21. triacilgliceroles, fosfolipidos, biosintesis de acidos grasos.

Síntesis de Triacilgliceroles


• Los ácidos grasos obtenidos de la dieta o de síntesis a partir de glucosa, son convertidos en triacilgliceroles (triglicéridos) para su transporte a los tejidos y su almacenamiento bajo esta forma (de triglicéridos) en las células para su futuro uso, primariamente en los adipocitos o el tejido adiposo.

• Constituyen moléculas de glicerol unidas por esterificacion a tres ácidos grasos.


• Estos ácidos grasos son predominantemente saturados.

• La conversión requiere de la ACILACION de los tres grupos HIDROXILO del GLICEROL.

• El proceso es diferente en el tejido adiposo del resto de tejidos.


• Los adipocitos no poseen glicerol kinasa, por lo tanto, la dihidroxiacetonafosfato (DHAP) producida durante la glicolisis es el precursor para la síntesis de triacilgliceroles en el tejido adiposo.

• El elemento mayor de construcción para la síntesis de triglicéridos en tejidos que no sean tejido adiposo, es el GLICEROL.


• Esto significa que los adipocitos deben tener glucosa para oxidar, de manera tal que puedan almacenar ácidos grasos bajo la forma de triacilgliceroles.

• DHAP puede tambien servir como un importante precursor para la sintesis de triacilgliceroles en tejidos diferentes al tej.adiposo, pero lo hace en cantidad mucho menor que el glicerol.


• El glicerol constituye la columna vertebral de los triacilgliceroles y requiere ser ACTIVADO

• Es activado por fosforilacion en la posicion C.3 por la glicerol kinasa.

• La utilizacion de la DHAP para ser la columna vertebral de la sintesis es llevada a cabo por accion de glicerol-3-fosfato dehidrogenasa, reaccion que requiere de NADH.


• Los acidos grasos para ser incorporados al glicerol, tambien deben ser activados a acil-CoAs por accion de la acil-CoA sintetasa.

• Dos moleculas de Acil-CoA son esterificadas al glicerol 3 fosfato, para llegar a 1,2 diacilglicerol fosfato (comunmente llamado acido fosfatidico).

Síntesis de Triacilgliceroles• Activación delos ac. grasos (detalle):CH3-(CH2)14-COO- + CoASH + ATP

CH3-(CH2)14-C-S-CoA + AMP + PPi O

• La formación del CoA-Tioester es catalizada por ACILCoA-SINTETASA en una reacción que requiere ATP.

• La hidrólisis del pirofosfato hace la reacción irreversible.

Síntesis de Triacilgliceroles• Acilación del glicerol:• Hay dos rutas para la acilación del primer hidroxilo del

glicerol....o la DHAP....HO-CH2-C-CH2-O-PO3

-2 (DHAP) + OCH3-(CH2)14-C-S0CoA (Palmitoil-CoA) OCH2-C-CH2-O-PO3

-2

O OC-(CH2)14-CH3

O

CH2-CH-CH2-O-PO3-2

O OH

C-(CH2)14-CH3

OLa reacción inicial es seguida por una reducción, con NADPH como un aceptor de electrones, formándoseLYSOFOSFATIDATO.El ac. graso preferencialmente introducido es saturado.

NADPH

NADPH

La segunda ruta provee del mismo producto y muestra la misma preferencia por ac. Grasos saturados, pero el orden de las reacciones es diferente.

Ocurre primero una reducción del DHAP a Glicerol 3 fosfato antes de la acilación del carbono 1.

La segunda acilación se produce con un ac. Graso insaturado, (acil CoA tioester) que se introduce en la posición del segundo hidroxilo.(Excepto en la glándula mamaria que introduce ac. Graso saturado)

La tercera acilación es precedida del retiro del P por una fosfatasa,seguida de la introducción de un Ac. Graso saturado o insaturado.


• El grupo fosfato es removido por accion de la fosfatasa del acido fosfatidico, para llegar a 1,2-diacilglicerol, que es recien el sustrato para la adicion de un tercer acido graso.

