LIC. NUTRICIÓN – ANALISTA BIOLÓGICO QCA. BIOLÓGICA PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN Bolilla 7 Bolilla 7 METABOLISMO DE LÍPIDOS Digestión y Absorción - Acción de lipasas y sales biliares - Resíntesis de triglicéridos en célula intestinal Transporte de lípidos: Lipoproteínas - Función e importancia metabólica. Apolipoproteínas Lipogénesis: Biosíntesis de Acidos grasos -Acido Palmítico: Precursores y Enzimas -Gasto energético -Síntesis de ácidos grasos insaturados Metabolismo del colesterol: Regulación Lipólisis. Degradación de ácidos grasos -Activación y Transporte hacia la matriz mitocondria -Beta-oxidación -Balance energético Cuerpos cetónicos -Función e importancia metabólica. Cetogénesis y cetólisis.

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -COOH ACETIL-CoA DEGRADACIÓN DE ACIDOS GRASOS DEGRADACIÓN DE ACIDOS GRASOS Esquema general de la  -oxidación de Ac. PalmíticoRepasemos……

1º Vuelta de  -oxidación de ácido palmítico (16C) Repasemos……

Repasemos…… Degradación de Acidos Grasos Interrelación con el Ciclo de Krebs y Cadena Respiratoria 1)-  -Oxidación del AG y formación de Acetil-CoA 2)-Los restos acetilos se oxidan en el Ciclo de Krebs 3)- Los NADH y FADH2 se oxidan en la Cadena Respiratoria generando ATP

SÍNTESISDEGRADACIÓN Activa Tras comidas, situación post-prandial Ayuno y ejercicio prolongado Principales tejidos implicados Hígado y tejido adiposoMúsculo e hígado ZonaCitosolMitocondria Producto de 2CAcetil-CoA Transportador de Ácido Graso activo Unido a ACPUnido a CoA Enzimas Complejo multienzimático Ácido Graso Sintasa Probablemente no asociadas OxidanteNADPHNAD + y FAD Control alostérico El citrato activa la acetil- CoA carboxilasa, el palmitoil-CoA la inhibe. Malonil-CoA inhibe la carnitina-acil-transferasa I Control hormonal La insulina activa la acetil- CoA carboxilasa, la adrenalina y el glucagón la inhiben. La adrenalina y el glucagón activan la lipasa, la insulina la inhibe ProductoPalmitato.Acetil CoA

CUERPOS CETONICOS ACETONAACETOACETATO D-3-HIDROXIBUTIRATO   ¿Dónde se sintetizan? En mitocondrias de hígado ¿A partir de qué precursor? A partir de Acetil-CoA ¿Qué tipo de moléculas son?

CETOGÉNESIS Cetogénesis? ¿Qué es la Cetogénesis?  Es el proceso de síntesis de los Cuerpos Cetónicos  Es una vía alternativa catabólica para degradar los restos acetilos (Acetil-CoA) provenientes de la degradación de los ácidos grasos (Mitocondrias) (Hígado)

CETOGENESIS ¿Cuándo ocurre? De manera permanente en concentraciones bajas Cuando hay Acetil-CoA disponible proveniente de la degradación de los Ac. Grasos Para que Acetil-CoA sea oxidado en el Ciclo de Krebs es necesaria la presencia de Oxalacetato (1er intermediario del ciclo de Krebs) Si la cantidad de Oxalacetato es insuficiente, las unidades de acetil-CoA son utilizadas en la síntesis de los Cuerpos Cetónicos: Acetona, Acetoacetato y 3- Hidroxi-butirato

¿Puede haber una sobre-producción (altas concentraciones de Cuerpos Cetónicos)? En situaciones metabólicas especiales -ayuno prolongado -diabetes mal controlada -dieta muy rica en grasas Debido a una excesiva producción de Acetil-CoA e insuficiente Oxalacetato en el Ciclo de Krebs ¿Qué destino tienen los Cuerpos Cetónicos? Son transportados por sangre a tejidos extrahepáticos : cerebro, corazón, músculo Allí son utilizados como fuente de energía: se degradan en mitocondrias dando Acetil-CoA que se oxida por Ciclo de KrebsCETOGENESIS

