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• BOLILLA 7 (Ing. en Alim.):Metabolismo de lípidos. Digestión y absorción. Rol como nutrientes. Resíntesis intestinal de triglicéridos. Transporte de lípidos. Rol de las lipoproteínas. Composición química y funciones. Oxidación de ácidos grasos saturados. Carnitina. Activación, beta oxidación, distintas etapas. Oxidación de los ácidos grasos insaturados y con numero impar de átomos de carbono. Balance energético. Formación de cuerpos cetónicos. Oxidación peroxisómica de ácidos grasos. Biosíntesis de ácidos grasos saturados. Acido graso sintetasa. Regulación. Síntesis de ácidos grasos insaturados. Acidos grasos esenciales. Biosíntesis de triglicéridos y fosfoglicéridos. Síntesis de colesterol: Generalidades. El colesterol como precursor de otros compuestos de importancia biológica.
• BOLILLA 7 (Lic. en Biol. Molec.): METABOLISMO DE LIPIDOS. Biosíntesis de ácidos grados saturados. Complejo multienzimático: Acido graso sintetasa. Regulación hormonal. Requerimiento energético. Elongación de los ácidos grasos. Desaturación de ácidos grasos. Acidos grasos esenciales. Eicosanoides: Prostaglandinas. Tromboxanos. Leucotrienos. Precursores. Generalidades de la síntesis. Aspectos clínicos. Biosíntesis de triglicéridos y fosfoglicéridos: precursores y enzimas. Metabolismo de colesterol. Regulación. Excreción. Relación con procesos patológicos. Biosíntesis y degradación de ácidos biliares. Funciones. Aspectos clínicos. Integración del metabolismo de carbohidratos y lípidos.
QUIMICA BIOLOGICA Lic. en Biol. Molec. e Ing. en Alim.
ME
TA
BO
LIS
MO
IN
TE
RM
ED
IO
Conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en las células y tejidos.
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Ácidos biliares
Funciones de los lípidosFunciones de los lípidos
• Fuente de reserva energética (Triglicéridos)• Componentes de membranas (Fosfolípidos y
Colesterol)• Reguladores Biológicos (hormonas esteroideas)• Pigmentos (retinol, carotenos)• Cofactores (vitamina K)• Detergentes (ácidos biliares)• Transportadores (dolicoles)• Mensajeros celulares (eicosanoides, derivados de
fosfatidil inositol)• Ancladores de proteínas
QUIMICA BIOLOGICA Lic. en Biol. Molec. e Ing. en Alim.
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• Cuando la ingesta de lípidos supera las necesidades energéticas, el exceso se almacena como reserva en forma de TG.
• Los restos de Acetil-CoAAcetil-CoA provenientes de la β-oxidación y de la degradación de glucosa o de cadenas carbonadas de algunos aminoácidos, pueden utilizarse para sintetizar Acidos GrasosAcidos Grasos.
• Estos se incorporan al glicerolglicerol para ser almacenados como TriglicéridosTriglicéridos, o sintetizar FosfolípidosFosfolípidos.
• La síntesissíntesis de Ac. Grasos de hasta 16 C ocurre en el citosol citosol celular.
• La elongaciónelongación de Ac. Grasos preexistentes se realiza en el sistema microsomal del RE liso y, en menor medida, en las mitocondriasmitocondrias.
Relación entre el Metabolismo de los H. de C. y Relación entre el Metabolismo de los H. de C. y la Biosíntesis de Ácidos Grasosla Biosíntesis de Ácidos Grasos
CITOSOL
GLICOLISIS Sintesis de ácidos grasos
Carbohidratos
Piruvato
Piruvato
Cuerposcetónicos
cetogénesis
oxidación
MITOCONDRIA
Acetil-CoA Acetil-CoA
CitratoCitrato
Oxalacetato
Ácidos grasos
Acil-CoA
Acil- CarnitinaAcil-CoA
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SINTESIS DE NOVO DE ACIDOS GRASOSSINTESIS DE NOVO DE ACIDOS GRASOS
Los ac. grasos se sintetizan en el citosol a partir de acetil-CoA que se produce en la mitocondria por lo tanto es necesario que estos últimos sean transportados afuera de las mitocondrias.
Citrato liasa
Síntesis de ácidos grasos
Citrato sintasa
(CK)
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Etapas de la Síntesis de Ac. GrasosEtapas de la Síntesis de Ac. Grasos
Comprende:
I) Formación de malonil-CoA por la Acetil-CoA carboxilasa (ACC).
II) Reacciones catalizadas por el complejo multienzimático de la Ácido graso sintasa (AGS).
HCO3-
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I) Formación de malonil-CoAI) Formación de malonil-CoA
• Es una carboxilación que requiere HCO3- como
fuente de CO2.• Catalizada por Acetil-CoA carboxilasa que usa
biotina (vit B7) como coenzima.• Es el principal sitio de regulación de la síntesis
de Acs. Grasos.