• Los monoacilgliceroles intestinales, derivados de la hidrólisis de las grasas dietarias, pueden tambien servir como sustratos para la sintesis de 1,2-diacilgliceroles.

(1-2 diacilglicerol-P)

(dihidroxiacetona-P)TEJIDO ADIPOSO GLICEROL

(Glicerolkinasa)ATP

ALMACENAMIENTO

• La esterificación de ac grasos al glicerol para formar triacilglicerol, en el tejido adiposo, depende del metabolismo de H de C. .....(DHAP y Glicerol 3 P )

• En el tej. adiposo no hay Glicerol Kinasa.• La única fuente de Glic. 3 P es la DHAP

formada durante la glicólisis.• El ingreso de la glucosa al adipocito es un

proceso dependiente de INSULINA.

LIPOLISIS

• El principal deposito de combustible en humanos es la grasa en los adipocitos.

• El TG es menos denso que el agua y provee una forma concentrada de combustible.

• Como es insoluble en agua, no presenta problemas osmóticos.

• Durante el ayuno, proveen a la circulación de FFA. Que representa la movilización de los depósitos por acción de la LIPOLISIS.

LIPOLISIS

• Es la hidrólisis de los TG a glicerol libre y FFA y el abandono del adipocito.

• Los FFA son usados en la mayoría de tejidos, excepto cerebro, para producir energía o fuente de Carbón para biosíntesis.

• El glicerol es transportado al hígado siendo sustrato de la gluconeogénesis.

ENZIMAS DE LA LIPOLISIS

• TG......• TG lipasa (hormono sensible)• Diacilglicerol + FFA…..• Diacilglicerol lipasa…..• Monoacilglicerol + FFA…..• Monoacilglicerol lipasa….• Glicerol + FFA.

ENZIMAS DE LA LIPOLISIS• La lipasa hormono sensible es activada por

modificación covalente.• En la que la fosforilación de la lipasa por

AMPc dependiente de protein kinasa,la activa.• Epinefrina: Activa al adenilatociclasa e inicia

el proceso.• Insulina:Inhibe el proceso.(reduce el AMPc y

por incremento de la DHAP y Glicerol.)

LIPOLISIS EN OTROS TEJIDOS

• Aunque los adipocitos son los principales depósitos de TG, otros tejidos incluyendo Músculo, e hígado, almacenan pequeñas cantidades de TG en forma de gotas de lípido intracelular, para su propio uso.

• Están sometidos para su hidrólisis a los mismos estímulos e inhibiciones que el adipocito.

Fosfolípidos

Fosfolípidos• Los fosfolipidos son sintetizados por

esterificacion de un alcohol al fosfato del acido fosfatidico (1,2-diacilglicerol 3-fosfato).

• La mayor parte de los fosfolipidos tienen un acido graso saturado en C-1 y un insaturado en C-2 de la columna vertebral de glicerol.

Fosfolípidos• Los alcoholes mas comunmente

agregados son serina, etanolamina y colina , los que contienen ademas nitrogeno que puede ser positivamente cargado mientras que glicerol e inositol no se cargan.

Síntesis de Fosfolípidos

• Los fosfolipidospueden ser sintetizados por dos mecanismos.

• Uno usa un CDP-cabeza polar activada para ligarse al fosfato del acido fosfatidico.

• El otro usa CDP- 1,2-diacilglicerol activado y un grupo de cabeza polar inactivado.

Síntesis de FosfolípidosFosfatidilcolina (PC)

• Esta clase de fosfolipido se llama tambien LECITINA.

• Contienen primariamente ac palmitico o estearico en C1 y primariamente oleico, linoleico o linolenico en C2. La lecitina dipalmitoil-lecitina, es un componente del surfactante pulmonar.

Phosphatidylcholine (PC)

Fosfatidiletanolamina (PE)

• Contienen primariamente ac palmitico o estearico en C1 y una cadena larga de un ac graso insaturado en C2 (Ej. 18:2, 20:4 y 22:6) .

