Metabolismo de Lípidos y Beta-Oxidación de Ácidos Grasos de la Universidad Alfonso X el Sabio

TEMA 8

Metabolismo de lípidos

X + CONULM UNIVERSIDAD ALFONSO X EL SABIOÍNDICE

1. Introducción al metabolismo de lípidos.
2. Digestión y absorción de lípidos.
   • Sales biliares y emulsión de las grasas.
   • Enzimas digestivas.
3. Lipoproteínas.
4. Metabolismo de ácidos grasos.
   • Lipólisis.
   • Degradación de ácidos grasos: 3-oxidación.
5. Cuerpos cetónicos.
6. Biosíntesis de lípidos.
   • Biosíntesis de ácidos grasos.
   • Biosíntesis de colesterol.

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INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO DE LÍPIDOS

Proteínas Ácidos nucleicos Poli- sacáridos Lípidos Lípidos Amino- ácidos Nucleó- tidos Monosa- cáridos Glicerol Ácidos grasos Degradación: lipólisis Glucosa Gliceraldehído-3-fosfato Piruvato Acetil CoA Mitocondria Citoplasma ß oxidación de los ácidos grasos Ciclo de Krebs co, Biosíntesis de ácidos grasos y cuerpos cetónicos e NADH FADH, Luz NH2 Transporte de electrones y fosforilación oxidativa ADP O2. Cloroplasto ATP H2O Anabolismo Catabolismo NAD FAD Flujo de e- Bioquímica. Conceptos Esenciales Feduchi / Romero / Yáñez / Castiñeyra / Garcia-Hoz. Editorial Médica Panamericana @ 2015 UNIVERSIDAD ALFONSO X EL SABIO 3

DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN DE LÍPIDOS

Sales biliares y emulsión de las grasas

Grasas ingeridas en la dieta Vesícula biliar Intestino delgado

1. En el intestino delgado se produce la emulsión de las grasas de la dieta por las sales biliares, mediante la formación de micelas mixtas
2. Las lipasas pancreáticas degradan los triglicéridos y otros lípidos

Mucosa intestinal

1. Los ácidos grasos y otros productos de ruptura son absorbidos por la mucosa intestinal y convertidos en triglicéridos y otros lípidos

Apo C-II

1. Los triglicéridos junto con otros lípidos son incorporados junto con colesterol y apolipoproteínas en quilomicrones que serán liberados al sistema linfático

Lipoproteína

1. Entre los lípidos de la dieta destacan por orden de energía:
   • Triglicéridos
   • Ácidos grasos
   • Fosfolípidos
   • Otros lípidos
2. El valor calórico de triglicéridos y ácidos grasos sueltos o que forman parte de otros lípidos es el doble del de los hidratos de carbono; unas 9 kcal/g
3. La digestión de los lípidos comienza con la emulsión, formación de micelas, gracias a las sales biliares producidas por el hígado y liberadas en el intestino delgado por la vesícula biliar.

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DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN DE LÍPIDOS

Enzimas digestivas

1. Sobre los triglicéridos actúa principalmente la lipasa pancreática rindiendo dos ácidos grasos y un monoacilglicerol, aunque también pueden liberar glicerol.
2. Sobre los fosfolípidos actúa la fosfolipasa A2, secretada por el páncreas, liberando un ácido graso y un acil lisofosfolipido.
3. Sobre los ésteres de colesterol (colesterol unido a un ácido graso mediante enlace ester entre los grupos -OH y -COOH respectivamente) deben sufrir hidrolisis mediante la colesterol esterasa producida por el páncreas.
4. El resultado de la acción de todas estas enzimas es la formación de moléculas más sencillas y anfipáticas que ahora ya pueden ser absorbidas por los enterocitos, las células epiteliales intestinales.
5. Una vez en el interior de los enterocitos, vuelven a constituir lípidos complejos que se asocian a proteínas para formar las llamadas lipoproteínas y que serán transportadas al resto del organismo a través de la linfa y la sangre.

