Tema 21. Degradacion de ácidos...

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Tema 21. Oxidación de los ácidos grasos. Digestión, movilización y transporte extracelular de los ácidos grasos. Transporte intracelular de los ácidos grasos. Transportadores de la membrana interna mitocondrial. Sistemática de la β-oxidación de los ácidos grasos. Etapas de la β-oxidación de los ácidos grasos saturados. Oxidación de los ácidos grasos no saturados. Oxidación de los ácidos grasos de cadena impar. Metabolismo de los cuerpos cetónicos. Regulación de la oxidación de los ácidos grasos. José C Rodríguez Rey Departamento de Biología Molecular
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    25-Jan-2019
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Tema 21. Oxidacin de los cidos grasos. Digestin, movilizacin y transporte extracelular de los cidos grasos. Transporte intracelular de los cidos grasos. Transportadores de la membrana interna mitocondrial. Sistemtica de la -oxidacin de los cidos grasos. Etapas de la -oxidacin de los cidos grasos saturados. Oxidacin de los cidos grasos no saturados. Oxidacin de los cidos grasos de cadena impar. Metabolismo de los cuerpos cetnicos. Regulacin de la oxidacin de los cidos grasos.

Jos C Rodrguez ReyDepartamento de Biologa Molecular

Combustible almacenado Tejido Gramos Kilocaloras

Glucgeno Hgado 70 280Glucgeno Msculo 120 480Glucosa Fluidos

Corporales 20 80

Grasa Adiposo 15.000 135.000Protena Muscular 6.000 24.000

Datos para un sujeto normal de 70 kilos de peso. Calculado a partir de 4 kcal/g para glcido y protena y 9 kcal/g para grasa. Tomado de Stryer. Bioqumica. Ed Revert

RESERVAS ENERGETICAS DEL ORGANISMO HUMANO

Acidos grasos

Glicerol 3 P + Acil CoA

CAT-1

AcilCoA

CO2

Cuerpos cetnicos

Acetil CoA

TAG

AcetoacetilCoA

HMGCoA

Malonil CoA

Acetil CoAAcCoAcarboxilasa

AcetoacetilCoA ColesterolHMGCoA

Lipasa

CAT-2Citrato

Cuerpos cetnicos

ESQUEMA GENERAL DEL METABOLISMO LIPIDICO

ATP AMPc

GlucagnAdrenalina

TRIACIL GLICEROLES

Perilipina

TRIAC

IL GLIC

EROL

ES

Perilip

ina

LSH

LSHLSH

PKA activada

ACIDOS GRASOS

LA HIDRLISIS DE LOS TRIGLICERIDOS ESTA REGULADA POR HORMONAS

Glicerol

L- Glicerol 3- fosfato

DHAP

D-Gliceraldehido3-fosfato

GLUCOLISIS

Glicerol quinasa

Glicerol 3 fosfato DH

Triosa fosfatoisomerasa

TAG

DAG

MAG

AG + Glicerol

AG

AG

LSH

LSH

MAG lipasa

La degradacin de TAGs produce cidos grasos y glicerol

ACTIVACION DE ACIDOS GRASOS

De Nelson et al. Principles ofBiochemistry. 4th Ed. Freeman

La hidrlisis de Pirofosfato proporciona la energa suficiente para la activacin de cidos grasos

L-Carnitina

L-Carnitina

Carnitina- Acil-carnitinatranslocasa

O- Acilcarnitina

O- Acil-carnitina

Espacio intermembranoso

Matriz mitocondrial

La Carnitina es la molcula transportadora de cidos grasos al interior de la mitocondria

Adaptado de Garret & GrishamBiochemistry (2nd Ed.) Saunders.

Carnitina AcilTransferasa I

Carnitina AcilTransferasa II

Acil CoA DH

Palmitil CoA

Trans 2Enoil CoA

L- - hidroxi-Acil-CoA

- Ceto-acil-CoA

Enoil CoAhidratasa

- hidroxi-Acil-CoA DH

Acil- CoAAcetiltransferasa(Tiolasa)

Miristil -CoA De Nelson et al. Principles ofBiochemistry. 4th Ed. Freeman

Acetil CoA

Acetil CoA

Acetil CoA

Acetil CoA

Acetil CoA

Acetil CoA

Acetil CoA

Ruta de -oxidacin de los cidos grasos

Matriz

Espaciointermembranoso

Succinato

De Nelson et al. Principles ofBiochemistry. 4th Ed. Freeman

COMPLEJO II

Rendimiento energtico de la oxidacin de una molcula de Palmitil CoA

Enzima NADH /FADH2 formados ATPs

Acil CoA DH 7 FADH2 14 (10,5)- hidroxi-Acil-CoA DH 7 NADH 21 (17,5)Isocitrato DH 8 NADH 24 (20)- Cetoglutarato DH 8 NADH 24(20)Succinil-CoA Sintasa 8 (8) (GTP)Succinato DH 8 FADH2 16 (12)Malato DH 8 NADH 24 (20)

