Degradação de Lipídeos Até Energia

Os lipídeos, tanto os absorvidos do intestino quanto aqueles sintetizados no próprio corpo, são transportados pela corrente sanguínea através de Lipoproteínas Plasmáticas, para a utilização ou armazenamento.

Os Triacilglicerídeos são lipídios adquiridos através da alimentação e são a maior reserva de energia do corpo humano, bem mais do que a de glicogênio hepático.
Ficam armazenados nas células adiposas.

A oxidação de carboidratos produz cerca de 2,5 vezes menos energia do que a de lipídeos.
Sendo assim para a mesma quantidade dos dois nutrientes fabricarem a mesma quantidade de energia, necessitaria de muito mais carboidratos. Aumentaria ainda mais a quantidade de peso da reserva de energia, pois os carboidratos fazem pontes de hidrogênio com a água, sendo que 1g de glicogênio adsorve 3g de água.
Os lipídeos podem ser armazenados sem esse problema, pois são desidratados e apolares.

Degradação de
Triacilglicerídeos

De Triacilglicerídeos ingeridos já prontos, pela dieta: São transportados pela circulação sanguínea através de quilomícrons.
Enzimas que ficam no endotélio (parte de dentro dos capilares), chamadas lipases lipoproteicas o hidrolisam em glicerol e ácidos graxos
(a oxidação de ácidos graxos até energia será explicada abaixo, a do glicerol é feita através da gliconeogênese, sendo que ele é transformado em diidroxiacetona fosfato, um intermediário da glicólise).

De Triacilglicerídeos já armazenados em células do tecido adiposo: Começa por uma enzima chamada lipase hormônio-sensível, enzima dos adipócitos. Outras enzimas continuam o processo de hidrólise separando os ácidos graxos do glicerol.(Esses ácidos graxos serão transportados pela albumina sérica).

Oxidação do Glicerol

O glicerol não pode ser reaproveitado pelos adipócitos já que eles não tem glicerol quinase, sem fosforilação o glicerol logo sai da célula para a corrente sanguínea.
No fígado ou em outros tecidos que possuem a glicerol quinase, o glicerol vira glicerol 3-fosfato.
O glicerol 3-fosfato pode ser ser oxidado pela enzima glicerol 3-fosfato desidrogenase com o auxílio de um NAD+, liberando NADH + H e Diidroxiacetona fosfato.

A Diidroxiacetona fosfato é um intermediário da glicólise, continuando o ciclo e formando piruvato ou pode ser usado na gliconeogênese, que é o processo contrário da glicólise, dando origem à uma molécula de glicose.

Oxidação dos Ácidos Graxos

Também logo que formados saem dos adipócitos para o sangue, onde se ligam à albumina que os transporta até células de tecidos, como as do fígado e músculos, onde são usados como fonte de energia.

Não são usados como fonte de energia por células do tecido nervoso ou hemácias, são exceções que obtêm energia exclusivamente da glicose.

Transformação em Acil-CoA

Para ocorrer oxidação dos ácidos graxos, eles precisam ser transformados em sua forma ativada, que é o acil-CoA.

Quando entram nas células de tecidos, como do fígado e músculos, uma enzima chamada acil-CoA sintase que fica na membrana externa da mitocôndria age, transformando os ácidos graxos em acil-CoA através do uso de ATP + H-SCoA.
A coenzima A liga-se ao ácido graxo formando uma ligação tioéster (que é rica em energia) e o ATP vira AMP (adenosina monofosfato) e libera dois fosfatos inorgânicos (HPO4^2-)

O acil-CoA entra na mitocôndria através da ligação com um composto chamado carnitina que é ligado ao acil-CoA pela ação da enzima carnitina acil-transferase.

Na matriz mitocondrial (no interior da mitocôndria) é onde ocorre a oxidação do acil-CoA, que é chamada de beta-oxidação ou Ciclo de Lynen.

O número de carbonos do acil-CoA vai variar, dependendo do ácido graxo do qual se originou.

Ciclo de Lynen

No interior da mitocôndria.

A acil-CoA é oxidada pela enzima acil-CoA desidrogenase com a ação de um FAD, originando um FADH2 e um composto chamada enoil-CoA (ou Trans-delta2-enoil-CoA), pois ganha uma beta insaturação trans.
(insaturação entre o carbono alfa e beta. Os carbonos depois do grupo carboxílico (nomenclatura delta)(o carbono do grupo carboxílico não é nomeado), é o carbono alfa, o próximo beta e assim por diante, são nomeados de acordo com a sequência do alfabeto grego).

O enoil-CoA passa pela enzima enoil-CoA hidratase, que faz o enoil-CoA se ligar a uma molécula de água, hidratando a dupla ligação e formando um composto chamado beta-hidroxiacil-CoA, mas só é usado seu isômero L para o resto do ciclo.

Oxidação do grupo hidroxila do beta-hidroxiacil-CoA a carbonila (cetona), através da enzima beta-hidroxiacil-CoA desidrogenase e uso de NAD+, formando NADH + H + beta-cetoacil-CoA.

