mecanismo de reaccion de acido palmitico
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Instituto Tecnológico de Tehuacán
Alumno:
Mayoral Vicente José Alberto
Profesor:
I.B.Q Juan Manuel Cristalinas Hinostrosa
Materia:
Bioquímica
Tema:
Biosíntesis de Ácidos Grasos
Ácido Palmítico
Fecha de Elaboración:
09 - Abril - 2013
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Contenido
Biosíntesis De Lípidos...............................................................................3
Introduccion..................................................................................................3
Objetivo.........................................................................................................3
Desarrollo......................................................................................................4
Precursores De La Síntesis........................................................................5
Complejo Multienzimático Que Interviene En La Biosíntesis De Ácidos
Grasos........................................................................................................6
Formación De Malonil CoA.........................................................................8
Etapas De La Biosíntesis De Acidos Grasos.............................................9
Mecanismo De Reacción De La Biosíntesis Del Acido Palmítico............10
Balance De La Biosíntesis........................................................................17
Regulación De La Biosíntesis...................................................................18
Elongación De Ácidos Grasos...............................................................19
Sistema Microsomal...............................................................................20
Sistema Mitocondrial..............................................................................20
Discusión....................................................................................................20
Conclusión..................................................................................................21
Bibliografía..................................................................................................21
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BIOSÍNTESIS DE LÍPIDOS
INTRODUCCION
Los lípidos son componentes fundamentales de las células ya que no solo
forman parte de todas las membranas biológicas sino que muchos de ellos
cumplen importantes funciones, además de constituir un producto de
reserva.
Hay que tener en cuenta la importancia de los lípidos en los alimentos ya
que son necesarios para la absorción y transporte de vitaminas liposolubles
(A, D, E y K).
El colesterol es un lípido de gran interés, componente de las membranas y
precursor de biomoléculas como las hormonas esteroideas y varias
moléculas señal.
A la inversa de los procesos de degradación, la biosíntesis es un proceso
endergónico en el cual se gasta energía en forma de ATP y utiliza un
agente reductor, el NADPH.
En este capítulo se describe primeramente la biosíntesis de ácidos grasos
y triglicéridos y luego se considerará la biosíntesis de colesterol.
OBJETIVO
Conocer cual es el proceso de biosíntesis de los ácidos grasos, las
enzimas que participan en esta síntesis y conocer el mecanismo de
reacción a partir del acetil-CoA para llegar al acido palmítico.
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DESARROLLO
Biosíntesis de ácidos grasos
Como en el caso del metabolismo del glucógeno que comienza y termina
con glucosa-1-fosfato, la biosíntesis y la degradación de los ácidos grasos
también comienza y termina con un mismo compuesto: Acetil CoA.
El principal producto formado en la biosíntesis de ácidos grasos es el
palmitato libre, ácido graso de 16 átomos de carbono.
Originalmente se pensó que la biosíntesis de ácidos grasos saturados se
efectuaba en la mitocondria por simple reversión de las etapas de beta
oxidación. Sin embargo hoy se conoce que la síntesis completa de ácidos
grasos saturados a partir de acetato activo ocurre en el citosol, en órganos
tales como hígado, glándulas mamarias, tejido adiposo, riñón y pulmón
siendo mas activa en tejido adiposo.
Esta separación de compartimentos permite que tengan lugar
simultáneamente los dos procesos, degradación y síntesis, y provee un
cuidadoso control de ambas.
Hubo además dos hechos experimentales que llamaron la atención:
1-El citrato intervenía en la reacción activándola, pero no se incorporaba
como tal al ácido graso sintetizado.
2-El sistema era también activado en presencia de bicarbonato (HCO3-),
como fuente de anhídrido carbónico pero tampoco se incorporaba al ácido
graso.
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Se encontró que el sistema de síntesis presentaba un componente
diferente además de acetil-CoA el cual aportaba los carbonos en la
biosíntesis, descubriéndose que el compuesto en cuestión era el malonil-
CoA, esto contribuyó a aclarar la actividad del complejo de la ácido graso
sintasa.
Precursores de la síntesis
Los precursores de la biosíntesis de los ácidos grasos son:
a) Acetil CoA : Proveniente de carbohidratos, oxidación de ácidos grasos
ó degradación de aminoácidos.
b) Malonil CoA.: Compuesto que se sintetiza a partir de Acetil-CoA en
una reacción que requiere energía proveniente de la hidrólisis del
ATP.