TOTAL 131 (108)

En el caso de partir del cido palmtico hay que considerar que su activacin necesita dos enlaces fosfato

1. Los enzimas son ms verstiles y pueden oxidar prostaglandinas y cidos grasos de ms de 24 tomos de Carbono.

2. La Acil CoA DH transfiere los electrones directamente al oxgeno para producir perxido de hidrgeno.

3. La Enoil hidratasa y la - hidroxiacil CoA DH forman parte de un enzima bi- funcional

Caractersticas diferenciales de la OXIDACION PEROXISOMAL (5- 10% del total)

1. Control de la lipolisis (ACTH, Glucagn, Adrenalina).

2. Control de la lanzadera de Carnitina por Malonil- CoA.

3. Inhibicin de la - oxidacin por NADH y FADH2

Regulacin de la degradacin de los cidos grasos

Tres ciclos de -oxidacin 3 Acetil- CoA

32- Enoil- CoA isomerasa

Cis 3-Dodecenil- CoA

Cinco ciclos de -oxidacin

Oleil- CoA (18:1 9)

Trans-2-Dodecenil-CoA

6 Acetil CoA

Oxidacin de un cido graso monoinsaturado

De Nelson et al. Principles ofBiochemistry. 4th Ed. Freeman

De Nelson et al. Principles ofBiochemistry. 4th Ed. Freeman

Oxidacin de cidos grasos poliinsaturados

Etapa final de la oxidacin de los cidos grasos de nmero impar de tomos de carbono

De Nelson et al. Principles ofBiochemistry. 4th Ed. Freeman

Papel de la vitamina B12

De Nelson et al. Principles ofBiochemistry. 4th Ed. Freeman

De Nelson et al. Principles ofBiochemistry. 4th Ed. Freeman

- oxidacin en el retculo endoplsmico

- oxidacin de cidos grasos

Hidroxilacin carbono

Oxidacin carbono

Formil CoACH3

CH3 CH3 CH3COCoA

O

CH3

CH3 CH3 CH3COCoA

OHCH3

CH3 CH3 CH3COCoA

CH3

CH3 CH3 CH3

COH

CH3

CH3 CH3 CH3

COOH CH3

CH3 CH3 CH3

COCoA

CH3 COCoA

CH3 CH3

oxidacin: Propionil CoA

CH3 COCoA

CH3 CH3

oxidacin: AcetilCoA

Beta oxidacin de cidos grasos saturados

1. Mitocondriala. Intervienen DH especficas dependiendo el tamao : VLCAD, MCAD y SCAD. Existe una LCAD pero

se cree que est involucrada principalmente en la degradacin de cidos grasos de cadena ramificadab. En los cidos grasos de cadena larga las tres actividades enzimticas de la oxidacin (enoil CoA

hidratasa, 3 hidroxi acil CoA DH y Tiolasa) estn en una protena trifuncional (TFP) ligada a membrana. Para los de cadena media estos enzimas se encuentran solubles en la matriz

2. Peroxisomala. Se digieren los cidos grasos de ms de 18 tomos de carbonob. La DH cede los electrones al oxgeno para la produccin de perxido de hidrgeno.c. La Enoil hidratasa y la - hidroxiacil CoA DH forman parte de un enzima bi- funcional

Beta oxidacin de cidos grasos insaturados

1. Monoinsaturados. Requiere un enzima especial: 32- Enoil- CoA isomerasa.2. Polinsaturados: Requiere adems otro enzima: 2-4- dienoilCoA reductasa (PEROXISOMAL)

Alfa oxidacin1. Tiene lugar en la mitocondria y en retculo endoplasmtico2. En el caso de los cidos grasos ramificados tiene lugar en los peroxisomas.

Omega oxidacin

Se lleva a cabo en el retculo endoplasmtico

RESUMEN DE LOS PROCESOS DE OXIDACION DE ACIDOS GRASOS

Esquema de la degradacin de cidos grasos

De Salway, JG. Una ojeada al metabolismo2 ed. Omega. Barcelona 2002

Estructura de los cuerpos cetnicos

Acetona

Acetoacetato

D-- Hidroxibutirato

Sntesis heptica de los cuerpos cetnicos

De Nelson et al. Principles ofBiochemistry. 4th Ed. Freeman

Los cuerpos cetnicos se utilizan en tejidos extrahepticos

Niveles de sustratos y hormonas en un individuo sometido a inanicin

Despues de una A las 12 h A los 3 das A las 5 semanascomida

Insulina (U/ml) 40 15 8 6Glucagn (pg/ml) 80 100 150 120Relacin Ins/Glucagn 0,5 0,15 0,05 0,05Glucosa (mM) 6,1 4,8 3,8 3,6Ac grasos (mM) 0,14 0,6 1,2 1,4Acetoacetato (mM) 0,04 0,05 0,4 1,3 hidroxibutirato (mM) 0,03 0,10 1,4 6,0