PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN LIC. Y PROF. CS BIOL – LIC. BIOTECNOLOGÍA QCA. BIOLÓGICA PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN   Bolilla 7 METABOLISMO DE LÍPIDOS II Metabolismo de lípidos II. Biosíntesis de ácidos grasos saturados. Regulación. Requerimiento energético. Elongación de ácidos grasos. Desaturación de ácidos grasos. Acidos grasos esenciales. Biosíntesis de Triacilglicéridos, Fosfoglicéridos: precursores y enzimas. Metabolismo del Colesterol. Regulación. Excreción. 

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 Intervienen otras enzimas pero el mecanismo es idéntico a la síntesis de Palmitato El transportador de acilos es la HS-CoA en lugar de PTA CH3 –(CH2)n- CO –SCoA microsoma mitocondria Acetil-CoA Malonil-CoA CH3 –(CH2)n+2- CO -SCoA

Elongación de Ácidos Grasos Sistema microsomal (RE liso) Palmitato (16C) + CoA-SH + ATP Palmitoil-CoA Tioquinasa Activación del AG Donación de 2C por Malonil-CoA Reducción Deshidratación Reducción NAPH dador de hidrógenos (Palmitoil-CoA, 16C) (estearoil-CoA, 18C) Elongasa Deshidratasa Reductasa Reductasa

Elongación de Ácidos Grasos Sistema mitocondrial Activación del AG deshidratasa Sistema mitocondrial Activación del AG Donación de 2C por Acetil-CoA Reducción Deshidratación Reducción NADH ó NAPH dador de hidrógenos

Síntesis de Ácidos Grasos Monoinsaturados C16 palmitoil-CoA Δ9-desaturasa Desaturación de AG en los VERTEBRADOS Transferencia de electrones en la membrana del RE liso En PLANTAS ocurre en el estroma del cloroplasto con Ferredoxina como dador de electrones C16 Δ9-palmitoleil-CoA

Desaturación Elongación (Solo en plantas) Síntesis de Acs. Grasos de cadena más larga (18C y más) y de Acs. Grasos insaturados. Acidos grasos esenciales

Los vegetales tienen las enzimas necesarias para producir insaturaciones desde la posición 9 del ácido graso hacia el carbono w (metilo terminal). Por ejemplo, a partir del ácido oleico pueden sintetizar los ácidos: linoleico (18:2, D9,12) y linolénico (18:3, D 9,12,15). Los mamíferos no pueden sintetizarlos y por ello se consideran a los mismos, ácidos grasos esenciales debiendo ser provistos por la dieta. El ácido araquidónico (20:4 D5, 8, 11, 14) es parcialmente indispensable ya que el organismo puede sintetizarlo si dispone de ácido linoleico. En animales la nueva doble unión se introduce entre la ya existente, en la porción de cadena proximal al grupo carboxilo.

FUNCIONES BIOLOGICAS DE AG POLI-INSATURADOS SON AG ESENCIALES EN MAMÍFEROS INTEGRAN LÍPIDOS ESTRUCTURALES EN LAS CÉLULAS  MEMBRANAS SON PRECURSORES DE PROSTAGLANDINAS, TROMBOXANOS Y LEUCOTRIENOS PARTICIPAN EN LA CONSTRUCCIÓN DE LOS ÉSTERES DE COLESTEROL EN PLASMA SANGUÍNEO. SE GENERAN ISÓMEROS TRANS EN EL PROCESO DE HIDROGENACIÓN DE ACEITES NATURALES  LDL

Lípidos Simples Ácidos grasos libres Triglicéridos Ceras Complejos LOS LÍPIDOS Se pueden clasificar por la complejidad de sus moléculas: Simples Ácidos grasos libres Triglicéridos Ceras Complejos Fosfoglicéridos Glicolípidos Lipoproteínas Lípidos Fosfoglicérido Asociados Esteroides Terpenos Prostaglandinas Colesterol

Triglicéridos - función Fuente o depósito de energía Reserva de energía Fuente o depósito de energía

