PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN LIC. NUTRICIÓN QCA. BIOLÓGICA PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN   Tema 6- Metabolismo de Lípidos. Digestión y absorción de lípidos. Transporte de lípidos: Lipoproteínas, función e importancia metabólica, lípidos que transportan, metabolismo. Degradación de triacilglicéridos: lipasas, localización tisular y regulación. Degradación de ácidos grasos: proceso de beta-oxidación, localización celular, rendimiento energético, regulación. Cuerpos cetónicos: síntesis, importancia metabólica.  Tema 7- Metabolismo de Lípidos. Biosíntesis de ácidos grasos, precursores, regulación. Metabolismo del Colesterol: precursores de síntesis, regulación, importancia clínica. Degradación de Colesterol: ácidos biliares, función. Ciclo enterohepático. 

Cuando la ingesta supera las necesidades celulares La Acetil-CoA proveniente de hidratos de carbono y aminoácidos es utilizada para la síntesis de ácidos grasos (AG) Estos AG se incorporan al glicerol para ser almacenados como grasa de depósito (TAG)

Biosíntesis de ácidos grasos (palmítico) Características generales La biosíntesis de ácidos grasos (lipogénesis) de hasta 16 átomos de C tiene lugar en el CITOSOL Es muy activa en hígado, glándula mamaria en lactancia, tejido adiposo Es un proceso endergónico: Utiliza ATP Consume equivalentes de reducción : NADPH (proveniente de la Vía de las Pentosas) Comienza a sintetizarse a partir del C 16 y finaliza en C1 Interviene un complejo multienzimático: Acido graso sintasa

Los intermediarios que se forman están unidos a una proteína portadora de acilos (ACP) Los ácidos grasos se sintetizan a partir de acetil-CoA proveniente principalmente de H. de C y en menor proporción aminoácidos. La Acetil-CoA que se produce en mitocondria debe estar disponible en citosol La membrana mitocondrial interna es impermeable a acetil-CoA, éste se condensa con oxalacetato para dar citrato. El citrato sale de la mitocondria y permite disponer de Acetil-CoA en citosol por acción de la enzima citrato liasa. La síntesis de ácidos grasos se realiza por adición sucesiva de fragmentos de 2 C, hasta 16 C. La elongación de Ac. Grasos se realiza en el sistema microsomal del RE liso y, en menor medida, en las mitocondrias

Transferencia de grupos acetilo de mitocondria a citosol Matriz mitocondrial citosol Citrato sintasa Citrato liasa Transferencia de grupos acetilo de mitocondria a citosol

SÍNTESIS DE NOVO DE ÁCIDOS GRASOS Precursores Acetil-CoA y Malonil-CoA Etapas I) Formación de Malonil-CoA por la Acetil-CoA carboxilasa (ACC) II) Reacciones catalizadas por el complejo multienzimático de la Ácido graso sintasa (AGS)

Etapa I) Formación de Malonil-CoA Ocurre una carboxilación que utiliza HCO3- como fuente de CO2. Interviene la enzima acetil-CoA carboxilasa que usa biotina como coenzima. Es el principal sitio de regulación de la síntesis de ac. Grasos. Buscar información sobre Biotina!!! 7

REACCION Y REGULACIÓN DE ACETIL-CoA CARBOXILASA Acetil-CoA carboxilasa Citrato (+) + H+ ATP ADP + Pi HCO3- + Acetil-CoA carboxilasa Acetil-CoA Biotina (Vit B7) Malonil-CoA AG de cadena Larga (-) Se va a unir a la proteína transportadora de acilos (ACP) en la AGS (Acido graso sintasa)

COMIENZO Y PROCEDENCIA DE LOS CARBONOS DEL ACIDO GRASO 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH Acetil-CoA Malonil-CoA Los C15 y C16 del Ac.Palmítico provienen de ACETIL-CoA y los restantes de MALONIL-CoA

II) Reacciones catalizadas por el complejo multienzimático de la Ácido graso sintasa (AGS) Síntesis de AG de hasta 16 C La AGS esta formada por 2 subunidades El complejo incluye 7 enzimas

Formación de ACETIL- EnzimaCondensante (EC) 1°) Adición del grupo acetilo CoA-SH HS-EC S-EC Acetil transacilasa Acetil-CoA Acetil-EC Acetil-CoA + HS-EC Acetil-EC + CoA Acetil transferasa

CONDENSACIÓN DEL ACETILO DE EC CON MALONILO DE ACP Acetil-EC + Malonil-ACP Acetoacetil-ACP + HS-EC +CO2 Enzima condensante O ‖ H3C-C- S-Econd + Acetil-EC O ‖ CO2-H2C-C- S-ACP Malonil-ACP O O ‖ ‖ CH3 -C- CH2 –C-SACP Acetoacetil-S-ACP CO2 El carboxilo del malonilo se separa como CO2. Se separa el acetilo de la enzima condensante y se une al carbono metileno del malonil-ACP.

