A síntese de ácidos graxos é um processo fundamental para a produção de lipídios essenciais para o organismo. Esse processo ocorre principalmente no citosol das células, onde várias enzimas estão envolvidas em diferentes estágios e reações. A síntese de ácidos graxos é um processo complexo que envolve a ativação do acetil-CoA, a formação de ácidos graxos de cadeia longa e a incorporação de duplas ligações insaturadas. Essa via metabólica é crucial para a regulação do metabolismo energético e para a produção de moléculas importantes para a estrutura celular e para o funcionamento adequado do organismo.
Qual a enzima responsável pela síntese dos ácidos graxos no organismo?
A síntese de ácidos graxos no organismo é um processo fundamental para a produção de lipídios essenciais para diversas funções biológicas. A enzima responsável por catalisar essa reação é a acetil-CoA carboxilase, que desempenha um papel crucial na formação de ácidos graxos a partir de precursores metabólicos.
A síntese de ácidos graxos ocorre principalmente no citoplasma das células, onde são utilizados substratos como o acetil-CoA e o NADPH para a formação de ácidos graxos saturados de cadeia longa. Esse processo é dividido em vários estágios, incluindo a carboxilação do acetil-CoA, a formação de malonil-CoA e a elongação da cadeia de ácidos graxos.
Além da acetil-CoA carboxilase, outras enzimas também estão envolvidas na síntese de ácidos graxos, como a enzima redutase de ácido graxo e a enzima desidrogenase de ácido graxo, que catalisam reações importantes no processo de biossíntese lipídica.
A acetil-CoA carboxilase é a enzima-chave responsável por iniciar essa via metabólica, desempenhando um papel fundamental na regulação da síntese de ácidos graxos.
Localização da produção de ácidos graxos no organismo humano: um guia completo.
A síntese de ácidos graxos é um processo fundamental para o funcionamento do organismo humano. Esses ácidos graxos são essenciais para a formação de membranas celulares, produção de energia e síntese de hormônios. Mas onde exatamente ocorre a produção desses ácidos graxos?
No corpo humano, a produção de ácidos graxos ocorre principalmente no citoplasma das células, mais especificamente no retículo endoplasmático. Esse processo é conhecido como síntese de ácidos graxos e envolve uma série de estágios e reações que são catalisadas por enzimas específicas.
As enzimas envolvidas na síntese de ácidos graxos incluem a acetil-CoA carboxilase e a sintase do ácido graxo, que desempenham papéis essenciais na ativação e alongamento dos ácidos graxos. Essas enzimas são responsáveis por catalisar as reações que convertem o acetil-CoA em ácidos graxos de cadeia longa.
O processo de síntese de ácidos graxos ocorre em vários estágios, começando com a ativação do acetil-CoA e terminando com a formação de ácidos graxos de cadeia longa. Durante esse processo, ocorrem diversas reações que envolvem a adição de grupos carbonila e hidroxila às moléculas de ácidos graxos em crescimento.
Esses ácidos graxos são essenciais para diversas funções no organismo, tornando a síntese de ácidos graxos um processo fundamental para a manutenção da saúde e do funcionamento adequado do corpo.
Os processos nos 3 estágios da degradação dos ácidos graxos: saiba o que ocorre.
Os ácidos graxos são moléculas essenciais para o nosso organismo, sendo utilizados como fonte de energia. A degradação dos ácidos graxos ocorre em três estágios principais: a beta-oxidação, o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa.
No primeiro estágio, a beta-oxidação ocorre no citosol das células eucarióticas. Neste processo, os ácidos graxos são quebrados em unidades de duas carbonos, formando acetil-CoA. As enzimas envolvidas nesse estágio são a acil-CoA desidrogenase, a enoil-CoA hidratase, a 3-cetoacil-CoA tiolase, entre outras.
No segundo estágio, o ciclo de Krebs ocorre na matriz mitocondrial. O acetil-CoA gerado na beta-oxidação é oxidado para produzir NADH e FADH2, que são utilizados na última etapa da degradação dos ácidos graxos.