• La síntesis puede ocurrir por dos caminos. El primero requiere que la etanolamina sea activada por fosforilacion y luego acoplada a CDP. La etanolamina es luego transferida desde la CDP-etanolamina al ac fosfatidico para formar la PE. La según forma incluye la descarboxilación de la PS.

Phosphatidylethanolamine (PE)

Fosfatidilserina (PS)

• Fosfatidilserina porta una carga neta de -1 a pH fisiológico y esta compuesta de ac grasos similares a los de PE.

• La via para la síntesis de PS compromete una reacción de intercambio de serina por etanolamina en la PE. Este intercambio ocurre cuando PE esta en la bicapa de lipidos de la membrana. Tal como esta indicado antes, PS puede servir como una fuente de PE a través de una reacción de descarboxilacion.

Phosphatidylserine (PS)

Fosfatidilinositol (PI)• Esta molécula contiene casi exclusivamente ac

estearico en el C1 y araquidonico en C2. Los fosfatidilinositoles compuestos exclusivamente por inositol no fosforilado, exhiben una carga neta de -1 a pH fisiológico. Estas moléculas existen en las membranas con varios niveles de fosfatos esterificados al grupo hidroxilo del inositol.. Las moléculas con inositol fosforilado, son llamadas poli-fosfoinositidos. Los poli-fosfoinositidos, son importantes transductores intracelulares de señales que parten de la membrana plasmática.

Phosphatidylinositol (PI)

Fosfatidilglicerol (PG)• Fosfatidilglicerol muestra una carga neta de -1 a

pH fisiológico Estas moléculas son encontradas en altas concentraciones en las membranas mitocondriales y como componente del surfactante pulmonar.

• Es también un precursor para la síntesis de cardiolipinas.

• PG es sintetizado a partir de CDP-diacilglicerol y glicerol 3 (P) . El rol vital de PG es servir como precursor de la síntesis de difosfatidilglicerol (DPGs).

Phosphatidylglycerol (PG)

Difosfatidilglicerol (DPG)

• Estas moléculas son muy acidicas, exhibiendo una carga neta de -2 a pH fisiológico

• Son encontradas primariamente en la membrana interna mitocondrial y también como componente del surfactante pulmonar.

• Una clase importante de DPG es la CARDIOLIPINA , estas son sintetizadas por condensación de CDP-diacilglicerol con PG.

Diphosphatidylglycerol (DPG)

• La distribución de los ac grasos en los C1 y C2, del glicerol dentro de los fosfolipidos esta continuamente en flujo, permitiendo la permanente remodelación y degradación del fosfolipido, la que ocurre mientras el fosfolipido se encuentra en las membranas. La degradación de los fosfolipidos se produce por acción de las Fosfolipasas.

Beta oxidación de Acidos Grasos

Generalidades• Los ácidos grasos son fuente

importante de energía para tejidos como corazón, músculo esquelético, riñón e hígado.

• En 1904 Franz Knoop describe la oxidación de los ácidos grasos.

• En 1950 E. Kennedy y A. Lenhinger describen la activación de los ácidos grasos.

Albert L. Lehninger

http://www.medicalarchives.jhmi.edu/portlarg/lehningr.jpg

Generalidades

• La oxidación de ácidos grasos es la vía central de aporte de energía en los animales, muchos protistas y bacterias. El proceso ocurre en la mitocondria.

• Las grasas proveen 9 Cal/g al degradarse por la beta oxidación y el ciclo de Krebs, mientras que los carbohidratos producen 4 Cal/g por la glicólisis y el ciclo de Krebs.

Generalidades

Etapas del proceso de aprovechamiento energético de los ácidos grasos:1.movilización de los ácidos grasos desde

los tejidos de reserva2.activación de ácidos grasos : acil CoA3.ingreso de los Acil CoA al interior

mitocondrial4.Beta oxidación5.Aprovechamiento energético

1a etapa: movilización de los ácidos grasos

• El proceso es iniciado por una lipasa sensible a las hormonas que remueve el primer ácido graso del C 1 o del carbono 3. Otras lipasas se encargan de hidrolizar tanto al di como al monoglicérido.

