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Metabolismo de Lípidos: Ácidos Grasos, Beta-Oxidación y Síntesis
Lípidos: Funciones y Clasificación
Combustibles y lípidos de reserva: encontramos los ácidos grasos y los triacilgliceroles.
Componentes de membranas: son moléculas anfipáticas (tienen una parte polar y otra apolar), y encontramos los fosfoglicéridos (glicerofosfolípidos), esfingolípidos y colesterol.
Lípidos con funciones especiales: icosanoides (derivados del ácido araquidónico, 20C, tienen una función de señalización), isoprenoides (derivados del isopreno, 5C, con funciones muy diversas), vitaminas liposolubles (A, D, E y K), derivados del colesterol como los ácidos biliares (digestión de grasas) o las hormonas esteroideas.
Ácidos Grasos
Los ácidos grasos pueden ser:
Saturados
Tienen enlaces simples y los carbonos tienen un movimiento libre. Al tener únicamente enlaces simples, presentan libertad de giro y adoptan una estructura lineal estirada.
Insaturados
Presentan mínimo un doble enlace y siempre está en configuración cis (los dos hidrógenos en un mismo lado), por lo que la cadena estará flexionada (forma un codo) dado que los dobles enlaces no permiten la completa libertad de giro. Tienen una temperatura de fusión menor. En función del número de dobles enlaces que presenta la molécula, los clasificamos en:
- Monoinsaturados
- Poliinsaturados
Nomenclatura de los Ácidos Grasos (AG)
Se les nombra por el número de carbonos, seguido de dos puntos y el número de instauraciones (enlaces dobles). Los ácidos grasos más abundantes tienen un número par de carbonos en su cadena, que suele tener de 12 a 24 C y sin ramificaciones. Configuración cis (los trans parecen saturados).
Si hay dobles enlaces, se debe indicar la posición mediante una letra delta y un superíndice indicando el primer carbono que participa en la instauración.
Siempre se empieza contando por el primer carbono, el que lleva el grupo funcional dado que, como en todas las moléculas orgánicas, el C1 representa el carbono más oxidado. También se le puede dar a cada carbono una letra griega, pero en este caso se empieza por el carbono 2 (el primer carbono sin grupo funcional; C2 es α, C3 es β… Cn (último) siempre será ω). Por ende, si hablamos de los ácidos omega, el número siempre se referirá al carbono empezando a contar por el último.
AG esenciales:
Ácido linoleico (*) Ácido α-linolénico (*)
Ácido araquidónico como precursor de compuestos activos.
Es muy importante recordar que el ácido graso en sí
no se puede utilizar para sintetizar glucosa, sino que solamente el glicerol es precursor gluconeogénico (el acetil-CoA de la oxidación de los ácidos grasos entra al ciclo de Krebs, pero no se puede utilizar para la gluconeogénesis).
Las sales biliares son moléculas anfipáticas y derivan del colesterol; actúan como emulsionantes y como potentes detergentes. Las micelas son microgotas de grasa con sales biliares.
El quilomicrón tiene: Apo B-48, que le confiere estabilidad estructural, y Apo C-II, que activa a la lipoproteína lipasa.
Los ácidos grasos libres unidos a la albúmina entran a los tejidos en CD36 o scavenger B3 SR-B· o SCARB3.
Los AG entran las células por el transportador CD36, y nada más entrar son activados en el citosol cerca de la membrana mitocondrial externa con CoA para formar acil-CoA (enzima acil-CoA sintetasa esterificación, se gasta 1 ATP para dar lugar AMP y PPi (que se degrada a 2Pi)).
Dentro de la célula no encontramos ácidos grasos libres. La posterior entrada a la mitocondria está regulada por la Carnitina derivado de Lys (a diferencia de la activación), y allí tendrá lugar la oxidación de los ácidos grasos hasta acetil-CoA, la beta oxidación. De la beta oxidación obtendremos poder reductor y acetil-CoA.
CPTI en membrana mitocondrial interna y obtenemos acil-Carnitina que va a la matriz mitocondrial y lleva carnitina al citosol.
Dentro de la membrana mitocondrial interna, la CPTII hidroliza el éster acil-carnitina para dar lugar a acil-CoA y la carnitina.
Malonil-CoA (propulsa síntesis AG) que se forma por la acetil-CoA carboxilasa y inhibe CPTI.
β-OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
Fase I: se oxida el carbono beta, generando fragmentos de 2 carbonos en forma de acetil-CoA. Se desprende NADH y FADH2.
Fase II: acetil-CoA se oxida a CO2 en el ciclo de Krebs. Se obtiene poder reductor.
Fase III: el NADH y el FADH2, ya provengan de la beta oxidación (fase I) o del CK (fase II) van a parar a la fosforilación oxidativa. Los electrones de las oxidaciones pasan al O2, generando la energía necesaria para la síntesis de ATP mediante la ATP sintasa.
Cada ciclo de β-oxidación consta de 4 reacciones: entra un acil-CoA y pierde dos carbonos en forma de acetil-CoA (esto mismo se repite hasta que quedan 4 carbonos, que se escindirán en un solo ciclo). Pag67
- Acil coA DH : trans i FADH2
- Enoil CoA hidratasa: C α reducido y β oxidado
- β-hidroxiacil-CoA DH: C β más oxidado, de NAD+ a NADH
- Acil-CoA aciltransferasa
Cada ciclo: poder reductor 1 NADH, 1 FADH2, 1 AcetilCoA y 1 AcilCoA en 2C menos.
