-co-A y propionil-co-A.Los cidos grasos, cuando se degradan, no pueden dar glucosa. Se utiliza el propinico para dar:succinil-co-A=>OAA=>ciclo de Krebs=>PEP=>gluconeognesisLa proporcin de cidos grasos de cadena impar puede ser de un 1%. De ese 1%, muy pocos carbonos tienen la posibilidad de dar la mitad de glucosa. Es una cantidad despreciable de glucosa. Metablicamente hablando, los cidos grasos no pueden dar glucosa porque la glucosa que pueden formar es mnima.Los triglicridos son la fuente de los cidos grasos. Los cidos grasos son la fuente de acetil-co-A. El acetil-co-A se utiliza en el ciclo de Krebs para dar energa. La glucosa tambin puede rellenar molculas del ciclo de Krebs.

La energa se produce siempre que hay suficientes molculas en los intermedios del ciclo de Krebs, si se requiere la degradacin de Triglicridos (Ej: ayuno prolongado, la ingesta de glucosa est bloqueada). El mecanismo para rellenar el ciclo de Krebs no funciona y se necesita energa. Se acumula mucho acetil-co-A en el hgado porque no puede introducirlo en el ciclo de Krebs (no hay suficientes intermedios del ciclo de Krebs).La utilidad metablica que se da al acetil-co-A se llama cuerpos cetnicos. Son 1 forma de empaquetar acetil-co-A que no puede utilizar del hgado, para enviarlo a tejidos perifricos. Se produce en las mitocondrias. Este proceso ocurre:2 molculas de acetil-co-A se unen mediante la cetotiolasa para dar el acetoacetil-co-A, que capta una tercera molcula de acetil-co-A, para dar el 3-OH-3-metilglutanil-co-A. Es realizado por la HMG-co-A sintasa.En el citosol, tambin se puede dar la sntesis de HMG-co-A por la sntesis de esteroides.En la mitocondria, el HMG-co-A se escinde para dar el acetoacetato. Es un cuerpo cetnico que puede ir a sangre e ir a hgado y alcanzar corazn o, se puede transformar en acetona (es un -cetocido fcilmente descarboxilable).Si la disponibilidad de NADH es suficiente, se descarboxila la acetona a OH en 3-D-hidroxibutirato. Es tambin un cuerpo cetnico. Es la forma de viajar de 2 acetilos en sangre. La acetona tambin va a sangre y tiene un punto de ebullicin muy bajo, al pasar por los alvolos pulmonares, se intercambia con el aire que se respira y, el aliento, huele a acetona. Se determina en orina.Es una respuesta metablica normal a una situacin de fiebre que ha gastado mucha energa. El organismo responde con una liplisis exacerbada que produce mucho acetil-co-A y generar cuerpos cetnicos.Muchos sndromes en animales de produccin (cetosis bovina) son porque la glndula mamaria succiona mucha glucosa de la circulacin. En un animal muy productor puede generar un estado de desnutricin metablica, a la que el animal responde produciendo cuerpos cetnicos.En los tejidos diana se vuelve a regenerar acetil-co-A. En el tejido receptor del cuerpo cetnico, el acetoacetato se convierte en L-acetil-co-A:

El hgado lo exporta porque no tiene transferasa. Se metaboliza regenerando acetil-co-A. Esa circunstancia a veces resulta o es la respuesta a una patologa.

Biosntesis de cidos grasos Loscidos grasossonbiomolculasmuy importantes para los seres vivos. Son los principales constituyentes de lostriglicridos(aceitesygrasas, que actan como reserva energtica) y de losfosfolpidos(que forman el armazn de lasmembranas celulares). Su biosntesis es, pues, de crucial importancia para todos los organismos.1 El principal precursor de los cidos grasos es elmalonil-CoA, una molcula que aporta dos de sus tres tomos de carbono al esqueleto carbonado del cido graso en crecimiento. El malonil-CoA proviene, a su vez, delacetil-CoA. Todas las reacciones de sntesis de cidos grasos tienen lugar en elcitosolde las clulas.

Esquema que representa la biosntesis delcido palmtico

SNTESIS DE MALONIL-COA En la sntesis de los cidos grasos interviene un intermediario que no participa en la degradacin (beta-oxidacin), elmalonil-CoA. El malonil-CoA se forma a partir deacetil-CoAy debicarbonato, reaccin que consumeATPy que est catalizada por laacetil-CoA carboxilasa, enzima que requierebiotinacomocofactor.