No terceiro estágio, a fosforilação oxidativa ocorre na cadeia transportadora de elétrons da membrana mitocondrial interna. Neste processo, os elétrons provenientes do NADH e FADH2 são transferidos ao oxigênio, gerando ATP. A ATP sintase é a enzima responsável pela produção de ATP a partir do gradiente de prótons gerado.
Conheça as fases da beta-oxidação em 4 etapas essenciais para o metabolismo de lipídios.
A síntese de ácidos graxos é um processo fundamental no metabolismo de lipídios, responsável pela formação de moléculas de ácidos graxos a partir de precursores como acetil-CoA. Este processo ocorre principalmente no citosol das células, onde enzimas específicas estão envolvidas em cada etapa da síntese.
As quatro etapas essenciais da beta-oxidação são: ativação, formação do enol-CoA, clivagem e oxidação. Na primeira etapa, os ácidos graxos são ativados pela ligação com a coenzima A, formando o acil-CoA. Em seguida, o acil-CoA é convertido em enol-CoA, que é posteriormente clivado em dois fragmentos. Por fim, ocorre a oxidação dos fragmentos, resultando na formação de acetil-CoA.
As enzimas envolvidas na síntese de ácidos graxos incluem a acil-CoA sintetase, que atua na ativação dos ácidos graxos, e a enoil-CoA hidratase, responsável pela formação do enol-CoA. Além disso, a beta-cetoacil-CoA tiolase é essencial para a clivagem do enol-CoA, enquanto a desidrogenase acil-CoA é responsável pela oxidação dos fragmentos.
A compreensão dessas etapas e das reações envolvidas é fundamental para entender o metabolismo de lipídios e sua importância para o funcionamento adequado do organismo.
Síntese de ácidos graxos: onde ocorre, enzimas, estágios e reações
A síntese de ácidos graxos é o processo pelo qual são produzidos os componentes dos lipídios celulares fundamentais mais importantes (ácidos graxos), envolvidos em muitas funções celulares muito relevantes.
Os ácidos graxos são moléculas alifáticas, ou seja, são essencialmente constituídos por átomos de carbono e hidrogênio, ligados de maneira mais ou menos linear. Eles têm um grupo metil em uma de suas extremidades terminais e um grupo carboxílico ácido na outra, razão pela qual são chamados de “ácidos graxos”.
Os lipídios são moléculas usadas por diferentes sistemas biossintéticos celulares para a formação de outras moléculas mais complexas, como:
- fosfolipídios de membrana
- triglicerídeos para armazenamento de energia e
- as âncoras de algumas moléculas especiais encontradas na superfície de muitos tipos de células (eucariotos e procariontes)
Esses compostos podem existir como moléculas lineares (com todos os átomos de carbono saturados com moléculas de hidrogênio), mas também podem ser observados com cadeias lineares e com algumas saturações, ou seja, com ligações duplas entre seus átomos de carbono.
Os ácidos graxos saturados também podem ser encontrados com cadeias ramificadas, cuja estrutura é um pouco mais complexa.
As características moleculares dos ácidos graxos são cruciais para sua função, uma vez que muitas das propriedades físico-químicas das moléculas que são formadas por eles dependem delas, especialmente seu ponto de fusão, seu grau de embalagem e sua capacidade de formar bicamadas.
Assim, a síntese de ácidos graxos é uma matéria altamente regulada, pois é uma série de eventos seqüenciais críticos para a célula sob muitos pontos de vista.
Onde ocorre a síntese de ácidos graxos?
Na maioria dos organismos vivos, a síntese de ácidos graxos ocorre no compartimento citosólico, enquanto sua degradação ocorre principalmente entre o citosol e as mitocôndrias.
O processo depende da energia contida nas ligações ATP, do poder redutor do NADPH (geralmente derivado da via das pentoses fosfato), do cofator biotina, dos íons bicarbonato (HCO3-) e dos íons manganês.