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LIPOPROTEÍNAS

Triacilglicéridos Ésteres de colesterol Colesterol libre Fosfolípidos Apoproteína Hígado Intestino Transporte inverso de colesterol HDL LDL Tejido extrahepático VLDL Quilomicrones remanentes VLDL remanentes (IDL) Quilomicrones Capilares Lipoproteína lipasa Ácidos grasos libres Tejido adiposo, muscular, mamario

1. Las lipoproteínas son estructuras macromoleculares esféricas y complejas que usa el organismo para transportar lípidos principalmente pero también aminoácidos.
2. Están constituidos por una capa externa de fosfolípidos, proteínas denominadas apoproteínas y colesterol que rodean un núcleo de triglicéridos y ésteres de colesterol.
3. La principal lipoproteína producida por el intestino es el quilomicron. Se libera al sistema linfático y de ahí pasa a la sangre. De este modo, pasan primero por los tejidos periféricos y posteriormente por el hígado.
4. El nombre del resto de lipoproteínas hace referencia a su densidad, determinada por la proporción de lípidos y proteínas. A menor proporción de triglicéridos, mayor densidad. El tipo de apoproteínas y el porcentaje del resto de lípidos también varía según el tipo de lipoproteína.

Función y origen de las lipoproteínas plasmáticas

Tabla 13-2. Función y origen de las lipoproteínas plasmáticas QM VLDL IDL LDL HDL ORIGEN Intestino Hígado (e intestino) Circulación (VLDL) e hígado Circulación (VLDL) e hígado Hígado (e intestino) FUNCIÓN Transportan la grasa (TG exógenos) del alimento desde el intestino a los tejidos periféricos Transportan los TG sintetizados en el hígado (TG endógenos) a los tejidos periféricos Proceden de las VLDL. Tras la hidrólisis de los TG endógenos en los capilares son captados por el hígado. Precursores de las LDL Son la principal forma de transporte del colesterol a los tejidos Eliminan el exceso de colesterol de los tejidos y lo devuelven al hígado para su metabolismo o excreción Bioquímica. Conceptos Esenciales Feduchi / Romero / Yáñez / Castiñeyra / Garcia-Hoz. Editorial Médica Panamericana @ 2015 UNIVERSIDAD ALFONSO X EL SABIO 6

METABOLISMO DE ÁCIDOS GRASOS

Lipólisis

Hígado Receptor Hormona Adenilato ciclasa Ácidos grasos Glicerol ADIPOCITO Glicerol quinasa 1 .ADP CAMP + ATP Albúmina CHỊOH HO-C-H 1 Proteína quinasa (PKA) 0 CH-0-P-O" L-Glicerol-3-fosfato 0 Triglicérido lipasa NAD+ Glicerol-3-fosfato deshidrogenasa NADH + H+ CHỊOH Glicerol o=C 0 CH2-0-P-O" Dihidroxiacetona-fosfato O" Glucagón, adrenalina Triosa fosfato isomerasa ATP TG Lipasa Insulina H o C H-C-OH O 1 11 CH-O-P-O" 0 Transporte de ácidos grasos

1. La lipólisis es la movilización de los triglicéridos almacenados en el tejido adiposo.
2. Está regulada hormonalmente por glucagón y adrenalina, que la activan, y por insulina, que la inhibe.
3. Al activarse, el primer paso consiste en la degradación de los triglicéridos hasta ácidos grasos y glicerol libre gracias a la triglicérido lipasa.
4. El glicerol y los ácidos grasos salen de los adipocitos hacía la sangre. Estos últimos viajan unidos a la proteína albumina.
5. Al llegar al resto de tejidos, principalmente hígado y músculo, servirán para suministrar energía en el caso de los ácidos grasos (B- oxidación), y para producir energía o formar glucosa en el caso del glicerol (gluconeogénesis en el hígado y corteza renal).

