metabolismo de los lÍpidos · la energía obtenida de la oxidación de ag es más del doble de la...
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METABOLISMO DE LOS LÍPIDOS
Descripción de la lipólisis
Es la degradación oxidativa de los lípidos.
La energía obtenida de la oxidación de AG es más del doble de la correspondiente al mismo peso en proteínas o glúcidos.
Los TAG cubren más de la mitad de las necesidades energéticas del hígado, corazón y músculo esquelético en reposo.
Ácidos Grasos (AG)
Glicerol
Triacilglicéridos (TAG) Lípidos de almacenamiento (Neutros)
AC
ATP AMPc
Kinasa
TAG lipasa
Glicerol
Movilización de los TAG almacenados en el tejido adiposo
Señales Hipoglicemia ↑ Adrenalina ↑ Glucagón
Tejido Adiposo
Adipocito
TAG
Receptor hormonal
Oxidación de AG
ATP
Capilares
La oxidación de AG no ocurre en el cerebro.
La oxidación completa de AG tiene tres estapas
Citosol
Membrana externa
Cara interna
Cara externa
Membrana interna
Cara interna
Cara externa Matriz mitocondrial
Etapa 1 β-Oxidación
CoA-SH
Adenosina AMP
Acil graso-CoA
Acil graso-CoA sintetasa
Espacio intemembrana
AG
Adenosina
ATP
Los AG deben ser activados en el citosol antes de ingresar a la mitocondria
Citosol
AG + CoA-SH + ATP� acilgraso-CoA + AMP + 2Pi AG`º= -34 kj/mol
Se consumen 2 ATP
AG`º= -15 kj/mol
H2O
PPi Adenosina
2 Pi
Acil graso-CoA sintetasa
Acil graso-adenilato Pirofosfato inorgánico hidrolasa
AG`º= -19 kj/mol
Membrana mitocondrial
externa
Activación de los AG
Acil-carnitina/carnitina
Espacio intermembrana Matriz mitocondrial
Carnitina aciltransferasa II
Carnitina aciltransferasa I
Membrana mitocondrial
interna
Carnitina
R-C O
Carnitina
R-C O
S-CoA
Acil graso-CoA
CoA-SH
R-C O
Carnitina
Acil graso-carnitina
Carnitina Carnitina
R-C O
S-CoA
CoA-SH
Acil graso-CoA β-Oxidación
Transporte de los AG
Acilgraso-CoA con 2 C menos
β-Oxidación Palmitato 16 C
AG saturado de cadena par
L-β-Hidroxiacil-CoA
Enoil-CoA hidratasa
H2O trans-Δ2-Enoil-CoA
Acil-CoA deshidrogenasa
FAD
FADH2
Palmitoil-CoA
β cetoacil-CoA
β-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa NAD+
NADH + H+
Acetil-CoA
Acil-CoA acetiltransferasa
(Tiolasa)
CoA-SH
Miristil-CoA 1. DESHIDROGENACIÓN 2. HIDRATACIÓN 3. DESHIDROGENACIÓN 4. TIÓLISIS
�7 NADH �7 FADH2 �8 Acetil-CoA
β-Oxidación �3 NADH �1 FADH2 �1ATP
CK �24 NADH �8 FADH2 �8ATP
�31 NADH �15 FADH2
�8ATP
Palmitoil-CoA + 23O2 + 108Pi + 108ADP� CoA + 106ATP + 16H2O + 16CO2
Espacio intermembrana
Matriz mitocondrial
MMI
�31 NADH �15 FADH2 �8ATP
NADH H+
I III IV
FADH2
2 H2O 4H+
O2
ATP
Pi
ADP 77,5 ATP 22,5 ATP 108 ATP -2 ATP (activación)
ATP sintasa
ETF
II
Cc
Q
El glicerol se metaboliza en el hígado
Glicerol
Glicerol 3-fosfato deshidrogenasa
L-Glicerol 3-fosfato
Glicerol kinasa
DHAP
Citosol
Glucólisis
H O
C
H – C – OH
CH2-O-PO32-
Triosa fosfato isomerasa
GAP
Ausente en el hígado de rumiantes
Reflejo de lipólisis hepática
-
La lipólisis está regulada alostérica y hormonalmente
Regulación alostérica
↑ATP ADP - ↓ATP
ADP +
Regulación hormonal Adrenalina (estrés)
Glucagón (hipoglicemia) + Insulina (hiperglicemia) -
Espacio íntermembrana
Determina la velocidad de oxidación de los AG en la
matriz mitocondrial.