Sntesis de malonil-CoA; reaccin de la acetil-CoA carboxilasa.Los colores corresponden a:enzima,coenzimas,substratos,iones metlicos,fosfatoybicarbonato

Elongacin Como en la-oxidacin, la elongacin ocurre a travs de cuatro reacciones recurrentes. En el diagrama adjunto, las unidades deacetilymalonilse muestran como sustiosterescon suprotena transportadora de acilos(ACP); as es como losmicroorganismosy lasplantassintetizan sus cidos grasos. En cambio, en losanimales, esas mismas reacciones ocurren en una granenzimadimrica, lacido graso sintasaque tiene todas las actividades enzimticas necesarias para la sntesis y liberacin de cidos grasos libres.

PasoDescripcin Reaccin Enzima

CondensacinnEl primer paso es lacondensacindel acetil-ACP y el malonil-ACP, lo que conduce a la formacin deacetoacetil-ACP con liberacin deCO2.

-Cetoacil-ACP sintase

Reducin del acetoacetil-ACPEn este paso, el acetoacetil-ACP es reducido por elNADPHaD-3-hidroxibutiril-ACP. El doble enlace se reduce a un grupohidroxilo. Solo se forma elismeroD.

-Cetoacil-ACP reductasa

DeshidratacinEn esta reaccin, el D-3-hidroxibutiril-ACP es deshidratado acrotonil-ACP.

3-Hidroxiacil-ACP deshidratasa

Reducin del crotonil-ACPDurante ese paso final, el crotonil-ACP esreducidopor elNADPHabutiril-ACP.

Enoil-ACP reductasa

En el primer ciclo se condensan un acetil-ACP y un malonil-ACP (derivado del anterior), por lo que se juntan 4 carbonos de golpe. En los ciclos siguientes ya solo se aadir un malonil-ACP, por lo que se irn aadiendo carbonos de dos en dos. El producto final del proceso es siemprecido palmtico, uncido graso saturadode 16 carbonos, que es inmediatamenteesterificadocon el coenzima A, para formarpalmitoil-CoA(lo mismo se hace con cualquier cido graso proveniente de la dieta). A partir de l, una vez transportado alretculo endoplasmtico, pueden sintetizarse otros cidos grasos.

En vista de lo anterior, se entiende la siguiente estequeometra:8 Acetil-CoA + 14 (NADPH + H+) + 7 ATP cido palmtico (C16) + 8CoA+ 14 NADP++ 7 (ADP + Pi) + 6 H2ODado que el .palmtico tiene 16 carbonos, se requieren 7 ciclos (de 4 carbonos el primero y 2 los siguientes) para formarlo. Por ello se necesitan: 8 Acetil-CoA: uno por cada ciclo (para transformarse en 8 malonil-CoA) ms uno extra en el primero, que se condensa tal cual. 7 ATP: necesario uno en cada ciclo para transformar el Acetil-CoA en Malonil-CoA. 14 NADPH: Dos por ciclo.

BIBLIOGRAFA Bioqumica, Lehninger L. AlbertSegunda edicin.Ediciones OmegaBarcelona 1990

Bioqumica, Pea Daz Antonio et. All.Segunda edicinEditorial LimusaMxico 1990 Bioqumica metablica Amando Garrido Pertierra, Rosa Olmo, Carlos Castel Aznar (pg 49-54) Rodger W. Griffin, (1981) Qumica orgnica moderna. Editorial reverte. S.A. Nelson, D. L. & Cox, M. M. 2006.Lehninger Principios de Bioqumica, 4 edicin. Ed. Omega, Barcelona. http://themedicalbiochemistrypage.org/es/lipid-synthesis-sp.php#synthesis http://books.google.com.pe/books?id=9PgaYj4nwqsC&pg=PA129&lpg=PA129&dq=s%C3%ADntesis+de+%C3%A1cidos+grasos&source=bl&ots=Vm2uJWG56q&sig=ed6k5OGIc1VsYT8Yb1R5H_rcHyI&hl=es&sa=X&ei=6f4uUYPlKbKo0AHBkYHICQ&ved=0CIUBEOgBMA0#v=onepage&q=s%C3%ADntesis%20de%20%C3%A1cidos%20grasos&f=false

Universidad Jos Faustino Snchez Carrin