Bioquímica. Conceptos Esenciales Feduchi / Romero / Yáñez / Castiñeyra / Garcia-Hoz. Editorial Médica Panamericana @ 2015 UNIVERSIDAD ALFONSO X EL SABIO 7 O O 1CH2 3CH2 C-O 2CH 0-C O 0= CO2 B-oxidación, ciclo de Krebs, cadena respiratoria CH,OH R, - COO" HO-C-H + R2-COO" CH2OH R3 - COO" D-Gliceraldehido-3-fosfato CH2OH HO-C-H CH,OH ATP Torrente circulatorio

METABOLISMO DE ÁCIDOS GRASOS

Degradación de ácidos grasos: 3-oxidación

O O O Citoplasma Espacio intermembrana Matriz "O-P-O-P-O- .10 -O O CH3 ATP 0 Ácido graso CH3-N+-CH2-CH - CH2-COO" I CH3 Carnitina acil transferasa-Il 01 Acil-CoA sintetasa O O 0 Co-P-O- Adenosina R-C OH Carnitina Carnitina S-CoA O O Acil adenilado (unido a la enzima) =0 R-C O CoA-SH Carnitina R-C CoA-SH Carnitina 2P R-C Acil-CoA S-CoA Carnitina acil transferasa-I - AG"0 = - 19 kj/mol AG"0 = - 15 kj/mol

1. Tiene lugar en la matriz mitocondrial.
2. Los ácidos grasos deben ser activados mediante union a CoA gracias a la acil-CoA sintetasa para poder pasar al espacio intermembrana de la mitocondria. Este paso de activación requiere un ATP que es hidrolizado hasta AMP.
3. Una vez formado el acil-CoA correspondiente, se produce la unión a carnitina gracias a la carnitina acil transferasa-I, liberando la CoA, y su posterior transporte a la matriz a través de la carnitina acil- carnitina translocasa. Ya en la matriz, la carnitina acil transferasa-Il vuelve a formar el acil-CoA liberando la carnitina.
4. Al llegar a la matriz, los acil-CoA comienzan a ser degradados en la llamada ß-oxidación.

Bioquímica. Conceptos Esenciales Feduchi / Romero / Yáñez / Castiñeyra / García-Hoz. Editorial Médica Panamericana @ 2015 NAVS UNIVERSIDAD ALFONSO X EL SABIO 11 AMP + pi - OH Carnitina -R-" Acil-CoA O R- / S-CoA "O-P-O-P-O" + R-CEO O Pirofosfato CoA-SH Acil-CoA sintetasa Pirofosfatasa > AMP O Adenosina CoA-SH + ATP R-C. 8

METABOLISMO DE ÁCIDOS GRASOS

Degradación de ácidos grasos: 3-oxidación cíclica

Esta ruta consta de 4 pasos enzimáticos que se repiten cíclicamente hasta que el el acil-CoA, el ácido graso activado, es completamente degradado en forma de moléculas de acetil-CoA que, posteriormente, entrarán en el ciclo de Krebs. Acil-CoA (ácido graso activado) HHO R-CH2-CH2-C-C-C-SCOA O Acetil-CoA O CH3-C-SCOA R-CH-CH2-C-SCOA 1 Acil-CoA deshidrogenasa Tiolasa Acil-CoA (acortado en 2C) FADH2 CoASH H O H O 1 = R-CH2-CH2-C-C-C-SCOA R-CH-CH2-C=C-C-SCOA α H B-cetoacil-CoA H trans-42-enoil-CoA ~ H2O NADH + H+ 3 Enoil-CoA hidratasa L-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa OHH O NAD+ R-CH-CH2-C-C-C-SCOA βι αί H H L-B-hidroxiacil-CoA

1. En cada ciclo se obtiene un acetil- CoA, un NADH + H+ y un FADH2-
2. El número de ciclos es igual a la mitad del número de carbonos que tenga el ácido graso -1. Por ejemplo, el ácido palmítico (16:0) necesita 7 ciclos.
3. De este modo, los ácidos grasos saturados de cadena par rinden un número igual de moléculas reducidas que el número de ciclos y la mitad de moléculas de acetil- CoA que número de átomos de carbono tengan.
4. Los ácidos grasos insaturados o de cadena impar (raro en la naturaleza) requieren de enzimas adicionales, pero son procesados también por esta ruta.

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