PRIMERA REDUCCION Acetoacetil-ACP + NADPH + H+ b-Cetoacil-reductasa D-3-OH-butiril-ACP + NADP+ CH3 -C- CH2 –C-SACP O O ll b-Cetoacil-reductasa CH3 -C- CH2 –C-SACP OH O l ll

ETAPA DE DESHIDRATACION D-3-OH-butiril-ACP D2 -butenoil-ACP + H2O 3-OH-acil deshidratasa CH3 -C- CH2 –C-SACP OH O l ll CH3 –CH=CH –C-SACP O ll H2O

SEGUNDA REDUCCION D2 butenoil-ACP + NADPH + H+ Enoil-ACP reductasa Butiril-ACP + NADP+ CH3 –CH=CH –C-SACP O ll Enoil-ACP reductasa CH3 –CH2 – CH2 - C – SACP O ll

b-cetoacil-ACP reductasa 3-OH-acil-ACP deshidratasa 1º CICLO PROTEÍNA TRANSPORTADORA DE ACILOS (PTA ó ACP) Ez. condensante Acetocetoacil-ACP Acetil-EC + Malonil-ACP HS-EC + CO2 Condensación NADPH NADP+ D-3-OH-butiril-ACP Acetocetoacil-ACP b-cetoacil-ACP reductasa 1° Reducción D-3-OH-butiril-ACP D2 butenoil-ACP 3-OH-acil-ACP deshidratasa Deshidratación NADPH NADP+ D2 butenoil-ACP Butiril-ACP Enoil-ACP reductasa 2° Reducción

Repetición de ciclos hasta 16 C condensación 1° reducción deshidratación Repetición de ciclos hasta 16 C 2° reducción

Balance de la Biosíntesis Biosíntesis de malonil-CoA Reacción de: Acetil-CoA carboxilasa La síntesis de AG es costosa en ATP y poder reductor (NADPH + H+) 8 Acetil-CoA + 7 ATP + 14 NADPH + 13 H+ Palmitato +8 CoA-SH + 7 ADP + 7 Pi + 14 NADP+ + 6 H2O

citosol mitocondria

ELONGACION DE LOS ACIDOS GRASOS (de más de 16 C) Elongación por adición de restos de 2 C tomando como precursores Acetil-CoA ó Malonil-CoA CH3 –(CH2)n- CO –SCoA Retículo endoplásmico mitocondria Acetil-CoA Malonil-CoA CH3 –(CH2)n+2- CO -SCoA

BIOSINTESIS DE ACIDOS GRASOS MONOINSATURADOS AG Monoinsaturados se sintetizan en el RE Liso Intervienen desaturasas Se forma una doble ligadura entre el C9 y el C10 O2 2H2O NADPH NADP Palmitoil-CoA (16)C Palmitoleil-CoA (16:1 D9)C O2 2H2O NADPH NADP Estearil-CoA (18)C Oleil-CoA (18:1 D9)C

LOS ÁCIDOS GRASOS SINTETIZADOS SON ALMACENADOS COMO TRIGLICÉRIDOS glucosa Glicerol -3P ACIL-CoA Tejido adiposo aciltransferasas Glicerol quinasa Glicerol-3P glicerol Hígado, Riñón, Intestino Glándula mamaria TRIACILGLICERIDOS HÍGADO LA EMPAQUETA EN VLDL SANGRE EN ADIPOCITO: RESERVA

DE LA BIOSÍNTESIS de ÁCIDOS GRASOS REGULACIÓN DE LA BIOSÍNTESIS de ÁCIDOS GRASOS Citrato Insulina Citrato liasa + + Acetil-CoA - Ac. Grasos de cadena larga Acetil-CoA carboxilasa - Glucagón, Adrenalina - Malonil-CoA - Carnitina Aciltransferasa I (Degradación de Agrasos) AGS Palmitoil-CoA

INSULINA Ingesta dietaria (+) GLUCOGENOGÉNESIS (+) GLICÓLISIS glucemia TAG-QM EXCESO DE ACETIL-COA: SÍNTESIS DE CITRATO (KREBS) (+) VIA PENTOSAS LPL ACTIVACIÓN DE ACC (por citrato e insulina) AG NADPH GLICEROL SÍNTESIS DE AG BETA OXIDACIÓN HIGADO SÍNTESIS DE TG ADIPOSO: RESERVA HÍGADO: VLDL GLICÓLISIS SÍNTESIS DE GLICEROL-P PARA TG. ADIPOSO: RESERVA CIRCULACIÓN: metabolizadas a IDL-LDL

AYUNO glucemia (+) GLUCOGENOLISIS GLUCAGON HÍGADO GLUCOSA INHIBICIÓN DE ACC TG- VLDL LPL SÍNTESIS DE AG ADIPOSO: LIPOLISIS LHS (+) AG GLICEROL SÍNTESIS DE TG BETA OXIDACIÓN HIGADO GLICEROL AG CUERPOS CETÓNICOS BETA OXIDACIÓN CUERPOS CETÓNICOS GLUCONEOGÉNESIS (+) GLUCOSA