Dado que la molécula de Acetil CoA se encuentra en la mitocondria y los
ácidos grasos se sintetizan en el citosol, es necesario que la misma sea
transferida al exterior de las mitocondrias. La membrana mitocondrial
interna no es permeable a acetil CoA, no obstante la célula cuenta con una
proteína transportadora (PT) en la membrana mitocondrial, la cual permite
el transporte de citrato (primer producto sintetizado en el ciclo de Krebs), al
citosol.
Una vez en el citosol, el citrato se convierte nuevamente en oxalacetato
y acetil CoA a traves de una reacción catalizada por la enzima citratoliasa,
la reacción transcurre con gasto de energía metabólico (ATP).
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Citratoliasa
Citrato + CoA-SH Acetil CoA + Oxalacetato ATP ADP + Pi
El Acetil CoA es utilizado para la síntesis de los ácidos grasos. El
oxalacetato, según las necesidades de la célula, puede utilizarse para la
gluconeogénesis u reducirse a malato para luego, por acción de la enzima
málica sintetizar NADPH necesario para la biosíntesis de ácidos grasos y
piruvato. El malato ó el piruvato pueden volver a la mitocondria a través de
un transportador específico. (Figura 8.1)
Figura.- 8.1: Transporte de citrato y destino de sus productos
Complejo multienzimático que interviene en la biosíntesis de ácidos grasos
La biosíntesis de ácidos grasos es llevada a cabo por un complejo
multienzimático llamado ácido graso sintasa, el que se encuentra en el
citosol y está compuesto por un conjunto de enzimas que se unen a una
proteína transportadora de restos acilos, denominada PTA o según la sigla
inglesa ACP (acyl carrier protein), quedando así constituido el complejo.
MITOCONDRIA CITOSOL
Ciclo de Krebs Biosíntesis de ácidos grasos
Acetil CoA Citrato Citrato
Oxalacetato Malato Piruvato
Gluconeogénesis Mitocondria Mitocondria
Enzima málica
MDH
NADH NAD+ NADP+ NADPHPT
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La ACP es una proteína termoestable, posee un grupo prostético, el 4´-
fosfopantoteína, el cual se encuentra fijado a un residuo de serina de la
cadena polipeptídica. La ACP, al igual que la Coenzima A tiene también un
grupo mercaptoetilamina.
En bacterias (E. coli) las enzimas del complejo están asociadas alrededor
de una molécula central de ACP y se pueden separar en las diferentes
enzimas conservando su actividad.
El grupo acilo en crecimiento es transportado de enzima en enzima, como
en un montaje en serie fijado al ACP tioéster.
En animales, la forma activa de la ácido graso sintasa es un dímero que al
separarse en sus dos partes pierde actividad.
En este dímero las dos subunidades idénticas tienen una orientación
opuesta. Los dos monómeros idénticos I y II están constituidos cada uno
por 7 actividades enzimáticas separadas y la proteína transportadora de
acilos (ACP).
Uno de los grupos –SH pertenece al aminoácido cisteína de la enzima
condensante y el otro grupo –SH a la 4´fosfo pantoteína del ACP. Los dos
grupos están en estrecha proximidad, lo cual sugiere un ordenamiento
“cabeza a cola” de los dos monómeros.
HS – Mercaptoetilamina - alanina – Acido pantoténico - Cadena Polipeptídica
4’ fosfopantoteína
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Aunque cada monómero contiene todas las actividades parciales de la
secuencia de la reacción, la unidad funcional eficaz consiste en la mitad de
un monómero interactuando con la mitad complementaria del otro. De este
modo se producen simultáneamente dos cadenas de acilo.
Fig. 8.2- Esquema de la ácido graso sintasa. La línea de puntos indica la separación de funcionalidad, las dos subunidades interaccionan entre sí compartiendo parte de las enzimas.
Formación de Malonil CoA.
El malonil CoA necesario para la biosíntesis de los ácidos grasos se
obtiene a partir del Acetil CoA proveniente de la escisión del citrato.
En la reacción participa una molécula de CO2, la cual luego se libera en las
reacciones de biosíntesis, de manera que no forma parte del ácido graso.