Em animais mamíferos, os principais órgãos de síntese de ácidos graxos são fígado, rins, cérebro, pulmões, glândulas mamárias e tecido adiposo.
O substrato imediato para a síntese de ácido graxo de novo é acetil-CoA e o produto final é uma molécula de palmitato.
O acetil-CoA é derivado diretamente do processamento de intermediários glicolíticos, razão pela qual uma dieta rica em carboidratos promove a síntese lipídica ergo (lipogênese), também de ácidos graxos.
Enzimas envolvidas
O acetil-CoA é o bloco de síntese de dois carbonos usado para a formação de ácidos graxos, pois várias dessas moléculas se ligam consecutivamente a uma molécula de malonil-CoA, formada pela carboxilação de um acetil-CoA.
A primeira enzima na rota, e uma das mais importantes do ponto de vista de sua regulação, é a responsável pela carboxilação de acetil-CoA, conhecida como acetil-CoA carboxilase (ACC), que é um complexo enzimático constituído por 4 proteínas e utilizando biotina como cofator.
No entanto, e apesar do fato de haver diferenças estruturais entre as diferentes espécies, a enzima sintase dos ácidos graxos é responsável pelas principais reações biossintéticas.
Essa enzima é, de fato, um complexo enzimático composto por monômeros que possuem as 7 atividades enzimáticas diferentes necessárias para o alongamento do ácido graxo no “nascimento”.
As 7 atividades desta enzima podem ser listadas da seguinte forma:
– ACP : proteína transportadora do grupo acil
– Acetil-CoA-ACP transacetilase (AT)
– β-cetoacil-ACP sintase (KS)
– Malonil-CoA-ACP transferase (MT)
– β-cetoacil-ACP redutase (KR)
– β-hidroxiacil-ACP desidratase (HD)
– Enoil-ACP redutase (ER)
Em alguns organismos, como bactérias, por exemplo, o complexo de ácidos graxos sintase é formado por proteínas independentes que se associam, mas são codificadas por genes diferentes (sistema sintase de ácidos graxos tipo II).
No entanto, em muitos eucariotos e algumas bactérias, a multienzima contém várias atividades catalíticas que são separadas em diferentes domínios funcionais, em um ou mais polipeptídeos, mas podem ser codificadas pelo mesmo gene (sistema sintase de ácidos graxos tipo I).
Etapas e reações
A maioria dos estudos realizados sobre a síntese de ácidos graxos envolve os achados do modelo bacteriano; no entanto, os mecanismos de síntese de organismos eucarióticos também foram estudados com alguma profundidade.
É importante mencionar que o sistema sintase de ácidos graxos do tipo II é caracterizado pelo fato de que todos os intermediários de ácidos graxos acil se ligam covalentemente a uma pequena proteína ácida conhecida como proteína transportadora de acil (ACP), que os transporta de uma enzima para a seguinte.
Em eucariotos, por outro lado, a atividade ACP faz parte da mesma molécula, entendendo-se que a mesma enzima possui um local especial para a ligação de intermediários e seu transporte através dos diferentes domínios catalíticos.
A ligação entre a proteína ou a porção ACP e os grupos acil graxos ocorre por meio de ligações tioéster entre essas moléculas e o grupo protético 4′-fosfopantetina (ácido pantotênico) do ACP, que se funde com o grupo carboxil do acil graxo.
- Inicialmente, a enzima acetil-CoA carboxilase (ACC) é responsável por catalisar a primeira etapa do “comprometimento” na síntese de ácidos graxos, que, como mencionado, envolve a carboxilação de uma molécula de acetil-CoA para formar o intermediário de 3 átomos de carbono conhecidos como malonil-CoA.
O complexo de ácidos graxos sintase recebe os grupos acetil e malonil, que devem “preencher” corretamente os locais “tiol” do mesmo.
Isso ocorre inicialmente pela transferência de acetil-CoA para o grupo SH de cisteína na enzima β-cetoacil-ACP sintase, uma reação catalisada pela transacetilase de acetil-CoA-ACP.