Biosíntesis de triglicéridos (Fracción microsomal del RE liso) GLUCOSA Vía Glic. (Tej. adiposo, músculo) Activación de Glicerol a Glicerol-3P Activación de AG a Acil-CoA (tioquinasa) GLICEROL GliceroQuinasa ATP ADP (hígado, riñón, intestino, gl. mamaria) Triglicéridos Fosfoglicéridos

Unión del grupo de cabeza polar (serina, colina, etanolamina, etc.) Ac. Fosfatidico fosfatasa Acil transferasa Unión del grupo de cabeza polar (serina, colina, etanolamina, etc.) TRIACILGLICÉRIDOS FOSFOGLICÉRIDOS Biosíntesis de Triglicéridos

Regulación hormonal de la síntesis de Triglicéridos Lehninger A. L., 4ª Edic. 2007– Cap 21

Órgano espermaceti en el cachalote Síntesis y reserva de Triacilglicéridos como ventaja adaptativa (flotabilidad)

En animales que hibernan Los Triacilglicéridos –única fuente de energía durante la hibernación

Esquema General de la movilización de Triglicéridos en Vegetales TRIACILGLICERIDOS GLICEROL + AC. GRASOS OLEOSOMAS Lipasas CITOSOL GLIOXISOMAS b-oxidación C.GLIOX. Glicólisis MALATO Gluconeogénesis Acetil- CoA MITOCONDRIA C.Krebs NADH FADH2 SUCCINATO SACAROSA ATP

Esquema General de la movilización de Triglicéridos en Animales TRIACILGLICERIDOS GLICEROL + AC. GRASOS ADIPOCITOS Lipasas HIGADO HIGADO, MUSCULO, ETC b-oxidación NADH FADH2 Gluconeogénesis Glicólisis Acetil- CoA Cadena Respiratoria C.Krebs ATP

Biosíntesis de Fosfolípidos Estructuras: Cabeza polar (fosfato + alcohol) Cola hidrófoba (ácidos grasos) Esqueleto Básico: Glicerol ó Esfingosina Esfingosina Acido fosfatídico

Fosfatidiletanolamina Fosfatidilcolina Fosfatidilserina Glicerofosfolípidos Fosfatidiletanolamina Fosfatidilcolina Fosfatidilserina Fosfatidilinositol Fosfatidilglicerol Cardiolipina OH-CH2-CH2-NH3 OH-CH2-CH2-N(CH3)3 OH-CH--NH3 COO- OH-CH2-CH—CH2OH OH fosfatidilglicerol

Biosíntesis de Glicerofosfolípidos 2 estrategias diferentes Activación del esqueleto hidrófobo Activación de la cabeza polar CDP-ácido fosfatídico-citidiltransferasa Acido fosfatídico + CTP CDP-diacilglicerol + PPi Fosforilcolina + CTP CDP-colina + PPi 1,2 Diacilglicerol

Biosíntesis de Fosfolípidos Esquema de interrelación EUCARIOTAS Y PROCARIOTAS EUCARIOTAS EUCARIOTAS Glicerol-3-P DHAP ATP Diacilglicerol 2 Acil-CoA ACIDO FOSFATIDICO Otros Fosfolípidos Triacilglicerol Acil-CoA CTP Inositol Fosfatidilinositol CDP-diacilglicerol G3P Serina Fosfatidilserina Fosfatidil glicerol ATP CTP Etanolamina Fosfatidiletanolamina Cardiolipina DAG Colina ATP CTP Fosfatidilcolina

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

¿Qué funciones cumple el Colesterol? Constituyente de las membranas biológicas: relación con la fluidez

¿Qué funciones cumple el Colesterol? Precursor de importantes biomoléculas Ácidos Biliares Hormonas esteroidales COLESTEROL Vit D

COLESTEROL Estructura química Repasemos……. Ciclopentanoperhidrofenantreno Colesterol

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 Etapas generales: Formación de Hidroximetil glutaril-CoA (HMG-CoA) a partir de Acetil-CoA (6C) Conversiòn de HMG-CoA en Escualeno (30 carbonos) Conversión de Escualeno en Colesterol a través de 20 reacciones (30 carbonos)

