Oxidação beta de etapas de ácidos graxos, reações, produtos, regulamentação

O Oxidação beta de ácidos graxos É a rota de catabolismo (degradação) de ácidos graxos, que tem como principal função a produção ou "liberação" da energia contida nos links dessas moléculas.

Esta rota foi descoberta em 1904, graças aos experimentos realizados pelo Knoop Franz alemão, que consistia na administração, ratos experimentais, de ácidos graxos cujo grupo metil final foi modificado com um grupo fenil.

Esquema beta Oxidação de ácidos graxos (Fonte: Arturo González Laguna [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)] via Wikimedia Commons)

Knoop esperava que os produtos do catabolismo desses ácidos graxos "analógicos" sigam rotas semelhantes à via de oxidação dos ácidos graxos normais (os nativos não modificados). No entanto, ele descobriu que havia diferenças nos produtos obtidos, dependendo do número de átomos de carbono de ácidos graxos.

Com esses resultados, o Knoop propôs que a degradação ocorreu em "etapas", começando com um carbono β "ataque" (posição 3 em relação ao grupo carboxila terminal), liberando fragmentos de dois átomos de carbono.

Posteriormente, foi demonstrado que o processo requer energia na forma de ATP, que ocorre nas mitocôndrias e que os fragmentos de dois átomos de carbono entram no ciclo Krebs, como o acetil-CoA.

Em resumo, a oxidação beta de ácidos graxos implica a ativação do grupo carboxil terminal, o transporte de ácido graxo ativado em direção à matriz mitocondrial e a oxidação "escalonada" de dois em dois carbonos do grupo carboxil.

Como muitos processos anabólicos e catabólicos, essa rota é regulada, pois merece a mobilização de ácidos graxos de "reserva" quando as outras rotas catabólicas não são suficientes para atender às demandas de energia celular e corporal.

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Etapas e reações

Os ácidos graxos são predominantemente em citosol, eles já vêm de rotas biossintéticas ou depósitos de gordura que são armazenados a partir de alimentos ingeridos (que devem entrar nas células).

- Ativação de ácidos graxos e transporte para mitocôndrias

A ativação de ácidos graxos requer o uso de uma molécula ATP e tem a ver com a formação de conjugados de acils tioes com coenzima para.

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Essa ativação é catalisada por um grupo de enzimas chamadas comprimento específico de acetil-CoA em relação ao comprimento da cadeia de cada gordura. Algumas dessas enzimas ativam os ácidos graxos à medida que são transportados para a matriz mitocondrial, à medida que são incorporados na membrana mitocondrial externa.

Ativação de ácidos graxos (Fonte: JAG123 na Wikipedia inglesa [domínio público] via Wikimedia Commons)

O processo de ativação ocorre em duas etapas, produzindo primeiro um acil de adenilato a partir do ácido graxo ATP, onde uma molécula de pirofosfato (PPI) é liberada. O grupo carboxila ativado pelo ATP é posteriormente atacado pelo grupo Tiol da coenzima, formando ACil-CoA.

A translocação ACIL-CoA através da membrana das mitocôndrias é alcançada graças a um sistema de transporte conhecido como Shuttle de Carnitina.

- Oxidação beta de ácidos graxos saturados com um par de átomos de carbono

A degradação dos ácidos graxos é uma rota cíclica, uma vez que a liberação de cada fragmento de dois átomos de carbono é imediatamente seguida por outro, até atingir o comprimento total da molécula. As reações que fazem parte nesse processo são as seguintes:

- Desidrogenação.

- Hidratação de uma ligação dupla.

- Desidrogenação de um grupo hidroxila.

- Fragmentação para o ataque de uma molécula de acetil-CoA em carbono β.

Reação 1: Primeira desidrogenação

Consiste na formação de uma ligação dupla entre o carbono α e o carbono β por eliminação de dois átomos de hidrogênio. É catalisado por uma enzima ACIL-CoA desidrogenase, que forma uma molécula trans trans.

Reações 2 e 3: hidratação e desidrogenação

A hidratação é catalisada pelo angel-coatse+.

A hidratação do branco trans.

O FADH2 e o NADH produzidos nas três primeiros reações da oxidação beta são reoxados.

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Reação 4: Fragmentação

Cada ciclo beta de oxidação que elimina uma molécula de dois átomos de carbono final.