Transcarboxilasa
Biotinacarboxilasa
Biotinacarboxilasa
Mecanismo de Reacción de la Mecanismo de Reacción de la Acetil-CoA carboxilasaAcetil-CoA carboxilasa
Transcarboxilasa
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II) Reacciones de la II) Reacciones de la Acido graso sintasa (AGS)Acido graso sintasa (AGS)
• Síntesis de ac. grasos de hasta 16 C.• La AGS esta formada por 2 subunidades, cada una
con 3 dominios:Dominio 1: ingreso de sustratos
y unidad de condensación. Contiene 3
enzimas:- Acetil
transferasa (AT)- Malonil
transferasa (MT)- Enzima
condensante (KS) con un resto de
cisteína (Cys-SH).Dominio 2: unidad de reducción.
Contiene 3 enzimas:
- Cetoacil reductasa (KR)
- Hidroxiacil deshidratasa (HD)
- Enoil reductasa (ER)
Posee la porción transportadora de acilos ACP.
Dominio 3: liberación de ácidos grasos. Posee la enzima:
- Tioesterasa o Deacilasa.
Una subunidad de AGS
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1- Transferencia de acetato.1- Transferencia de acetato.
Una molécula de Acetil-CoA ingresa y la Acetil transferasa (AT) transfiere el resto acetilo al sitio activo de la enzima condensante (KS) liberando la CoA-SH.
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2-Transferencia de malonilo.2-Transferencia de malonilo.
El Malonil-CoA formado en la reacción de la ACC, ingresa y se une al residuo de Fosfopanteteína de la Proteína Transportadora de Acilos (ACP) por acción de la Malonil transferasa (MT) liberando CoA-SH.
QUIMICA BIOLOGICA Lic. en Biol. Molec. e Ing. en Alim.3- Condensación de restos acetilo con malonilo3- Condensación de restos acetilo con malonilo
•El carboxilo libre del malonilo se separa como CO2.
•Se produce la unión de acetilo y malonilo catalizada por la enzima condensante (KS) para formar β-cetobutiril-ACP.
•Se libera el acetilo de la enzima condensante.
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4- Primera reducción (reducción del grupo ceto).4- Primera reducción (reducción del grupo ceto).
El β-cetobutiril-ACP formado se reduce a hidroxi-butiril-ACP por acción de la β-cetoacil-ACP reductasa (KR).Los H necesarios para las reducciones provienen de NADPH que se forma en la vía de las pentosas y, en menor cantidad, en la reacción catalizada por la enzima málica.
δ β α
β
QUIMICA BIOLOGICA Lic. en Biol. Molec. e Ing. en Alim.5- Deshidratación5- Deshidratación
Se pierde una molécula de agua para formar el Δ2-enoil-ACP, en la reacción catalizada por la 3-hidroxiacil-ACP deshidratasa (HD).
QUIMICA BIOLOGICA Lic. en Biol. Molec. e Ing. en Alim.6- Segunda reducción 6- Segunda reducción (saturación del enlace C-C)(saturación del enlace C-C)
El compuesto insaturado es hidrogenado por acción de la enoil-ACP reductasa (ER).Los H necesarios para la reduccion del doble enlace, provienen del NADPH que se genera en la vía de las pentosas y, en menor cantidad, por la enzima málica.
NADPH+H+
NADP+
Enoil-ACPreductasa
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7- Translocación7- Translocación
Butiril-EC
Malonil-CoA
La cadena en elongación unida al grupo fosfopanteteína de la ACP es translocada al residuo de cisteína de la enzima condensante (KS).
El grupo fosfopanteteína queda libre para la unión al siguiente malonilo, comenzando un nuevo ciclo de biosíntesis.
El ciclo se repite hasta llegar a Palmitoil-ACP (16 C).
Cisteína
Subunidad I4´Fosfo panteteína
Subunidad II
Esquema Complejo AGS en animalesEsquema Complejo AGS en animales
Enoil reductasa
HidratasaAcetil
Transacilasa
Cetoacil sintasa
Malonil Transacilasa
ACP
TioesterasaCetoacil reductasa
SH
4´Fosfo panteteína
SH
SH
Enoil reductasa
Cetoacil reductasa
Cetoacil sintasa
Acetil Transacilasa Malonil
Transacilasa
ACP
Tio
este
rasa
Hidratasa
Cisteína
SH
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Enzimacondensante
β-cetoacil-ACPreductasa
3-OH-acil-ACP deshidratasa
Enoil-ACP reductasa
Hexanoil-ACP
Malonil-CoA2do. ciclo
Palmitoil-ACP
5 Malonil-CoA3ro.- 7mo. cicloCCIITTOOSSOOLL
Tioesterasa o Deacilasa
Palmitato (16C) + ACP-SH
H2O
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Balance global de la síntesis de ácidos grasosBalance global de la síntesis de ácidos grasos
Para la síntesis del palmitato (C16) se requieren 7 ciclos de elongación y la reacción neta sería:
Acetil-CoA + 7 Malonil-CoA + 14 NADPH + 14 H+ →
Palmitato (16C) + 7 CO2 + 14 NADP+ + 8 CoA-SH + 6 H2O
Teniendo en cuenta la reacción previa de activación por la que tiene que pasar cada molécula de Acetil-CoA, a excepción de la primera,
7 Acetil-CoA + 7 CO2 + 7 ATP → 7 Malonil-CoA + 7 ADP + 7 Pi
El balance global será:
8 Acetil-CoA + 7 CO2 + 7 ATP + 14 NADPH + 14 H+ →
Palmitato (16C) + 8 CoA-SH + 7CO2 + 14 NADP+ 6 H2O + 7 ADP + 7 Pi
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REGULACION DE LA BIOSINTESIS DE ACS. GRASOSREGULACION DE LA BIOSINTESIS DE ACS. GRASOS
PP P
P P
P
ACC fosforiladamonomérica
(inactiva)
ACC desfosforiladapolimérica, filamentosa
(activa)
Quinasa
ATPADP
Fosfatasa
PiInsulina (+)
Glucagón y Adrenalina (+)
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- Regulacion de la ACC a nivel transcripcional (ADN-ARN)- Regulacion de la ACC a nivel transcripcional (ADN-ARN)
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 el acetil CoA que se produce en la degradación de dichos compuestos se utiliza para la síntesis.