• La lipasa sensible a las hormonas es activada por el AMPc dependiente del glucagon o de la adrenalina.

Glucagon

ATP AMPc

Proteínkinasa (inac) Proteínkinasa(act)

Lipasa (activa) Lipasa (inactiva)

Fosfatasa

TG

DG

AG

Los ácidos grasos son movilizados mediante su unión con la albúmina, a razón de 0,5 a 1,5 moles de ácido graso por molécula de albúmina. Cerebro, eritrocitos y médula adrenal no usan los ácidos grasos para fines energéticos.

El ácido graso difunde a través de la membrana celular y es captado por una proteína captadora de ácido graso o FABP ( Fatty Acid Binding Protein).

2da etapa : activación del ácido graso

2da etapa : activación del ácido graso• Al igual que los carbohidratos que deben ser fosforilados para su metabolismo, en

la oxidación de los ácidos grasos estos deben ser activados en una reacción de acilación por una tiokinasa en presencia de ATP y unirse a la coenzima A para formar Acil CoA.

CH3-CH2-(CH2)12-CH2-COOHCoA ATP

Tiokinasao Acil CoAsintetasa

CH3-CH2-(CH2)12-CH2-CO~S-CoA

Ácido palmítico Palmitil CoA

3a. Etapa: ingreso del acil CoA a la mitocondria

• Los Acil CoA no pueden atravesar la membrana interna mitocondrial. Para hacerlo deben ser auxiliados con dos enzimas CAT-1 y CAT-2 Carnitina Acil Transferasas, carnitina y un transportador de ella.

• Acil CoA y carnitina, se unen en el espacio intermembranoso donde la enzima CAT-1, realiza la transferencia formándose acil carnitina. Compuesto que atraviesa la membrana interna mediante el transportador, y una 2da. enzima, la CAT-2 en la matriz mitocondrial libera el acil CoA y a la carnitina que abandona la matriz mitocondrial.

Control de la Beta oxidación • El malonil CoA inhibe a la CAT-

1 Carnitina acil transferasa 1 impidiendo el ingreso del ác. graso a la mitocondria y por tanto la B- oxidación.

• Luego, los ácidos grasos producidos durante la síntesis no pueden ser metabolizados en la misma célula.

• La deficiencia congénita de CAT en el músculo, lo incapacita para usar grasas como combustible.

• Glucagon e insulina afectan la síntesis de ácidos Grasos.

AGL VLDL

AGL

Acil CoA

CAT

Acetil CoA

Beta oxidación

Acetil CoA

Malonil CoA

Acido graso

Acetil CoAcarboxilasa

-

-glucagon

insulina+

4ta etapa: Beta oxidación (I)

• 1er. paso: elimina- ción de dos H de los C alfa y beta. La coenzima contiene FAD que trasmite los electrones a la cadena respiratoria

• 2do. Paso: ingresa una molécula de agua que satura el doble enlace.

SCoACOCHCHCHCH n 2223 )(Acil CoA FAD

FADH2

Acil CoAdeshidrogenasa

SCoACOCHCHCHCH n )( 23Enoil CoA

H2O

SCoACOCHCHOHCHCH n 223 )(

3 hidroxiacil CoA

Enoil CoAHidratasa

Beta oxidación (II)

• El hidroxiacil es oxidado por una deshidrogenasa que tiene como coenzima NAD formándose un compuesto cetónico.

• Finalmente una tiolasa rompe la unidad en la unión 2,3 produciendo suficiente energía para unir una coenzima A más.