Carnitina acil transferasa I
↑Malonil-CoA citosólico (primer intermediario de la lipogénesis)
Movilización de los AG desde el Tejido adiposo al resto de los tejidos excepto cerebro.
TAG Lipasa
Tejido adiposo
El Malonil-CoA citosólico es determinante cuando el tejido se
encuentra en Lipogénesis
Descripción de la Lipogénesis La Lipogénesis ocurre en el citosol. Los AG se sintetizan a partir de Acetil-CoA citosólico.
Matriz mitocondrial
Citosol
Acetil-CoA
Malato
Citrato
Oxaloacetato
MMI
Ciclo de Krebs
Citrato sintasa
Transportador de Citrato
Malato Malato deshidrogenasa
Transportador de malato-
α-cetoglutarato
Piruvato Piruvato
Enzima málico
Transportador de Piruvato
NADP+
NADPH + H+
CO2
Oxaloacetato
Acetil-CoA Citrato
CoA-SH ATP
Citrato liasa
Biotina carboxilasa
Proteína portadora de biotina
Transcarboxilasa
Acetil-CoA carboxilasa
La formación de Malonil-CoA es catalizada por la Acetil-CoA carboxilasa
ATP
ADP Pi
-C O
O-
-C O
O-
-C O
O-
Acetil -CoA CH3-C
O
S-CoA
C- O
-O
Malonil -CoA
CH2-C O
S-CoA
HCO3-
C- O
-O
Malonil -CoA
CH2-C O
S-CoA
Biotina (Grupo prostético)
Acetil-CoA + CO2 + ATP � Malonil-CoA + ADP + Pi Acetil-CoA carboxilasa
Descripción de la Lipogénesis
La síntesis de AG es catalizada por la Ácido graso sintasa
ACP
KS
KR
HD ER
AT
MT
HS
HS
Acetil -CoA CH3-C
O
S-CoA
CH3-C O
S
CoA-SH
KS= β-Cetoacil-ACP sintasa
AT= Acetil-CoA-ACP transacetilasa
La Ácido graso sintasa es cargada con grupos acilo del Acetil-CoA y del Malonil-CoA en pasos consecutivos.
La síntesis de AG es catalizada por la Ácido graso sintasa
HS
ACP
KS
KR
HD ER
AT
MT
CH3-C O
S
C- O
-O
Malonil -CoA
CH2-C O
S-CoA
ACP
KS
KR
HD ER
AT
MT ACP= Proteína portadora de acilos
MT= Malonil-CoA-ACP transferasa
CoA-SH C- O
-O CH2-C
O
S
ACP
KS
KR
HD ER
AT
MT
ACP
KS
KR
HD ER
AT
MT
CH3-C O
S
C- O
-O CH2-C
O
S
La síntesis de AG es catalizada por la Ácido graso sintasa
KS= β-Cetoacil-ACP sintasa
C O
-O
CH3-C
O
CH2-C O
S
HS
1. CONDENSACIÓN
β-Cetobutiril-ACP
Se necesitan 4 pasos para alargar en dos carbonos una cadena de acil graso
1
La síntesis de AG es catalizada por la Ácido graso sintasa
ACP
KS
KR
HD ER
AT
MT
CH3-C
O
CH2-C O
S
HS
KR= β-Cetoacil-ACP reductasa
2. REDUCCIÓN DEL GRUPO CARBONILO
CH3-C
OH
CH2-C O
S
HS
NADPH + H+
NADP+
β-Hidroxibutiril-ACP
2
La síntesis de AG es catalizada por la Ácido graso sintasa
ACP
KS
KR
HD ER
AT
MT
HS
OH
CH3-C -CH2-C O
S
H2O
3. DESHIDRATACIÓN
CH3-CH-CH-C O
S
trans-∆2-Butenoil-ACP
HD= β-Hidroxiacil-ACP deshidratasa 3
La síntesis de AG es catalizada por la Ácido graso sintasa
ACP
KS
KR
HD ER
AT
MT
HS
CH3-CH CH-C O
S
NADPH + H+