• b) una dieta rica en ácidos grasos poliinsaturados (PUFAs) inhibe la síntesis de la ACC y disminuye la formación de ácidos grasos.
REGULACION DE LA BIOSINTESIS DE ACS. GRASOSREGULACION DE LA BIOSINTESIS DE ACS. GRASOS
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Síntesis de Síntesis de Acs. Grasos Acs. Grasos de cadena de cadena mmáás larga s larga (18C y m(18C y máás) y s) y de Acs. de Acs. Grasos Grasos insaturados.insaturados.
Desaturación
Desaturación
Desaturación
Desaturación
Desaturación
Desaturación
Elongación
Elongación
Elongación
(Solo en plantas)
(Solo en plantas)
Acidos grasos
esenciales
(palmitoil-CoA, 16C)
(estearoil-CoA, 18C)
Elongación de Acs. GrasosElongación de Acs. Grasos
- Sistema microsomal (RE liso)
Elongasa
Reductasa
Reductasa
Deshidratasa
Palmitato + CoA-SH Palmitoil-CoATioesterasa
deshidratasa
Elongación de Acs. GrasosElongación de Acs. Grasos
- Sistema mitocondrial
Síntesis de ácidos grasos insaturadosSíntesis de ácidos grasos insaturados
Δ9-desaturasa
- Sistema de transporte electrónico en la membrana del RE liso
C16 palmitoil-CoA C16 Δ9-palmitoleil-CoA
Síntesis de Síntesis de Acs. Grasos Acs. Grasos de cadena de cadena mmáás larga s larga (18C y m(18C y máás) y s) y de Acs. de Acs. Grasos Grasos insaturados.insaturados.
Desaturación
Desaturación
Desaturación
Desaturación
Desaturación
Desaturación
Elongación
Elongación
Elongación
(Solo en plantas)
(Solo en plantas)
Acidos grasos
esenciales
Funciones de los lípidosFunciones de los lípidos
• Fuente de reserva energética (Triglicéridos)• Componentes de membranas (Fosfolípidos y
Colesterol)• Reguladores Biológicos (hormonas esteroideas)• Pigmentos (retinol, carotenos)• Cofactores (vitamina K)• Detergentes (ácidos biliares)• Transportadores (dolicoles)• Mensajeros celulares (eicosanoides, derivados de
fosfatidil inositol)• Ancladores de proteínas
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Triglicéridos
Glicerofosfolípidos
Biosíntesis de triglicéridos Biosíntesis de triglicéridos ((Fraccion microsomal del RE liso)
GLUGLUVG
GLICEROLGLICEROLGQ
ATP ADP
(Tej. Adiposo, musculo)
(hígado, riñón,
intestino, gl. mamaria)
Ac. Fosfatidicofosfatasa
Acil transferasa
Unión del grupo de cabeza (serina, colina,
etanolamina, etc.)
Triacilglicerol
Glicerofosfolípido
Biosín
tesis d
e Trig
licérid
os
Biosín
tesis d
e Trig
licérid
os
Bibliografia Bibliografia
1- BLANCO A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 8a edic., Bs. As. (2007).2- LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008).3- Docentes de Química Biológica, “QUIMICA BIOLOGICA Orientada a Ciencias de los Alimentos”, Nueva Editorial Universitaria de la Universidad Nacional de San Luis.4- MURRAY R y col., “Bioquimica de Harper”, Ed. El Manual Moderno, 14º ed. (1997).
Bibliografía Complementaria
1- CAMPBELL Y FARREL, “Bioquimica”, Thomson Eds., 4ta. Ed., (2005).2- LIM M.Y., “ Lo esencial en Metabolismo y Nutrición”, Ed. Elsevier, 3ra. ed., Barcelona (2010).