O grupo malonil é transferido do malonil-CoA para o grupo SH da proteína ACP, um evento mediado pela enzima malonil-CoA-ACP transferase, formando malonil-ACP.
- O passo inicial do alongamento dos ácidos graxos no nascimento consiste na condensação do malonil-ACP com uma molécula de acetil-CoA, uma reação direcionada por uma enzima com atividade da β-cetoacil-ACP sintase. Nesta reação, acetoacetil-ACP é formado e uma molécula de CO2 é liberada.
- As reações de alongamento ocorrem em ciclos em que são adicionados 2 átomos de carbono de cada vez, nos quais cada ciclo consiste em condensação, redução, desidratação e um segundo evento de redução:
– Condensação: os grupos acetil e malonil são condensados para formar acetoacetil-ACP
– Redução do grupo carbonil: o grupo carbonil do carbono 3 do acetoacetil-ACP é reduzido, formando D-β-hidroxibutiril-ACP, uma reação catalisada pela β-cetoacil-ACP-redutase, que utiliza o NADPH como doador de elétrons.
– Desidratação: os hidrogênios entre os carbonos 2 e 3 da molécula anterior são removidos, formando uma ligação dupla que termina com a produção de trans -∆2-butenoil-ACP. A reação é catalisada pela β-hidroxiacil-ACP desidratase.
– Redução da ligação dupla: a ligação dupla do trans- ~ 2-butenoil-ACP é reduzida para formar butiril-ACP pela ação da enoil-ACP redutase, que também usa o NADPH como agente redutor.
Para continuar o alongamento, uma nova molécula de malonil deve reunir novamente a porção ACP do complexo de ácidos graxos sintase e começar com sua condensação com o grupo butiril formado no primeiro ciclo de síntese.
Em cada etapa de alongamento, uma nova molécula de malonil-CoA é usada para aumentar a cadeia por 2 átomos de carbono e essas reações são repetidas até que o comprimento adequado (16 átomos de carbono) seja atingido, após o qual uma enzima tioesterase libera o ácido graxo completo para hidratação.
O palmitato pode ser posteriormente processado por diferentes tipos de enzimas que modificam suas características químicas, ou seja, podem introduzir insaturações, prolongar seu comprimento etc.
Regulamento
Como muitas vias biossintéticas ou de degradação, a síntese de ácidos graxos é regulada por vários fatores:
– Depende da presença de íons bicarbonato (HCO3-), vitamina B (biotina) e acetil-CoA (durante a etapa inicial da rota, que envolve a carboxilação de uma molécula de acetil-CoA por meio de um intermediário carboxilado de biotina para formar malonil-CoA).
– É uma rota que ocorre em resposta às características de energia celular, porque quando há uma quantidade suficiente de “combustível metabólico”, o excesso é convertido em ácidos graxos que são armazenados para oxidação subsequente em períodos de déficit de energia.
Em termos de regulação da enzima acetil-CoA carboxilase, que representa a etapa limitante de toda a via, ela é inibida pelo palmitoil-CoA, o principal produto da síntese.
Seu ativador alostérico, por outro lado, é o citrato, que direciona o metabolismo da oxidação à síntese para armazenamento.
Quando as concentrações mitocondriais de acetil-CoA e ATP aumentam, o citrato é transportado para o citosol, onde é precursor da síntese citosólica de acetil-CoA e sinal de ativação alostérica da acetil-CoA carboxilase.
Essa enzima também pode ser regulada pela fosforilação, um evento desencadeado pela ação hormonal do glucagon e da adrenalina.
Referências
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- Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA e Rodwell, VW (2014). Bioquímica ilustrada de Harper. Mcgraw-Hill.
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- Numa, S. (1984). Metabolismo de ácidos graxos e sua regulação. Elsevier.
- Rawn, JD (1989). Bioquímica – edição internacional. Carolina do Norte: Neil Patterson Publishers, 5.