NADP+
CH3-CH2 -CH2-C O
S
4. REDUCCIÓN DEL DOBLE ENLACE
Butiril-ACP
ER= Enoil-ACP reductasa 4
La síntesis de AG es catalizada por la Ácido graso sintasa
ACP
KS
KR
HD ER
AT
MT
HS
CH3-CH2 -CH2-C O
S CH3-CH2 -CH2-C
O
S
HS
Translocación del grupo butirilo
AT= Acetil-CoA-ACP transacetilasa
La síntesis de AG es catalizada por la Ácido graso sintasa
HS
C- O
-O
Malonil -CoA
CH2-C O
S-CoA
ACP
KS
KR
HD ER
AT
MT
CH3-CH2 -CH2-C O
S
MT= Malonil-CoA-ACP transferasa
Ácido graso sintasa Acetil-CoA + Malonil-CoA + 2NADPH + 2H+� Grupo acilo saturado + CO2 + 2CoA-SH + 2NADP+ + H2O
1. CONDENSACIÓN 2. REDUCCIÓN 3. DESHIDRATACIÓN 4. REDUCCIÓN
La síntesis de AG es catalizada por la Ácido graso sintasa
ACP
KS
KR
HD ER
AT
MT
CH3-CH2 -CH2-C O
S
C- O
-O CH2-C
O
S
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2 -CH2-C O
O-
Palmitato 16 C AG saturado de cadena par
7Acetil-CoA + 7CO2 + 7ATP � 7Malonil-CoA + 7ADP + 7Pi Acetil-CoA carboxilasa
Ácido graso sintasa Acetil-CoA + 7Malonil-CoA + 14NADPH + 14H+� Palmitato + 7CO2 + 8CoA + 14NADP+ + H2O
8Acetil-CoA + 7ATP + 14NADPH + 14H+� Palmitato + 8CoA + 7ADP + 7Pi + 14NADP+ + 6H2O
La síntesis de TAG requiere de la síntesis de ácido fosfatídico Glucosa
DHAP
L-Glicerol 3-Fosfato
Glicerol
R1-C O
O-
CoA-SH
ATP
Acil-CoA sintetasa
AMP + PPi
S-CoA R1-C
O
CoA-SH
Acil transferasa
CoA-SH
R2-C O
O-
CoA-SH
ATP
Acil-CoA sintetasa
AMP + PPi
S-CoA R2-C
O Acil transferasa
CH2-O-C O
R1 C-O-C-H O
R2 CH2-O-P-O3 2-
Ácido fosfatídico
1,2-Diacilglicerol Ácido fosfatídico fosfatasa
Ácil transferasa
CoA-SH
S-CoA R3-C
O
CH2-O-C-R1
R2-C-O-C-H O
CH2-O-C-R3
O
O
TAG
La Lipogénesis está regulada alostérica y hormonalmente
Matriz mitocondrial
Citosol
Acetil-CoA
Citrato
MMI
Transportador de Citrato
Acetil-CoA Citrato
CoA-SH
ATP
Citrato liasa
Malato Oxaloacetato
Ciclo de Krebs
Malonil-CoA
Acetil-CoA carboxilasa
AG TAG
Insulina +
Adrenalina Glucagón - Insulina +
AG - ATP Citrato +
Cuerpos cetónicos: derivados hidrosolubles de AG
Hígado
Acetil-CoA Ciclo de Krebs
OXA
AG
β-Oxidación
Tiolasa
Acetoacil-CoA
C- O
CH3
CH2-C O
S-CoA
CoA-SH
C- O
CH3
CH2-C O
S-CoA
Acetil-CoA H2O
CoA-SH
HMG-CoA sintasa
HMG-CoA
NADH +H+
β -Hidroxibutirato
C- O
-O- CH2-CH
OH
CH3
NAD+
β -Hidroxibutirato deshidrogenasa
Corazón Músculos
Riñón Cerebro
Glucosa Glucosa
Gluconeogénesis
Acetoacetato HMG-CoA
liasa
Acetil-CoA
C- O
O- CH2-C
O
CH3
CC ↓
Acetil-CoA
Cetogénesis en Rumiantes Hígado
Ayuno Fin de gestación Pico de lactación CH3
O
-O- C- CH2-CH
OH
CH3
β -Hidroxibutirato
Acetoacetato
C- O
O- CH2-C
O Mitocondria
o citosol
AG Acetil-CoA
COO -
l CH 2