BIOSÍNTESIS DE COLESTEROL Todos los átomos de carbono del colesterol provienen del grupo acetilo de un Acil-CoA Las enzimas que participan son citoplasmáticas con la excepción de una (escualeno oxidasa) que es microsomal (Retículo endoplásmico) 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

BIOSÍNTESIS DE COLESTEROL Las etapas en la ruta de biosíntesis de colesterol que se pueden agrupar en 2 Estadios: Estadio I 1.- Formación de Hidroximetil glutaril-CoA (HMG-CoA) a partir de Acetil-CoA (6 Carbonos) 2.- Reducción de HMG-CoA a Acido Mevalónico (Mevalonato) (6C) 3.- Fosforilación y descarboxilación de Mevalonato para dar Isopentenil-pirofosfato (IPP) Estadio I : Acetatos IPP

BIOSÍNTESIS DE COLESTEROL Estadio I : Acetatos IPP Precursor 2 Acetil-Co Tiolasa Acetoacetil- CoA HMG-CoA sintasa (citosol) Acetil-CoA + H2O Acetoacetil-CoA (4C) HMG-CoA (6C) Cuerpos cetónicos HMG-CoA reductasa (RE liso) 2 NADPH + 2H+ Mevalonato (6C) CoA-SH + 2NADP+ Enzima reguladora Isopentenil-piroFosfato (IPP)

Farnesil-PP Intermediario de la síntesis de carotenoides, escualeno y de la biosíntesis de esteroles. Es también un sustrato en la adición de un grupo farnesilo a las proteínas.

BIOSÍNTESIS DE COLESTEROL Estadio II 4-Isomerización del IPP para dar Dimetilalil-pirofosfato (5C) (catalizado por la isomerasa)   5-El IPP (5C) y el Dimetilalilpirofosfato (5C) se condensan para formar el Geranil-pirofosfato (10C)(catalizado por la transferasa). 6-Se condensa una segunda molécula de IPP con el geranil-pirofosfato para formar Farnesil-pirofosfato (15C)(catalizado por la transferasa). 7-La escualeno sintetasa cataliza la condensación de dos moléculas de Farnesil-pirofosfato, formando la molécula de ESCUALENO (30 C)

Estadio II (cont.) 8-Ciclación de Escualeno a LANOSTEROL (30C) mediante la escualeno monooxigenasa   9-Conversión de Lanosterol a COLESTEROL (27C) Estadio II : IPP Colesterol

Estadio II Desde IPP a COLESTEROL DPP Estadio II Desde IPP a COLESTEROL GPP FPP 8 y 9)- Conversión de Escualeno (30 C) en Colesterol ( 27 C) a través de 20 reacciones Escualeno Lanosterol COLESTEROL

IPP FPP

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

Regulación de la Biosíntesis de Colesterol X: metabolitos del Colesterol, sin identifcar Lehninger A. L., 4ª Edic. 2007– Cap 21

Esterificación del colesterol intracelular en células y tejidos acil CoA-Colesterol Transferasa (ACAT) Acil-CoA CoA-SH Ester de Colesterol

Esterificación del colesterol en las Lipoproteínas (HDL) Ester de Colesterol Lecitin colesterol Acil Transferasa (LCAT) Fosfatidilcolina (lecitina) Lisofosfatidilcolina

Localización subcelular del metabolismo lipídico Comparación entre las células de animales vertebrados, levaduras y células vegetales La síntesis de ácidos grasos ocurre en el compartimento donde la relación [NADPH] / [NADP+] es alta. Lehninger A. L., 4ª Edic. 2007– Cap 21

METABOLISMO DE LIPIDOS GLIOXISOMAS: C.Glioxilato: Ac.GR en AZ >>> en semillas ricas en grasas y en esporas de hongos (Ac.grasos de oleosomas) PEROXISOMAS: b-Oxidación (>>>ác.grasos de membranas) OLEOSOMAS semillas pequeñas > grasas (+ livianas) semillas grandes > ch < grasa. MEMBRANAS VEGETALES ADIPOCITOS DIETA <<<MEMBRANAS ANIMALES MITOCONDRIAS: b-Oxidación

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).