Metabolismo de Lípidos Como se lleva a cabo la digestión y absorción de los lípidos? Los principales componentes lipídicos de la dieta son los triglicéridos, el colesterol y los fosfolípidos Los triglicéridos constituyen el aporte lipídico mayoritario (90%), en la dieta se habla simplemente de grasa saturada o insaturada en función del tipo de ácidos grasos que contengan esos trigliceroles Catabolismo • Para ser utilizados por los animales como fuente de energía, y de agua metabólica, por metabolismo oxidativo (catabolismo), los ácidos grasos procedentes de los triacilgliceroles de la dieta o de los almacenados en el tejido adiposo, o producido por algunos órganos METABOLITOS INTERMEDIARIOS DE CATABOLISMO Nutrientes productores de energía • CHOs • Grasas • Proteínas NAD+ NADP+ ADP + HPO4-2 FAD+ Catabolismo Productos finales poco energéticos • CO2 • H2O • NH3 NADH NADPH ATP FADH2 ENERGÍA QUÍMICA PAPEL DE ATP/ADP moneda de energía PAPEL DE NADH, NADPH, FADH2 (poder reductor) es fuente indirecta de energía y fuente de materia (H+ y e-) TRIGLICÉRIDO se hidroliza a glicerol y 3 ácidos grasos H H H H H H + • La glicerina procedente de la hidrólisis de las grasas se fosforila a expensas de una molécula de ATP para dar lugar a glicerol-fosfato, éste se oxida, cediendo sus electrones al NAD+ para transformarse en dihidroxiacetona-fosfato dihidroxiacetona-fosfato • se degrada a través de la glucolisis, • la ruta de degradación de la glicerina converge con las rutas del catabolismo de los azúcares NADH • en el plasma cede sus electrones a la cadena de transporte electrónico mitocondrial para producir ATP Segunda parte GRASA se hidroliza a glicerol y 3 ácidos grasos El catabolismo de las grasas continua con el catabolismo de los ácidos grasos y debe seguir los siguientes pasos: • Activación del ácido graso a su forma acil graso-CoA (acil CoA) • Entrada del acil-CoA en la mitocondria • ß-oxidación mitocondrial Activación • ACIDOS GRASOS se deben activar (reacción en que ácido carboxílico se convierte a tioéster) • acido graso + CoASH ATP acil-CoA graso + ADP, HPO4-2 Activación Como los ácidos grasos no son moléculas muy reactivas, para ser metabolizados se activan mediante la unión de coenzima A que produce la forma activada acil graso-CoA (o acil-CoA) • Este proceso está catalizado por acil-CoA sintetasas del retículo endoplásmico o de la membrana mitocondrial externa. • La acil-CoA sintetasa para ácidos grasos de cadena larga (ácido graso de cadena larga-CoA ligasa), una enzima que cataliza la formación de enlaces entre carbono y azufre por medio de la sigiuente reaccion: Ácido graso (de cadena larga) + ATP + CoA + H2O → → acil graso-CoA + AMP + 2Pi Entrada en la mitocondria de acil graso-CoA • La ß-oxidación de los ácidos grasos tiene lugar en la matriz mitocondrial, los ácidos grasos activados como acil graso-CoA atraviesan la membrana mitocondrial interna • Los ácidos grasos de más de diez carbonos necesitan la presencia de carnitina y de un sistema transportador: la translocasa acilcarnitina-carnitina, que lleva a cabo un proceso de antiporte: Translocación • Las carnitina aciltransferasas I y II están en las caras externa e interna de la membrana mitocondrial. En la cara interna, la carnitina aciltransferasa I cataliza la transferencia del residuo acilo del acil graso-CoA a la carnitina; la acil-carnitina entra en la mitocondria intercambiándose con una molécula de carnitina y en la matriz mitocondrial, la carnitina aciltransferasa II cataliza la reacción inversa para tener dentro de la mitocondria el acil graso-CoA • La carnitina aciltransferasa citosólica es inhibida por el malonil-CoA, el compuesto de partida para la síntesis de ácidos grasos y así se evita que los procesos de síntesis y degradación de los ácidos grasos se produzcan simultáneamente Beta oxidación el acil-CoA de ácido graso se convierte a acetil-CoA durtante una serie repetitiva de cuatro reacciones, eliminando dos carbonos del acetil-CoA al convertirlos en acetil-CoA (a) cada una de las cuatro reacciones se cataliza por medio de una enzima diferente (b) Ruta metabólica del ciclo de Krebs METABOLITOS INTERMEDIARIOS DE CATABOLISMO Y ANABOLISMO Nutrientes productores de energía • CHOs • Grasas • Proteínas Catabolismo PAPEL DE ATP/ADP moneda de energía PAPEL DE NADH, NADPH, FADH2 (poder reductor) es fuente indirecta de energia y fuente de materia (H+ y e-) Productos finales poco energéticos • CO2 • H2O • NH3 NAD+ NADP+ ADP + HPO4-2 FAD+ NADH NADPH ATP FADH2 ENERGÍA QUÍMICA Macromoléculas • Proteínas • Polisacáridos • Lípidos • Ácidos nucleicos Anabolismo Moléculas precursoras • Azúcares • Ácidos grasos • Bases nitrogenadas beta oxidación… en otras palabras: • En los pasos 1 y 2, a partir del ácido graso y ATP se forma acil-adenilato y se libera pirofosfato (PPi) • En los pasos 3 y 4, la coenzima A desplaza el AMP y se une al acilo mediante enlace tioéster para formar el acil graso-CoA • La acción de las pirofosfatasas que hidrolizan el PPi hace que el proceso sea irreversible Esta enzima actúa en el citosol tanto sobre ácidos