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Catabolismo de ácidos graxos
4.
Em 1904, Franz Knoop realizou algumas experiências que
se tornaram exemplos de engenhosidade e pioneirismo na
história da Bioquímica. Knoop alimentou cães com ácidos graxos
saturados de cadeia linear marcados quimicamente, com um
radical fenila ligado ao carbono ômega. Na urina dos cães
alimentados com ácidos graxos com número par de átomos de
carbono (como fenilbutirato, por exemplo), Knoop encontrou
somente ácido fenilacético (na forma de fenil acetil glicina). Na
urina dos cães alimentados com ácidos graxos de número impar
de átomos de carbono (como fenilpropionato, por exemplo),
Knoop encontrou o benzoato (na forma de benzoil glicina,
conhecido também como hipurato). Como você interpretaria
estes resultados? A partir dos produtos encontrados por Knoop
na urina dos cães, proponha um modelo coerente sobre a quebra
e utilização dos ácidos graxos.
Os átomos de carbono dos ácidos graxos
3
H3 C
ω
(CH2)n
2
CH2
CH2
β
α
1
O
C
OH
Os ácidos graxos são degradados por oxidação do carbono β
5.
Em 1913, as observações de Otto Warburg sugeriram que a oxidação
de metabólitos por oxigênio molecular ocorria em sistemas enzimáticos
altamente organizados que estavam associados à porção particulada, portanto
insolúvel, da célula. As experiências de G. H. Hogeboom em 1946 mostraram
que as atividades de succinato desidrogenase e citocromo oxidase ocorriam na
fração de “grandes grânulos”. Em 1948, G. H. Hogeboom, W. C. Schineider e
G.E. Pallade mostraram que esses “grandes grânulos” isolados eram
morfologicamente idênticas às mitocôndrias observadas em células intactas.
Em 1949, Eugene P. Kennedy e Albert L. Leningher, usando o método
de Hogeboom e cols. (1948) para isolamento de grandes grânulos de fígado,
estudaram a oxidação de vários compostos pelas diferentes frações. Analise os
resultados deste experimento, mostrados na Tabela I, discuta e tire suas
conclusões.
Atividade de frações sucelulares de fígado de rato na oxidação de intermediários do
ciclo de Krebs
Substrato
Consumo de oxigênio
(µMol)
Mitocôndria
Citrato
α-cetoglutarato
Piruvato+oxaloacetato
nenhuma
7.10
6.30
7.10
0.18
“ppt Nuclear.”
Citrato
α-cetoglutarato
Piruvato+oxaloacetato
nenhuma
1.90
1.70
0.98
0.00
Sobrenadante
Citrato
α-cetoglutarato
Piruvato+oxaloacetato
nenhuma
0.54
0.00
1.40
0.31
Fração
Kennedy e Lehninger estudaram também a oxidação de outros compostos
(inclusive o octanoato, um ácido graxo de 8 carbonos), pela fração mitocondrial.
Os resultados obtidos são mostrados na Tabela III. Analise estes resultados e
tire as conclusões possíveis.
Formação de ATP e respiração em preparação de mitocôndria isolada:
Consumo de O2
µM
Fosfato
esterificado (ATP)
Experimento
No
Substrato
1
nenhum
Citrato
α-cetoglutarato
Piruvato+oxaloacetato
0.18
7.1
6.3
7.1
24.2
106
113
113
0.5
37
2
Nenhum (0.0001 M malato
adicionado)
Octanoato
4.5
121
Os ácidos graxos são oxidados na mitocôndria!
γ
6.
Em 1949, em um outro trabalho, Kennedy e Lehninger, através de medidas de
oxigênio consumido estudaram os requerimentos necessários para a oxidação de oleato.
Analise a figura abaixo e tire suas conclusões. Não se esqueça de ter em mente as vias
metabólicas que contribuem de maneira efetiva para o consumo de oxigênio na
mitocôndria. . Por que na ausência de ATP o consumo de oxigênio é tão mais baixo? Qual o
papel do ATP no processo de utilização de ácidos graxos como fonte de energia?
Ativação do ácido graxo: acil-CoA sintetase
Ativação do ácido graxo e β-oxidação
Citosol
Palmitato
Acil CoA
sintetase
Mitocôndria
ATP
β-oxidação
Palmitoil-CoA
Em 1955 Irving B. Fritz verificou que a oxidação de ácidos
graxos em homogenato de fígado era altamente estimulada quando
uma pequena fração de homogenato de músculo era adicionada ao
meio de reação. Neste mesmo trabalho, Fritz sugeriu que a molécula
ativadora era a carnitina, um derivado do metabolismo de
aminoácido, extremamente abundante nos tecidos musculares. Em
1963, em um outro artigo, Fritz e Yue realizaram uma série de
experimentos para observar como a carnitina participaria no
processo de oxidação dos ácidos graxos. No primeiro (tabela 4), eles
observaram o efeito da carnitina na oxidação completa de palmitato14C (produção de 14CO2), na presença de cofatores como ATP e CoA.
Em seguida, (tabela 3) comparou o efeito da carnitina na respiracão
utilizando as formas ativada (Palmitoil-CoA) e não ativada do
palmitato na ausência de ATP. Finalmente, testou a respiração de
mitocôndrias incubadas com diferentes substratos na presença e
ausência de carnitina (figura 2).
7.
Com base nos resultados obtidos, proponha um modelo que
explique o papel da carnitina na oxidação dos ácidos graxos. Não
esqueça de considerar os compartimentos celulares nos quais se
encontram os ácidos graxos (palmitato e palmitoil CoA) e aonde
ocorre a beta- oxidação.
Ácidos graxos são ATIVADOS após a entrada nas
células
Para ser oxidado o ácido graxo é transportado para o
interior das mitocôndrias
8.
Descreva em poucas linhas o processo da β-oxidação,
incluindo os fatos relevantes do ponto de vista termodinâmico. Quais
são os produtos da última volta? Qual a importância, na sua opinião
desta última etapa da β -oxidação, ou seja, a tiólise?
β-oxidação
β-oxidação
β-oxidação
β-oxidação
β-oxidação
β oxidação
A oxidação dos ácidos graxos - ESTÁGIOS
A oxidação dos ácidos graxos – rendimento
ESTÁGIO 2
energético
8 Acetil-CoA
Cada acetil-CoA gera:
ESTÁGIO 1
1 FADH2
7 FADH2
7 NADH
3 NADH
1 GTP
ATP
Total: 8 FADH2
24 NADH
8 ATPs
28 ATPs
72 ATPs
TOTAL: 108 ATPs !!!!