SCoACOCHCHOHCHCH n 223 )(

3 hidroxiacil CoANAD

NADH+H+

Hidroxiacil CoADehidrogenasa

SCoACOCHCOCHCH n 223 )(

CoA

Cetoacil CoACetoacil CoAtiolasa

SCoACOCHCH n )( 23 + SCoACOCH 3

Acil CoA (2C menos) Acetil CoA

5ta etapa: aprovechamiento energético• Desde palmítico(C16 PM 256) hasta 8 acetil

CoA: 7 NADH que ingresan a la cadena respiratoria : 21 ATP 7 FADH2 que ingresan a la cadena respiratoria : 14 ATP• Los 8 acetil CoA ingresan al ciclo de Krebs, por

12 ATP cada uno : 96ATP• Total de energía por 1 MOL de ácido palmítico: 131 ATP• Esto es aproximadamente 0,50 ATP por g de grasa

131 /256 = 0,5 ATP por g de grasa • En el caso de los azúcares 0,21 ATP por g de glucosa 38/180 = 0,21 ATP por g de glucosa

Biosíntesis de ácidos grasos

– Regulación.– Alargamiento de la cadena de los ácidos grasos:

elongasas.– Desaturación de los ácidos grasos: desaturasas.

Biosíntesis de ácidos grasos• Al igual que el proceso gluconeogénesis es en cierta forma

inverso a la glicólisis, el de la síntesis de ácidos grasos es relativamente inverso a la Beta oxidación de los mismos.

• La síntesis de los ácidos grasos es citosólica y la beta oxidación es mitocondrial.

• El sistema de alargamiento de la cadena del ácido graso se produce en el retículo endoplasmático.

• De todos los tejidos, hígado y tejido adiposo son los más importantes en la síntesis de ácidos grasos, aunque también ocurre en riñón, glándula mamaria, pulmón y encéfalo.

Ácidos grasos: ingesta o síntesisÁcido graso Estructura Origen Acético 2:O del metab.de glucosaPropiónico 3:O de ácidos grasos ramificadosButírico 4:O de la leche y la mantequillaCáprico 10:O el mayor ác.graso de la lechePalmítico 16:O síntesis interna e ingestaEsteárico 18:O síntesis interna e ingestaOleico 18:l síntesis interna e ingestaLinoleico l8:2 ingesta esencialLinolénico l8:3 ingesta esencial o derivado linoleicoAraquidónico 2O:4 igual linolénico y precursor de eicosanoides

Síntesis de ácidos grasos : esquema general

• El proceso consiste en el alargamiento de una cadena hidro-carbonada , mediante grupos malonil CoA que se unen al acetil CoA a través del grupo carboxilo de este último.

• El proceso requiere de una molécula de ATP por unión, dos moléculas de NADPH y agua.

• Así, para el ácido palmítico o hexadecanoico de 16 carbonos, la reacción completa es la siguiente:

NADPPiADPCoApalmíticoácidoOHHNADPHATPAcetilCoA

14778.141478 2

Etapas del proceso...

Acumulación de sustratos en el compartimiento adecuado.

Síntesis de ácido palmítico en el citosol.Elongación o insaturación del palmítico para

formar otro ácido graso, en el retículo endoplasmático

1a. etapa : sustratos

• Se require acetil CoA, malonil CoA, y NADPH. Los dos carbonos iniciales son del acetil CoA y permanecen como los carbonos omega del ácido graso.

• Los restantes carbonos provienen del malonil CoA, por lo que otros acetil CoA deben transformarse constantemente en malonil para participar de la síntesis.

• La vía es reductiva por lo que necesita presencia de NADPH en el medio.

• El acetil CoA es intramitocondrial y no puede escapar al citosol donde se encuentra la síntesis de ácidos grasos. Para lograrlo debe transformarse en ác. cítrico y luego liberar acetil CoA en la lanzadera del citrato.

Lanzadera de citrato......

mitocondriaglucosa

piruvato piruvato

acetil CoA

oxal acetato

citrato citrato

acetil CoAOAA

malato

piruvatoácidograso

citratoliasa

De dónde proviene el NADPH ?

• El NADPH proviene de la vía de las pentosas o de la transformación en el citosol de oxalacetato en piruvato, para su ingreso a la mitocondria.

2. COpiruvatomalatoooxalacetat málicaenzimamalatoDH

NADH NAD NADP NADPH

¿Y el malonil CoA...?