l CH 3
Propionato
COO -
l CH 3
Acetato
AGV
Rumen COO-
l CH 2
l CH 2
l CH 3
Butirato
Glándula Mamaria
β -Hidroxibutirato
AG
CC ↓
Acetil-CoA
Corazón Músculos
Riñón Cerebro
β -Hidroxibutirato
El tejido adiposo responde a las demandas energéticas
Glc
Glc
G6P
Piruvato
AA
Acetil-CoA CO2
Citrato
Malato
OXA Ciclo de Krebs
Citrato
OXA
Malato
Acetil-CoA
Malonil-CoA
NADP+
NADPH + H+
Ruta de las pentosas ACP
3 AG TAG α-GP
TAG
Gli
AG
CO2
ATP
CO2
Resumen
La lipólisis es estimulada por adrenalina, ↑AMP Glucagón, e inhibida por ↑ATP, Insulina, ↑Malonil- CoA
La lipólisis es una ruta catabólica que comprende la β-oxidación. La β-oxidación ocurre en órganos como Hígado y músculos pero no en el cerebro.
La β-oxidación ocurre en la mitocondria y necesita el transporte de AG activados por la carnitina y su producto es Acetil-CoA.
La β-oxidación utiliza enzimas secuenciales que catalizan cuatro pasos (Deshidrogenación, Hidratación, Deshidrogenación y Tiólisis) y FAD+ y NAD+ como aceptores de electrones.
El principal punto de regulación de la lipogénesis es la Acetil-CoA Carboxilasa. Allí la Adrenalina, el Glucagón y los AG inhiben la lipogénesis, mientras que el Citrato y la Insulina la estimulan.
La AG sintasa cataliza cuatro reacciones: Condensación, Reducción, Deshidratación y Reducción para la síntesis de AG.
El precursor de la Lipogénesis es el Acetil-CoA (transportado vía Citrato al citosol), el primer intermediario el Malonil- CoA y utiliza NADPH como donador de electrones.
Los cuerpos cetónicos se forman en situaciones de ayuno o inanición en el hígado, se distribuyen a los tejidos para convertirse en Acetil-CoA y ser oxidados vía ciclo de Krebs.
La lipogénesis ocurre en el citosol de células del hígado, tejido adiposo y glándula mamaria.
Bibliografía
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Responda verdadero o falso a las siguientes afirmaciones:
1. La entrada de AG a la mitocondria requiere carnitina como transportador.
2. La degradación de AG consume NADH + H+ y FADH2. 3. La β-oxidación de AG de cadena par produce Acetil CoA. 4. La β-oxidación es una ruta fundamental para el metabolismo energético
del cerebro. 5. La síntesis de AG ocurre en el citosol. 6. La síntesis de AG consume NADPH. 7. La síntesis de los ácidos grasos consume NAD+. 8. El ATP es un modulador alostérico positivo de la Acetil-CoA carbixilasa
y por lo tanto estimula la lipogénesis. 9. Altas concentraciones de Malonil-CoA en el citosol inhiben el pasaje de
AG activados a la mitocondria.
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