Cisão da beta-cetoacil-CoA por reação de uma molécula de Coenzima A (HS-CoA) e ação da enzima tiolase, rompe a ligação no carbono com o grupo cetônico, liberando os dois carbonos depois do grupo carbonila e ligando esse carbonila a CoA, formando uma acetil-CoA e um acil-CoA com dois carbonos a menos, esse acil-CoA reinicia o ciclo.

Figura reproduzida de Marzzoco, Anita. Bioquímica Básica, 3a edição. Guanabara Koogan.

Produtos:
- 1 FADH2
- 1 NADH + H
- 1 Acetil-CoA

Sempre que o ácido graxo tiver número par de carbonos, a ultima volta no ciclo de oxidação produzira dois acetil-CoA.
Então o acido palmítico por exemplo, que tem 16 átomos de carbono, produzira 8 acetil-CoA que continuara a oxidação através do ciclo de Krebs.

Já os ácidos graxos com número impar de carbonos (minoria), produz no final um propionil-CoA que é convertido em succinil-CoA. Nesse processo utiliza a biotina, uma coenzima que faz a carboxilação do composto, transferindo CO2 para ele (como acontece também nos processos de piruvato a oxalacetato e de acetil-CoA a malonil-CoA).

Esses ácidos graxos podem ser convertidos em energia mesmo com falta de oxalacetato para tanto acetil-CoA, como ocorre em jejum, com a falta de glicose.
Mas quanto menos oxalacetato, mais demorado vai ser o processo, acumulando acetil-CoA que pode causar problemas pela produção de corpos cetônicos.

Peroxissomos

Os peroxissomos são organelas citoplasmáticas presentes em células de mamíferos que também podem oxidar ácidos graxos por um processo muito parecido com o descrito acima. A oxidação de ácidos graxos ainda pode ocorrer no retículo endoplasmático.

Nos peroxissomos ocorre oxidação de ácidos graxos mais complexos como os de cadeias muito longas (mais de 20 carbonos) ou ramificadas.
Os FADH2 formados lá não são convertidos a ATP, sendo transferidos diretamente para o oxigênio (sem passar pela cadeia de elétrons), originando água oxigenada (H2O2), logo que formados. Sendo decomposta pelos próprios peroxissomos em H2O + 1/2 O2.

Acetil-CoA no Fígado

No fígado, quando há grande produção de acetil-CoA, ela pode ser convertida a corpos cetônicos pelos hepatócitos. Esse processo é chamado de cetogênese.

O fígado produz acetil-CoA para a oxidação fabricando energia ou para a síntese de lipídeos.

Poucos acetil-CoA são convertidos a corpos cetônicos normalmente, podendo ter casos de síntese elevada que ocorre por um período de jejum muito longo ou diabetes, que falta glicose nas células, sendo necessária a quebra de triacilglicerídeos para a produção de energia e falta de oxalacetato para a oxidação de todos os acetil-CoA (pois falta piruvato para se converter em oxalacetato), que acabam acumulando até terem sua vez no ciclo de Krebs, provocando a cetose acentuada no corpo.
Nesse caso o cérebro pode começar a utilizar os corpos cetônicos para a produção de energia também, os oxidando.

Os corpos cetônicos são: acetoacetato e beta-hidroxibutirato. No acetoacetato pode ocorrer descarboxilação espontânea formando acetona.

Cetogênese

É a condensação de três moléculas de acetil-CoA que ocorre na matriz mitocondrial dos hepatócitos.

A primeira etapa dessa condensação é a última etapa do ciclo de Lynen, mas na direção oposta, feita também pela tiolase que junta duas acetil-CoA em acetoacetil-CoA.
O acetoacetil-CoA junta-se a mais uma acetil-CoA que quando clivada origina acetoacetato e acetil-CoA.

O acetoacetato produz o beta-hidroxibutirato e descarboxilado a acetona.

Esses corpos cetônicos são usados para oxidação e fonte de energia por tecidos extra-hepáticos que precisarem de mais energia, como o coração e músculos esqueléticos.
Esses órgãos podem utilizá-los como fonte de energia pois possuem uma enzima, a beta-cetoacil-CoA tranferase que transfere Coenzima A ao acetoacetato produzindo acetoacetil-CoA e succinato.

O acetoacetil-CoA é cindido em duas moléculas de acetil-CoA, podendo todos os três compostos (succinato e os 2 acetil-CoA) continuarem a ser oxidados pelo ciclo de Krebs.

Mesmo processo acontece com o beta-hidroxibutirato que é convertido a acetoacetato por uma outra enzima.

A acetona é volatilizada nos pulmões.

A condição denominada cetose é o aumento de corpos cetônicos no plasma e na urina, alem de causar uma acidose diminuindo o pH sanguíneo.


Acila é a designação genérica para grupos derivados de ácidos graxos pela retirada do grupo OH.