LIPOLISIS TG y BETA-OXIDACION AGL
2013
LA LIPOLISIS • Conocida también como
lipólisis es el
proceso metabólico mediante el cual los lípidos del organismo son transformados (hidrolisados) para producir ácidos grasos libres (AGL) y glicerol (propanotriol) para cubrir las necesidades energéticas. • La lipolisis es el conjunto conjunto de reacciones
inversas a la lipogénesis.
Estimulacion hormonal de la lipólisis •
Es estimulada, a través de un sistema de trans-ducción trans-ducción de señales, por hormonas catabólicas como:
• el glucagón glucagón,, la epinefrina (adrenalina), • la norepinefrina (nor-adrenalina), • la hormona del crecimiento (somatotropina
o GH) • el cortisol cortisol.. • La
lipolisis es inhibida por la insulina
En el adipocito glucagón (adrenalina y otras hormonas) activa a determinadas proteínas G, que a su vez activan a la adenilato ciclasa,
• El
enzima que cataliza la formación de AMPc y éste a su vez activa una kinasa enzima que fosforila a la lipasa sensitiva de los adipositos ,enzima que hidroliza
los triacilglicéridos.
Hidrólis de los TG hidrólisis de los TG produce produce AGL y Glicerol Glicerol • La hidrólisis • Los
ácidos grasos libres (AGL) son vertidos al
torrente torrente sanguíneo, donde se unen un en a la albúmina plasmática plasmática para ser transportados transportados y entregados al hígado. (h epatocitos os u otras) se • Dentro de las células (hepatocit degradan, a través de la beta-o b eta-oxidación, xidación, a moléculas de acetil-CoA que alimenta el ciclo de Krebs. Krebs.
Las proteínas G de proteínas caracterizadas • forman una familia de proteínas
por su interacción con guanosín trifosfato (GTP) conducente a la hidrólisis del nucleótido a guanosín difosfato (GDP).
activadas cuando poseen GTP en su estructura, e inactivadas cuando tienen GDP. Por tanto, la actividad GTPasa es crucial para su
• Se encuentran •
funcionamiento
Las proteínas G •
Actúan mediante la transducción de señales. De manera que un estímulo del exterior celular, un ligando (hormona , neurotransmisor) accede al recept receptor or celular
asociado a proteína G (o GPCR) desencadenado una cascada de actividades enzimáticas,, enzimáticas
segundos mensajeros (cAMP, DAG, IP3, Ca+2 y cGMP)
• mediante la formación de
como respuesta
Estructura de GDP • GDP: Guanosina Difosfato
Estructura de GTP Guanosina a Trifosfato rifosfato • GTP: Guanosin
Los efectores Prot-G se clasifican en Clase G Α
Efector asociado
Segundo mensajero
Ejemplos de receptores β-adrenérgico, glucagón, serotonina, vasopresina
Gsα
Adenilil ciclasa
Aumento de AMPc
Gi α
Adenililciclasa, Adenililciclasa, canal de K+
Disminución AMPc, α2-adrenérgico, muscacambio en el potencial rínico de acetilcolina de membrana
Golf α
Adenilil ciclasa
Aumento AMPc
Olfatorios
Gqα
Fosfolipasa C
Aumento
IP 3,
DAG
α1-adrenérgico
Goα
Fosfolipasa C
Aumento
IP 3,
DAG
Acetilcolina de células endoteliales
Gt Α
cGMP Disminución cGMP fosfodiesterasa
Rodopsina de las células bastón
ANEDILATO CICLASA
• La adrenalina (epinefrina) se une a su receptor, que
está asociado a una proteína G (heterotrimérica), la cual está a su vez asociada a una adenilil ciclasa que convierte el ATP a AMPc AMPc,, transmitiendo la señal.
Adenilato ciclasa •
•
La Adenilato ciclasa, es la enzima que cataliza cataliza la conversión de ATP a AMPc. El cAMP es conocido como un segundo mensajero, molécula involucrada en la transducción de la señal de las hormonas y los neurotransmisores neurotransmisores en eucariotas eucariotas..
•
La adenilato ciclasa hepática responde con mayor fuerza al glucagón, mientras que la muscular responde con mayor fuerza a la adrenalina.
Estructuras de ATP y cAMP • Por acción de la enzima Adenilato ciclasa el
ATP se transforma en cAMP (segundo mensajero)
• Además se libera pirofosfato.