Acetil Malonil Hidratasa Enoil Cetoacil Tioesterasa Transacilasa Transacilasa reductasa reductasa
ACP Cetoacil Sintasa SUBUNIDAD I 4´Fosfopanteteína Cisteína SH SH
SH
SH Cisteína 4´Fosfopanteteína SUBUNIDAD II Cetoacil Sintasa ACP Cetoacil Enoil Hidratasa Malonil Acetil Reductasa Reductasa Transacilasa Transacilasa Tioesterasa
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La enzima que cataliza la reacción de biosíntesis de malonil-CoA es la
acetil CoA carboxilasa, enzima reguladora del proceso. La misma utiliza
biotina (vitamina del complejo B) como coenzima, actuando ésta como
transportador de CO2.
Esta reacción es irreversible y limitante de la velocidad de biosíntesis de
los ácidos grasos.
Etapas de la biosíntesis de Acidos Grasos
La biosíntesis de ácidos grasos es un proceso que ocurre en etapas.
Comienza con la unión de una molécula de acetil CoA a un resto de
cisteína de la enzima condensante y luego la adición repetida de malonil
CoA y la pérdida de CO2.
Esto ocurre a través de un mecanismo mediante el cual, una vez reducida
la molécula del ácido graso que se va formando, hay un continuo traspaso
de la misma a la enzima condensante de manera que siempre el SH-ACP
queda libre para recibir una nueva molécula de malonil-CoA.
El ácido palmítico es el principal producto de este sistema. Los C16 y C15
son provistos por la acetil CoA y los restantes 14 carbonos por la malonil
CoA. Todos los demás ácidos grasos de cadena larga saturados o no
saturados, pueden originarse a partir del palmitato, con la excepción de los
ácidos grasos esenciales.
Acetil CoA Malonil CoA
SCoA
acetil CoA carboxilasa-Biotina + CO2
ATP ADP + Pi
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Mecanismo de Reacción de la Biosíntesis del Acido Palmítico
1ª Vuleta
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2ª Vuelta
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3ª Vuelta
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4ª Vuelta
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5ª Vuelta
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6ª Vuelta
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7ª Vuelta
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Los ácidos grasos de cadena corta son sintetizados en algunos tejidos
como glándula mamaria y donde la actividad de la tioesterasa es diferente,
forma acil CoA cuya cadena carbonada es de 8 a 12 átomos de carbono.
La principal vía productora del NADPH necesario para la biosíntesis de
ácidos grasos, es la vía de las pentosas, razón por la cual los tejidos que
sintetizan activamente ácidos grasos, como por ejemplo la glándula
mamaria, hígado y tejido adiposo, poseen también muy activa la vía de
las pentosas.
Otra reacción que aporta NADPH es la catalizada por la enzima málica.
Balance de la biosíntesis
Resumen de la biosíntesis de palmitato:
-Se necesitan en total 8 moléculas de Acetil-CoA de las cuales 7 se utilizan
para la síntesis de malonil-CoA y una molécula ingresa como tal en la
primer reacción del ciclo.
-Para la síntesis de malonil-CoA se gasta una unión rica en energía
proveniente del ATP, como se requieren en total 7 moléculas de malonil-
CoA se gastan en total 7 ATP para la síntesis de una molécula de ácido
palmítico
-Cada vez que se incorporan dos carbonos provenientes de malonil-ACP
se necesitan 2 moléculas de NADPH para la reducción del grupo ceto de
posición , necesitándose en total 14 moléculas de NADPH para los 7
ciclos de reducción.
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-Los carbonos 15 y 16 del ácido palmítico provienen de acetil CoA mientras
que los restantes provienen de malonil-CoA.
Regulación de la Biosíntesis
La biosíntesis de ácidos grasos está regulada a nivel de la formación de
malonil-CoA, reacción catalizada por la acetil CoA carboxilasa.
La Acetil CoA carboxilasa es una enzima alostérica, cuya actividad
aumenta cuando aumentan los niveles de citrato e isocitrato y disminuye
por aumento de ácidos grasos libres y acil-CoA de cadena larga (palmitil
CoA).
Acetil CoA + ATP Malonil CoA + ADP +
Pi ( + ) Citrato e Isocitrato
( - ) Acidos grasos, Acidos grasos de cadena larga
Además de estar regulada alostéricamente, la acetil CoA carboxilasa
modula su actividad por la acción de hormonas y de la dieta.