UTILIZACIÓN DE CUERPOS CETÓNICOS Utilización de D-3-Hidroxibutirato como combustible Ocurre en tejidos extrahepáticos (cerebro, músculo, corazón) El hígado es el principal productor de C. Cetónicos pero es incapaz de usarlos como combustible Ciclo de Krebs Ausente en hígado

Formación y exportación de Cuerpos Cetónicos desde el Hígado Diabetes no tratada dieta estricta ayuno Gluconeogénesis Ciclo de krebs Cetogénesis Acetoacetato y de D-3-Hidroxibutirato en sangre pH sanguíneo provoca ACIDOSIS ó CETOSIS

LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008) Cuerpos Cetónicos en el Ayuno

LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008) Los Cuerpos Cetónicos como fuente de energía para el cerebro Relación con el estado nutricional

LIC. NUTRICIÓN – ANALISTA BIOLÓGICO QCA. BIOLÓGICA PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN Bolilla 7 Bolilla 7 METABOLISMO DE LÍPIDOS Digestión y Absorción - Acción de lipasas y sales biliares - Resíntesis de triglicéridos en célula intestinal Transporte de lípidos: Lipoproteínas - Función e importancia metabólica. Apolipoproteínas Lipogénesis: Biosíntesis de Acidos grasos -Acido Palmítico: Precursores y Enzimas -Gasto energético -Síntesis de ácidos grasos insaturados Metabolismo del colesterol: Regulación Lipólisis. Degradación de ácidos grasos -Activación y Transporte hacia la matriz mitocondria -Beta-oxidación -Balance energético Cuerpos cetónicos -Función e importancia metabólica. Cetogénesis y cetólisis.

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

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 un proceso endergónico: Utiliza ATP Consume equivalentes de reducción : NADPH (de Vía de las Pentosas) Es muy activa en hígado, gl. mamaria en lactancia, tejido adiposo 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 (PTA) 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. El citrato es el compuesto que permite disponer de Acetil- CoA en citosol Se realiza por adición sucesiva de fragmentos de 2 C elongación mitocondrias La elongación de Ac. Grasos preexistentes se realiza en el sistema microsomal del RE liso y, en menor medida, en las mitocondrias

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

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) SÍNTESIS DE NOVO DE ÁCIDOS GRASOS

20 Ocurre una carboxilación que utiliza HCO 3 - como fuente de CO 2. Interviene la enzima acetil-CoA carboxilasa que usa biotina como coenzima. Es el principal sitio de regulación de la síntesis de ac. Grasos. Etapa I) Formación de Malonil-CoA

REACCION Y REGULACIÓN DE ACETIL-CoA CARBOXILASA Acetil-CoA Acetil-CoA carboxilasa Malonil-CoA + + H+ Acetil-CoA carboxilasa Biotina (Vit B7) Monómero Forma filamentosa Citrato Inactiva Activa Ac.G. de cadena larga ATP ADP + Pi HCO 3 - P P P P

Los C15 y C16 del Ac.Palmítico provienen de ACETIL-CoA y los restantes de MALONIL-CoA CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -COOH Acetil- CoA Malonil-CoA COMIENZO Y PROCEDENCIA DE LOS CARBONOS DEL ACIDO GRASO

Procedencia de Acetil CoA, Enzimas y Poder reductor CITRATO CITRATO LIASA Acetil-CoA CARBOXILASA ACIDO GRASO SINTASA NADPH Vía de las Pentosas Enzima málica Complejo multienzimático ACETIL-CoAMALONIL-CoA ATP ACIL-CoA CITRATO ACETIL-CoA Oxalacetato + ATP ADP + Pi Síntesis de malonil-CoA

Síntesis de ac. grasos de hasta 16 C La AGS esta formada por 2 subunidades, cada una con 3 dominios El complejo incluye 7 enzimas II) Reacciones catalizadas por el complejo multienzimático de la Ácido graso sintasa (AGS)

Cisteína Subunidad I 4´Fosfo panteteína Subunidad II Esquema Complejo ácido graso sintasa   Enoil reductasa Deshidratasa Acetil Transacilasa Cetoacil sintasa Malonil Transacilasa ACP Tioesterasa Cetoacil reductasa SH 4´Fosfo panteteína SH   Enoil reductasa Cetoacil reductasa Cetoacil sintasa Acetil Transacilasa Malonil Transacilasa ACP Tioesterasa  Deshidratasa  Cisteína SH 