Estructura cAMP El AMP, formado a partir del ATP, por ciclación catalizada catalizada por la
Adenilato Ciclasa forma el segundo mensajero cAMP (ciclo AMP). El grupo Fosfato (PO4) está unido a los oxígenos de los carbonos de la ribosa ribos a en 5’ 5 ’ y 3’ 3’,, formando un nuevo
ciclo
Hidrólisis TG • La hidrólisis de los triglicéridos se produce
mediante la escisión del enlace éster, con formación de ácidos grasos libres y glicerina
Hidrólisis enzimática de un TG • La hidrólisis
enzimática se produce en
presencia de catalizadores catalizadores biológicos (enzimas (enzimas lipasas). En los animales se producen en el estómago y el intestino.
Hidrólisis del tripalmitato de glicerol • ‘
Beta-oxidacion • La
beta oxidación (β-oxidación) es un proceso
catabólico de los ácidos grasos en el cual sufren remoción, mediante la oxidación oxidación,, de un par de átomos de carbono sucesivament su cesivamente e en cada ciclo del proceso, hasta hasta que el ácido graso se descomponga por completo en forma de moléculas acetil-CoA acetil-CoA,, oxidados en la mitocondria para generar energía (A (ATP TP). ).
β-oxidación de ácidos grasos •
•
•
•
Oxidación de una Acil-CoA por FAD y una Acil-CoA-Deshidrogenasa Hidratación de un Enoil-CoA con H2O una Enoil-CoA-Hidratasa Oxidación de una L- -Hidroxiacil-CoA por NAD+ y una L- -Hidroxiacil-CoADeshidrogenasa Tiólisis de una cetoacil-CoA por CoASH y una cetoacil-CoA Tioliasa
Resultado de la Beta oxidación • Son la formación de moléculas de
Acetil-CoA cetil-CoA,,
(las que pueden ingresar en el ciclo de Krebs), Krebs), y además de coenzimas reducidos NAD NADH Hy FADH2 ( las que pueden ingresar en la cadena
respiratoria.. respiratoria
ácidos grasos deben ser activados con coenzima A, A, a AcilCoA y luego atravesar la membrana mitocondrial interna, que es impermeable a los poseen más de 16 átomos átomos de carbono. carbono.
• Antes de la oxidación, los
Activación de los ácidos grasos • Los ácidos grasos son activados a
Acil coenzima A
(acil CoA, R –CO –SCoA), proceso que tiene lugar en el retículo endoplasmático endoplasmático (RE) o en la membrana mitocondrial externa, donde se halla la acil-CoA sintetasa, que cataliza la reacción: •
sintetasa→ R – R –COOH + ATP + CoASH →Acil-CoA sintetasa CO –SCoA + AMP + PPi + H2O
•
El ácido graso se une al coenzima A (CoASH), reacción que consume dos enlaces de alta energía del ATP.
Traslocación a la matriz mitocondrial mitocondrial • Posteriormente debe usarse un transportador,
la carnitina, para traslocar traslocar las moléculas de acil-CoA al interior de la matriz mitocondrial, ya que la membrana mitoncondrial interna es impermeable a los acil-CoA (para ácidos grasos con más de 16 átomos de carbono) •
La carnitina se encarga de llevar los grupos acilo (residuo de ácido graso sin el grupo OH del carboxilo) al interior de la matriz mitoncondrial como acil-carnitina.
Mecanismo tr translocación anslocación • 1.- La enzima
carnitina palmitoiltransferasa I
(CPTI) de la membrana m embrana mitocondrial externa elimina el coenzima A de la molécula de acil•
•
CoA y La une a la carnitina situada en el espacio intermembrana, originado acilcarnitina y el CoASH queda libre en el citosol para poder activar otro ácido graso
Mecanismo tr translocación anslocación • 2.- A continuación, una proteína
transportadora, transportadora, llamada translocasa translocasa,, situada en la membrana mitocondrial interna, transfiere la acilcarnitina a la matriz mitoncondrial y, paralelamente, la carnitina palmitoiltrasnferasa II (CPTII) une una molécula de CoA de la matriz al ácido graso, graso, regenerando regenerando así el acil-CoA .