Esta reação é catalisada pela enzima β-cototoolase ou tisolase, e seus produtos são uma molécula de Acil-CoA (o ácido graxo ativado com dois átomos de carbono) e um de acetil-CoA.

- Oxidação beta de ácidos graxos saturados com um número ímpar de átomos de carbono

Nos ácidos graxos do número ímpar de átomos de carbono (que não são muito abundantes), a molécula do último ciclo de degradação possui 5 átomos de carbono; portanto, sua fragmentação produz uma molécula de acetil-coa (que entra no ciclo de Krebs) e outro de propionil-coa.

O propionil-coA deve ser carboxilado (reação dependente de bicarbonato e bicarbonato) pela enzima propionil-coa carboxilase, que forma um composto conhecido como d-metilmalonil-coa, que deve ser epimerizado em sua forma "l".

Oxidação beta de ácidos graxos de números ímpares (Fonte: Eleska [CC0] via Wikimedia Commons)

O composto resultante da epimerização é posteriormente convertido em succinil-CoA por ação da enzima L-metilmalonil-coa muase, e essa molécula, bem como o acetil-CoA, entra no ciclo de ácidos cítricos.

- Oxidação beta de ácidos graxos insaturados

Muitos lipídios celulares têm cadeias de ácidos graxos com insaturação, ou seja, eles têm uma ou mais ligações duplas entre seus átomos de carbono.

A oxidação desses ácidos graxos é um pouco diferente da dos ácidos graxos saturados, pois duas enzimas adicionais, uma raiva da isomerase e 2.4-dieno-coa redutase, são responsáveis ​​por eliminar essas insatraturas, de modo que esses ácidos graxos eles podem ser um substrato de A enzima-coa hidratasa.

Oxidação beta de ácidos graxos insaturados (Fonte: Hajime7Basketball [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)] via Wikimedia Commons)

A raiva da isomerase atua em ácidos graxos monoinsaturados (com uma única insaturação), enquanto isso a enzima 2,4-dieno-coa redutase reage com ácidos graxos poliinsaturados (com duas ou mais insatação).

- Beta Extra -Roman Oxidação

A oxidação beta de ácidos graxos também pode ocorrer dentro de outras organelas citosólicas, como peroxissomos, por exemplo, com a diferença de que os elétrons que são transferidos para FAD+ não são entregues à cadeia respiratória, mas diretamente para oxigênio.

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Esta reação produz peróxido de hidrogênio (oxigênio é reduzido), composto que é eliminado pela enzima catlase, específica para essas organelas.

Produtos de oxidação beta

A oxidação dos ácidos graxos produz muito mais energia do que a degradação de carboidratos. O principal produto da oxidação beta é o acetil-CoA produzido em cada etapa da parte cíclica da rota; no entanto, outros produtos são:

- Amp, h+ e pirofosfato (PPI), produzido durante a ativação.

- FADH2 e NADH, para cada acetil-CoA produzido.

- Succinil-coa, ADP, PI, para ácidos de cadeia ímpares.

Oxidação beta do ácido palmítico (fonte: 'Rojinbkht [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)] via Wikimedia Commons)

Se considerarmos a oxidação completa do ácido palmítico (palmitato) como exemplo, um ácido graxo de 16 átomos de carbono, a quantidade de energia que ocorre é mais ou menos equivalente a 129 moléculas de ATP, que vêm das 7 voltas, ela deve completar o ciclo.

Regulamento

A regulação da oxidação beta de ácidos graxos na maioria das células depende da disponibilidade de energia, não apenas relacionada a carboidratos, mas com os mesmos ácidos graxos.

Os animais controlam a mobilização e, portanto, a degradação de gorduras por estímulos hormonais, que são ao mesmo tempo controlados por moléculas como o AMPC, por exemplo.

No fígado, o principal órgão de degradação da gordura, a concentração de malonil-CoA é extremamente importante para a regulação da oxidação beta; Este é o primeiro substrato comprometido com a via de biossíntese de ácidos graxos.

Quando a malonil-coa se acumula em grandes proporções, promove a biossíntese de ácidos graxos e inibe o transportador mitocondrial ou o traslado de acil-carnitina. Quando sua concentração diminui, a inibição cessa e a oxidação beta é ativada.

Referências

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2. Nelson, d. eu., & Cox, M. M. (2009). Lehninger Principles of Biochemistry. Edições Omega (5ª ed.).
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