• El malonil CoA proviene de la carboxilación del acetil CoA, reacción catalizada por acetil CoA carboxilasa.

• Requiere biotina, bicarbonato y ATP como sustratos. Algo de energía del ATP persiste en la unión C~C y sirve para alargamiento posible de la cadena

PiADPSCoACOCHOOCATPHCOSCoACOCH acarboxilasacetilCoA

~~~

2

.33

Malonil CoA

biotina

2da. etapa: síntesis del ácido palmítico

• La síntesis del ácido graso la lleva a cabo la sin-tetasa del ácido graso, complejo multienzimático.

• Cada nueva adición de dos carbonos requiere de un malonil CoA y libera una molécula de CO2. La ruptura del enlace C~C proporciona la energía necesaria para unir los dos carbonos.

OHCoANADPCOpalmíticoácido

HNADPHCoAmalonilCoAacetil soacdeletasas

22

gra...int

68147.714~7~

Síntesis inicial...

• El proceso lo realiza el complejo multienzimático sintetasa que contiene 7 enzimas y necesita el auxilio de un transportador proteíco ACP (acyl carrier protein).

• Al final del 1er. ciclo la ACP transfiere el ác. graso a la enzima condensante.

• El paso inicial es la sustitución de la coenzima A del acetilo y del malonil por la enzima condensante (CNZ) y la proteína transportadora (ACP).

Etapas del proceso...CH3-CO~S- HOOC-CH2-~S-CNZ ACP

HS- CNZ CO2

CH3-CO-CH2-CO-S-ACP

Acetil CoA Malonil CoA

Acetoacetil ACPNADPH+H

CH3-CHOH-CH2-CO-S-ACPBhidroxibutiril ACP

H2O

CH3-CH=CH-CO-S-ACPCrotonil ACP NADPH+H

CH3-CH2-CH2-CO-S-ACPButiril ACP

ACP

CNZ

Secuencias de elongación

• Acetil CoA+ malonil CoA = butírico (4)• Butírico + malonil CoA= caproico (6)• Caproico + malonil CoA = caprílico (8)• Caprílico + malonil CoA = cáprico (10)• Cáprico + malonil CoA = láurico (12)• Láurico + malonil CoA = mirístico (14)• Mirístico + malonil CoA= palmítico(16)

El palmítico puede formar palmitoil CoA.

3a.etapa : modificación del palmítico

• Elongación: dos sistemas existen en el humano: mitocondrial y microsomal– Mitocondrial. Usa acetil CoA y tanto NADH como NADPH

para la unión de 2C.– Microsomal. Usa malonil CoA y NADPH para unión de 2C.

• Insaturación: la producen enzimas microsomales llamadas desaturasas.– La inserción de un doble enlace requiere oxígeno, NADPH, y tres

tipos de sub unidad en la enzima.– Tiene dos etapas, ingreso de hidroxilo y eliminación de agua con

formación del doble enlace.

Regulación de la síntesis. • Regulación alostérica. La acetil CoA carboxilasa es estimulada en

presencia de citrato e inhibida en presencia de palmitoil CoA

• Regulación covalente. La misma acetil CoA carbohilasa es activada por la insulina a través de la carboxilasa fosfatasa.

Acetil CoA carboxilasa

inactiva

Acetil CoA carboxilasa

activa

Citrato (+)

Palmitoil CoA(-)

Acet.carbox.activa Acet.carbox.inactivaP

kinasa

fosfatasa

AMCc-glucagon

insulina

RESUMEN

Carnitina y enzimas CAT-1 y CAT-2

Acido graso Acil CoA CoA

Acil CoASintetasa CAT1

carnitina acilcarnitina

translocasa

CAT2

CoAAcilCoAB oxidación

Mitocondria:Memb.externa

Mitocondria:

Memb.interna

Matrizmitocondrial

21. triacilgliceroles, fosfolipidos, biosintesis de acidos grasos.

Science

Transcript of 21. triacilgliceroles, fosfolipidos, biosintesis de acidos grasos.