La carnitina • La carnitina se devuelve al espacio
intermembrana por la proteína transportadora y reacciona con otro acil-CoA, repitiéndose el ciclo. •
•
La carnitina, también reconocida como vitamina B11, es un derivado aminoacídico que participa en el circuito vascular reduciendo niveles de triglicéridos y colesterol en sangre. Se produce naturalmente en el hígado a partir de L-metionina L-metionina y la L-lisina L-lisina
Oxidación por FAD • El primer paso es la oxidación del ácido graso
deshidrogenasa sa. La enzima por la acil-CoA deshidrogena cataliza cataliza la formación de un doble enlace C=C entre el C-2 (carbono α) y el C-3 (carbono β), formando trans-D -enoil-CoA
• Utiliza FAD como cofactor y lo reduce a FADH2
Hidratacion • El siguiente paso es la
hidratación del enlace
entre C-2 y C-3, catalizado por la Enoil-CoAEnoil- CoAhidratasa. Esta reacción es estereo-específica, formando el L-3-hidroxiacil-CoA (unicamente el isómero con configur configuración ación L).
Oxidación por NAD+ El tercer paso es la oxidación del L-3-hidro L -3-hidroxiacil xiacil CoA por el NAD+, lo que convierte convierte el grupo –OH) en un grupo cetona (=O), hidroxilo ( – formando el 3-cetoacil-CoA
Reacción es catalizada catalizada por la L-3-hidro L-3-hi droxiacil-CoAxiacil-CoAdeshidrogenasa, utilizando NAD como cofactor
Tiólisis • El paso final es la tiolisis del 3-cetoacil CoA por
el grupo tiol de otra molécula de CoA CoASH. SH. El tiol es insertado entre los carbono C-2 y C-3, por ls Tioliasa,, produciendo 1 molecula de Acetil-CoA Tioliasa (2 átomos de carbono) y
Acil-CoA, 2 átomos de carbono más corto que el inicial.
• Además de un nuevo
Resumen Beta oxidación • Estas cuatro reacciones se repiten hasta la
Acil-CoA A en ruptura completa de la molécula Acil-Co
•
•
unidades sólo deAcetil deAcetil CoA, si el ácido graso es de cadena par. Por cada ciclo, se forma una molécula de FADH2, una de NADH y una de Acetil CoA. El Acetil-CoA que ingresa en el ciclo de los acidos tricarbox tri carboxílicos ílicos es completamente completamente oxidado a 2 moleculas de anhídrido carbónico.
Acido graso de cadena impar acidos grasos de un numero impar de átomos átomos de carbonos siguen las mismas
• Los
vias de los de cadena par, par, pero: •
En el último paso del ciclo, se forma una molécula de acetil-CoA y una de
propionil-CoA (3C) el que es transformado transformado a Succinil-CoA (compuesto (compuesto gluconeogénico)
Rendimiento energético • Durante la β-oxidación la cadena de carbonos
de los ácidos grasos se rompe en un Acetil-CoA (molécula de dos carbonos) y en cada ciclo se ADH H2 y un NADH + H+, Se produce también un FAD puede calcular cuanto ATP es generado en la oxidación completa de un ácido graso, graso, según el número de átomos de su cadena.. • Cuanto mayor es el número de átomo de
carbono del ácido graso, más moléculas de ATP generará.
Rendimiento energético • FADH2 y NADH+H+. van a la cadena respiratoria • El
Acetil-CoA ingresa en el ciclo de Krebs
donde genera genera GTP y más moléculas de FADH2 y NADH + • Para el
ácido palmítico, ácido graso saturado
de 16 carbonos, que genera 8 Acetil-CoA, 7 FADH2 y 7 NADH, el rendimiento energético es 106 moléculas de ATP (descontando las 2 utilizadas en la activación del ácido palmítico a Palmitoil-CoA Palmitoil-CoA (Acil-CoA)
Rendimiento ATP Ácido Palmitico (C16) •
•
•
•
•
1 Acetil-CoA que ingresa al ciclo de Krebs y generan 10 ATP . (8 Acetil = 80 ATPs) 7 NADH de la Oxidación generan 7 por 2,5 ATP = 17,5 ATPs generan 7 por 1,5 7 FADH2 de la Oxidación generan ATP = 10,5 ATPs Menos 2 ATPs utilizados en la activación del ácido graso.............. graso.............. - 2 ATP Total ……………………. 106 ATP
ATPs por 1 Acetil-CoA en el CdeK •
1 Acetil-CoA que ingresa al ciclo de Kreb Krebss genera 1 GTP , 3 NADH+ + H+ y 1 FADH2
•
•
1 NADH+ + H+ = 2,5 ATP x 3 = 7,5 ATP 1 FADR2 ADR2 = 1,5 ATP 1,5 1,5 ATP 1 GTP = 1,0 ATP 1,0 ATP
•
Tota otall
•
= 10, 10,0 0 ATPs