20 C – ac araquidónico 18:0 estearato 18:1 Δ9 oleato 18:2 Δ9,12 linoleato 16:0 palmítico 16:1 Δ9 palmitoleico 18:2 linoleico* 18:3 α-linolénico* 20:4 ac araquidónico
El C de los AG + reducido que CH (hidratados y proteínas)
AG no puede sintetizar glucosa, solo el glicerol.
Sales biliares: anfipáticas, derivan del colesterol.
Quilomicrones (lipoproteínas intestinales): TAG, colesterol y ésteres de colesterol, ApoB48 (estabilidad), ApoCII (lipoproteína lipasa).
AYUNO adrenalina y glucagón, aumenta la actividad de la adenilato ciclasa, Gas y quinasa PKA que fosforila perilipina y HSL y lipasa TAG. CD36 y SCARB3.
AG a la célula por CD36, activados en coenzima A, Acil-coA y después se regula la entrada a la mitocondria por β-oxidación y Acetil-coA.
Es regulada por Carnitina (Lys) CPTI y II. Malonil-coA (síntesis AG) inhibe CPTI.
Gluconeogénesis activa, piruvato carboxilasa y PEPCK activa, PDH inactiva. Hay β-oxidación, CK lento, mucho acetil-CoA.
Preguntas y Respuestas sobre Metabolismo de Lípidos
1. Hidrólisis de TAG en adipocitos en ayuno
- Se fosforila perilipina y HLS.
- AG liberados se unen a la albúmina y se transportan a otros tejidos.
- HLS hidroliza diacilglicerol dando lugar a monoacilglicerol + AG libre.
2. AG 18:1 (Δ^9)
- Monoinsaturado.
- Punto de fusión.
3. Beta-oxidación AG saturado 20 C
- 1 FADH2 y 1 NADH + H+ /ciclo.
4. Cuerpos cetónicos en ayuno
- Beta-hidroxibutirato puede ser metabolizado en el músculo dando 2 Acetil-CoA.
- En sangre, la [beta-hidroxibutirato] > [acetoacetato].
5. Acetil-CoA carboxilasa
- Sintetiza Malonil-CoA a partir de Acetil-CoA y ATP.
- Enzima con 2 dominios catalíticos, uno tiene actividad transcarboxilasa.
- Requiere biotina como grupo prostético para ser funcional.
6. AG sintasa (FAS)
- Tiene -SH que pueden unir acilos, acetilos o malonilos.
- Cada ciclo: 1 condensación, 1 descarboxilación y 2 reducciones.
7. Glicerofosfolípidos
- Se pueden sintetizar a partir del ácido fosfatídico.
- Formados: 1 glicerol + 2 AG esterificados + 1 fosfato.
- Fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina tienen carga neta 0.
8. Respecto a los esfingolípidos
- Ácido siálico en la parte polar.
- Síntesis a partir de ceramida.
- Se degradan en el proteosoma.
9. En relación al metabolismo del colesterol
- Muchos esteroles. Degradación de HMG-CoA reductasa en el proteosoma.
10. Síntesis de colesterol
- 3 Acetil-CoA para síntesis 1 mevalonato.
- Síntesis mevalonato a partir de HMG-CoA no se gasta ATP.
- Escualeno, intermediario síntesis colesterol, tiene más C que el colesterol.
11. Respecto a las apolipoproteínas
- ApoB-100 →→ Función estructural y reconocida por el receptor LDL.
- ApoB-48 se sintetiza en el intestino y tiene función estructural.
18. Entre las actividades enzimáticas que liberan NH3 o NH4+
- Glutamato deshidrogenasa.
- Desaminasas purinas y pirimidinas.
19. Respecto al ácido úrico
- Proviene de la degradación de nucleótidos púricos.
- Acumulación provoca más inflamación y dolor articular.
27. Como consecuencia del consumo crónico de etanol
- El sistema MEOS convierte el etanol en acetoaldehído consumiendo NADPH y O2.
- La síntesis de AG puede aumentar por mayor actividad SREBP-1c.
Enzimas del Metabolismo Hepático
La enzima alanina aminotransferasa (ALT) es citosólica y se encuentra en grandes cantidades (se expresa) en el hígado (2850, es específica de este órgano) y riñones (1200).
La enzima aspartato aminotransferasa (AST) es citosólica y también mitocondrial, se encuentra en cantidades importantes en el corazón (7800), hígado (7100), músculo esquelético (5000), riñones (4500) y páncreas (1400).
AST (Aspartato aminotransferasa) = GOT (Glutamato-Oxalacetato Transaminasa)
ALT (Alanina aminotransferasa) = GPT (Glutamato – Piruvato Transaminasa)
Catalizan reacciones reversibles, y el sentido dependerá de la cantidad de metabolitos (estado metabólico). Ambas transaminasas se encuentran en todos los tejidos, principalmente en hígado y músculo. Concretamente, se encuentran en el citosol. Algunas de ellas (como la AST) también se localiza en mitocondrias. Casi todas las transaminaciones tienen como aceptor el α-cetoglutarato y darán como producto el glutamato.
La reacción de la aminotransferasa se encuentra acoplada a otra reacción, que es la desaminación oxidativa del glutamato.
fosforiladas gracias a PKA