grasos saturados como sobre insaturados y su especificidad puede variar • en el hígado actúa sobre ácidos grasos de 6 a 20 carbonos, mientras que en el cerebro muestra actividad con ácidos grasos de hasta 24 carbonos La activación de los ácidos grasos implica la rotura de dos enlaces "ricos en energía" por: • la hidrólisis del ATP a AMP y pirofosfato: ATP + H2O → AMP + PPi • la posterior hidrólisis del PPi: PPi + H2O → 2 Pi + 2 H+ lo que hace que se considere que en el proceso de activación se consuman dos ATP ß-oxidación mitocondrial de ácidos grasos saturados de cadena par • La ß-oxidación es un proceso del metabolismo aerobio • se trata de una ruta catabólica espiral en la que cada vez que se repite una secuencia de cuatro reacciones (oxidación, hidratación, oxidación y tiólisis), la cadena del ácido grasos se acorta en dos átomos de carbono, que salen en forma de acetil-coA • En acil graso-CoA solo hay un átomo de oxígeno, pero cada molécula de acetil-CoA tiene un grupo carbonilo (-CO-) por eso en cada serie de reacciones de la ß-oxidación se irá introduciendo un átomo de oxígeno • Es una oxidación en que la introducción del oxígeno tiene lugar en el carbono ß del ácido graso, ya que tradicionalmente se ha denominado carbono α al adyacente al grupo carboxilo • • • • Oxidación del acil graso-CoA a transΔ2enoil-CoA (nombre genérico para un ácido graso activado con un doble enlace trans en posición 2) por acción de una acil-CoA deshidrogenasa, una flavoenzima cuyo FAD se reduce a FADH2. Hidratación por incorporación de una molécula de agua al doble enlace entre los carbonos 2 y 3 catalizada por la enoil-CoA hidratasa (que solo actúa sobre dobles enlaces trans) para dar L-3-hidroxiacilCoA. Oxidación catalizada por la hidroxiacilCoA deshidrogenasa, con NAD+ como coenzima, que transforma el grupo hidroxilo en carbonilo y produce 3cetoacil-CoA y NADH + H+. Tiólisis entre los carbonos α y ß, catalizada por la tiolasa, que libera una molécula de acetil-CoA al tiempo que la entrada de coenzima A permite que se forme un acil graso-CoA con dos carbonos menos que el de partida. • El acil graso-CoA generado después de estas cuatro reacciones repetirá el proceso que tendrá lugar las veces necesarias para que al final todos los carbonos del ácido graso de partida salgan en forma de acetil-CoA. • Las moléculas de acetil-CoA generadas pueden proseguir el metabolismo oxidativo entrando al ciclo de Krebs. • FADH2 y NADH + H+ cederán los electrones recogidos en la oxidación del ácido graso a la cadena de transporte electrónico mitocondrial. ß-oxidación del ácido palmítico: balance Reacción global de una serie de ß-oxidación para el ácido palmítico (16:0) activado: • Palmitoil-CoA + FAD + H2O + NAD++ CoA → miristoil-CoA + FADH2 + NADH + H+ + acetil-CoA • El miristoil-CoA (14:0) sigue otra secuencia de ß-oxidación y así sucesivamente hasta que todos los carbonos del ácido graso de partida hayan salido en forma de acetil-CoA. El total del nº de series de ß-oxidación es: • (nº de carbonos/2) - 1 Para el palmitoil-CoA habrá 7 series de ß-oxidación con la siguiente reacción global: • Palmitoil-CoA + 7 FAD + 7 H2O + 7 NAD++ 7 CoA → • 8 acetil-CoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+ • La finalidad de la ß-oxidación es producir energía y en el proceso también se genera agua metabólica. Producción de ATP en la oxidación del ácido palmítico En relación con la producción de ATP, el catabolismo del ácido palmítico implica los siguientes procesos: Activación: • Ácido palmítico + ATP + CoA + H2O → • palmitoil-CoA + AMP + 2Pi • Se consume el equivalente a 2 ATP ß-oxidación del palmitoil-CoA: • Palmitoil-CoA + 7 FAD + 7 H2O + 7 NAD++ 7 CoA → • 8 acetil-CoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+ Ciclo de Krebs (para la oxidación del acetil-CoA) cuya reacción global es: • Acetil-CoA + 2 H2O + 3 NAD++ GDP + Pi + FAD → • 2 CO2 + CoA + 3 NADH + 3 H+ + GTP + FADH2 Fosforilación oxidativa • Los equivalentes de reducción en forma de NADH + H+ y FADH2 (de la ß-oxidación y el ciclo de Krebs) ceden sus electrones a la cadena de transporte electrónico mitocondrial para volver a sus formas oxidadas; estos electrones acaban llegando al oxígeno, que se reduce a agua. • En el paso de electrones a través de los complejos de la cadena de transporte electrónico, en la membrana mitocondrial interna, se produce un bombeo de protones hacia el espacio intermembranal; esos protones vuelven al interior de la mitocondria por la ATP sintasa que introduce protones en la matriz mitocondrial a favor del gradiente y acopla la energía de ese gradiente a la síntesis de ATP. Mediante este proceso, la cesión de un par de electrones a la cadena de transporte forma: • 2.5 ATP a partir de NADH + H+ • 1.5 ATP a partir de FADH2 • Producción total de ATP del catabolismo oxidativo de un mol de ácido palmítico Fuentes • http://biomodel.uah.es/model2/lip/inicio.htm Rutas metabólicas • http://es.slideshare.net/atavizon/rutasmetabolicas?next_slideshow=1 • http://es.slideshare.net/luisandrade7545/rep aso-e-integracion-de-rutas-metabolicas