METABOLISMO DEL COLESTEROL ¿Cuáles son las fuentes de Colesterol en el organismo? Aporte con la dieta: habitual 300 mg colesterol/día Síntesis endógena: 1 g colesterol/día ~ 50% se sintetiza en hígado ~ 50% se sintetiza en intestino, gónadas, glándulas suprarrenales, piel, músculo y tej. adiposo

Contenido de Colesterol en los alimentos (Ejemplos) Los alimentos de origen vegetal NO POSEEN Colesterol

METABOLISMO DEL COLESTEROL El Colesterol… ¿Cómo ingresa y sale del Hígado? -En el hombre, el Colesterol No se degrada -Ingresos y egresos deben mantener un equilibrio

BIOSÍNTESIS DE COLESTEROL Origen de los átomos de C del Colesterol Los 27 átomos de C provienen de un único precursor Acetato Los C negros derivan del grupo metilo del Acetato Los C rojos derivan del carboxilo del Acetato Colesterol

BIOSÍNTESIS DE COLESTEROL Todos los átomos de carbono del colesterol provienen del grupo acetilo de un Acil-CoA El agente reductor en las reacciones de biosíntesis es el NADPH - Los tejidos más activos en esta síntesis son: hígado, intestino, corteza suprarrenal, gónadas, músculo, piel y tejido adiposo

Síntesis de colesterol Se divide en tres fases: Síntesis de isoprenos activados Condensación de los isoprenos para formar escualeno. Conversión del escualeno en colesterol

BIOSÍNTESIS DE COLESTEROL Fase I 1.- Formación de Hidroximetil glutaril-CoA (HMG-CoA) (6 Carbonos) a partir de Acetil-CoA (2 Carbonos). 2.- Reducción de HMG-CoA a Acido Mevalónico (Mevalonato) (6C) por la HMG CoA Reductasa 3.- Fosforilación y descarboxilación de Mevalonato para dar Isopentenil-pirofosfato (IPP) Acetatos IPP

FASE II: Condensación de los isoprenos activos (5C) para dar escualeno (30C)

FASE III 8-Ciclación de escualeno a LANOSTEROL (30C) mediante la escualeno monooxigenasa   9-Conversión de lanosterol a COLESTEROL (27C)

Regulación de la Biosíntesis de Colesterol + Fosforilación reversible hormona dependiente Insulina R.Covalente - Glucagón HMG-CoA reductasa Acidos biliares Colesterol Mevalonato Transcripción R. Alostérica - Medicamentos: Estatinas (Lovastatina) - Colesterol HMG-CoA reductasa – fosforilada = INACTIVA

LAS CÉLULAS TAMBIÉN OBTIENEN SU COLESTEROL MEDIANTE ENDOCITOSIS DE LIPOPROTEÍNAS DE BAJA DENSIDAD MEDIADA POR EL RECEPTOR DE LDL.

Para su almacenamiento, el colesterol se puede esterificar con ácidos grasos (Células y tejidos) (HDL) (Oleil-CoA- ACAT- o Linoleil-CoA- LCAT-)

Destino del colesterol dentro del hepatocito

CATABOLISMO Y EXCRECIÓN DE COLESTEROL Nuestro organismo NO TIENE LAS ENZIMAS para degradar al ciclopentanoperhidrofenantreno. El hígado es el encargado de eliminarlo. La mayor parte en forma de ÁCIDOS BILIARES. ETAPAS DE LA SÍNTESIS DE ACIDOS BILIARES Hidroxilación 7 a de los esteroides precursores. Modificación de la estructura de los anillos. Acortamiento y oxidación de la cadena lateral. Conjugación del ácido biliar con aminoácidos.

Sales biliares y emulsión de grasas Acido cólico Fase hidrofóbica Fase hidrofílica Asociac. con TG SALES BILIARES MICELAS Sales biliares Lipasa pancreática Triacilgliceroles Digestión lipasa ACIDO GRASO Colipasa: Péptido que forma complejo con lipasa

SALES Y ACIDOS BILIARES Contienen 24 C y 2 ó 3 hidroxilos Son anfipáticos Agentes emulsionantes ACIDOS BILIARES PRIMARIOS (Cólico y Quenodesoxicólico) ACIDOS BILIARES SECUNDARIOS (Desoxicólico y Litocólico) SALES BILIARES: GLICINA Y TAURINA (Glicocólico ó taurocólico)

En hígado los ácidos biliares (AB) se conjugan con aminoácidos y así pasan a la vesícula biliar. Puesto que la bilis contiene una cantidad importante de Na+ y K+ y el pH es alcalino, los AB se encuentran como sales biliares (SB) así llegan al intestino. En intestino las SB son en parte excretadas y en parte reabsorbidas: CICLO ENTEROHEPÁTICO y enviadas nuevamente al hígado. Lo que no se absorbe sufre en intestino la acción de bacterias de la flora normal. Se producen COPROSTANOL Y COLESTANOL  isómeros que representan los esteroles de materia fecal.

CONTROL DE LOS NIVELES DE COLESTEROL SÉRICO (Resinas)

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- LIM M.Y., “ Lo esencial en Metabolismo y Nutrición”, Ed. Elsevier, 3ra. ed., Barcelona (2010).