La regulación hormonal produce un efecto inmediato, de corto tiempo, a
través de un mecanismo de fosforilación ó desfosforilación de la enzima,
mientras que la dieta actúa a nivel de la síntesis de la proteína enzimática
por lo que el efecto es tardío ó mediato.
Así por ejemplo: a) una dieta rica en hidratos de carbono y/o proteínas,
supera las necesidades energéticas de la célula en consecuencia la acetil
CoA que se produce en la degradación de dichos compuestos se utiliza
Acetil CoA Carboxilasa-Biotina
Fig. 8.4 Esquema General de la Regulación alostérica de la acetil CoA carboxilasa
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para la síntesis; b) una dieta pobre en grasas no aporta la cantidad de
lípidos suficientes para las distintas funciones celulares, en consecuencia
se favorece la síntesis de ácidos grasos.
Un resumen de la regulación total de la enzima se encuentra en la Fig.
8.4.-
Elongación de ácidos grasos
La célula necesita de ácidos grasos de cadena larga, superiores a 16
átomos de carbonos, como por ejemplo el ácido esteárico(18 C) y el ácido
araquidónico (20 C), los cuales, conjuntamente con los ácidos grasos
insaturados, se encuentra formando parte de membrana, influyendo sobre
la fluidez de la misma.
Además éstos ácidos grasos son el punto de partida para la biosíntesis de
otras sustancias de interés biológico, como son la biosíntesis de
cerebrósidos, sulfátidos, eicosanoides (prostaglandinas y lecucotrienos),
etc.
El proceso de biosíntesis de ácidos grasos que ocurre en citosol produce
primordialmente palmitato. En el tejido adiposo, hígado y otros tejidos,
existen sistemas para elongar ácidos grasos y obtener ácidos grasos de
18 y 20 átomos de carbono.
Este proceso de elongación ocurre por adición de unidades de 2 C y puede
tener lugar en dos compartimentos celulares diferentes: el retículo
endoplásmico (microsomas) y, en menor medida, en la mitocondria. En
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ambos casos primeramente se necesita activar el acilo formándose acil-
CoA.
Sistema microsomal
La mayor parte del alargamiento de ácidos grasos se realiza en los
microsomas (retículo endoplásmico), la misma se produce por la unión de
unidades de dos carbonos provenientes del malonil CoA.
Sistema mitocondrial
El acilo activado penetra a la mitocondria por el transportador de carnitina y
luego se le adicionan unidades de acetil CoA sobre el extremo carboxilo a
través de un proceso que implica una reversión de la beta oxidación.
DISCUSIÓN
Un ácido graso es una biomolécula de naturaleza lipídica formada por una
larga cadena hidrocarbonada lineal, de diferente longitud o número de
átomos de carbono, en cuyo extremo hay un grupo carboxilo (son ácidos
orgánicos de cadena larga). Cada átomo de carbono se une al siguiente y
al precedente por medio de un enlace covalente sencillo o doble. Al átomo
de su extremo le quedan libres tres enlaces que son ocupados por átomos
de hidrógeno (H3C-). Los demás átomos tienen libres dos enlaces, que son
ocupados igualmente por átomos de hidrógeno ( ... -CH2-CH2-CH2- ...). En
el otro extremo de la molécula se encuentra el grupo carboxilo (-COOH)
que es el que se combina con uno de los grupos hidroxilos (-OH) de
la glicerinao propanotriol, reaccionando con él. El grupo carboxilo tiene
carácter ácido y el grupo hidroxilo tiene carácter básico (o alcalino).
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CONCLUSIÓN
Las ácido graso sintasas (FAS por sus siglas en inglés) estándar son las
del ácido palmítico. El primer paso en la biosíntesis de ácidos grasos es la
síntesis de ácido palmítico, ácido graso saturado de 16 carbonos; los
demás ácidos grasos se obtienen por modificaciones del ácido palmítico. El
cuerpo humano puede sintetizar casi todos los ácidos grasos que requiere
a partir del ácido palmítico, mediante la combinación de varios mecanismos
de oxidación y elongación.
BIBLIOGRAFÍA
1. Lehninger, Albert L., Bioquímica, Las bases moleculares de la
estructura y función celular, Ediciones Omega, S.A., Barcelona
2. Armstrong, Bradley Frank., Bioquímica, Editorial Reverte S.A
3. Devlin, Tomas M., Bioquímica, Editorial Reverte S.A Cuarta Edición.