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

3°)CONDENSACIÓN DEL ACETILO DE EC CON MALONILO DE ACP El carboxilo del malonilo se separa como CO 2. Se separa el acetilo de la enzima condensante y se une al carbono metileno del malonil-ACP. Acetil-EC + Malonil-ACP Acetoacetil-ACP + HS-EC +CO 2 Enzima condensante O ‖ CO 2 -H 2 C-C- S-ACP + Malonil-ACP O ‖ H 3 C-C- S-Econd Acetil-EC O O ‖ CH 3 -C- CH 2 –C-SACP Acetoacetil-S-ACP CO 2

PRIMERA REDUCCION Acetoacetil-ACP + NADPH + H+ D-3-OH-butiril-ACP + NADP+  -Cetoacil-reductasa CH 3 -C- CH 2 –C-SACP O O ll CH 3 -C- CH 2 –C-SACP OH O l ll

ETAPA DE DESHIDRATACION D-3-OH-butiril-ACP  2 -butenoil-ACP + H 2 O 3-OH-acil deshidratasa CH 3 -C- CH 2 –C-SACP OH O l ll CH 3 –CH=CH –C-SACP O ll H2OH2O

SEGUNDA REDUCCION  2 butenoil-ACP + NADPH + H+ Butiril-ACP + NADP+ Enoil-ACPreductasa CH 3 –CH=CH –C-SACP O ll CH 3 –CH 2 – CH 2 - C – SACP O ll

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

32 ESQUEMA GENERAL DE LA BIOSÍNTESIS DE PALMITATO Butiril-EC + Malonil- ACP  -cetoacil-ACP 6 C 2º CICLO

Balance de la Biosíntesis 8 Acetil-CoA + 7 ATP + 14 NADPH + 13 H + Palmitato +8 CoA-SH + 7 ADP + 7 Pi + 14 NADP H 2 O Biosíntesis de malonil-CoA Reacción de: Acetil-CoA carboxilasa La síntesis de AG es costosa en ATP y poder reductor (NADPH + H + )

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

ELONGACION DE LOS ACIDOS GRASOS (de más de 16 C) CH 3 –(CH 2 ) n - CO –SCoA CH 3 –(CH 2 ) n+2 - CO -SCoA Acetil-CoAMalonil-CoA mitocondria microsoma Elongación por adición de restos de 2 C tomando como precursores Acetil-CoA ó Malonil-CoA

BIOSINTESIS DE ACIDOS GRASOS MONOINSATURADOS Estearil-CoA (18)C Oleil-CoA (18:1  9 )C Palmitoil-CoA (16)C Palmitoleil-CoA (16:1  9 )C AG Monoinsaturados se sintetizan en el RELiso Intervienen desaturasas Se forma una doble ligadura entre el C9 y el C10 O 2 2H 2 O NADPH NADP O 2 2H 2 O NADPH NADP

Relación entre el Metabolismo de los H. de C. y la Biosíntesis de Acidos Grasos CITOSOL GLICOLISIS SÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOS Carbohidratos Piruvato Cuerpos cetónicos Cetogénesis  oxidación MITOCONDRIA Acetil-CoA CitratoCitrato Oxalacetato Acidos grasos Acil-CoA Acil-Carnitina Acil-CoA

SÍNTESIS Ac. GrasosDEGRADACIÓN Ac. Grasos Activa Tras comidas, situación post-prandial Ayuno y ejercicio prolongado Principales tejidos implicadosHígado y tejido adiposoMúsculo e hígado ZonaCitosolMitocondria Donante/ producto de 2CAcetil-CoA Transportador del Ácido Graso activo Unido a ACPUnido a CoA Enzimas Complejo multienzimático Ácido Graso Sintasa Probablemente no asociadas Oxidante / reductorNADPHNAD + y FAD Control alostérico El citrato activa la acetil- CoA carboxilasa, el palmitoil-CoA la inhibe. Malonil-CoA inhibe la carnitina-acil-transferasa I Control hormonal La insulina activa la acetil- CoA carboxilasa, la adrenalina y el glucagón la inhiben. La adrenalina y el glucagón activan la lipasa, la insulina la inhibe ProductoPalmitato.Acetil CoA

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).