Tema 11. Metabolisme dels lípids i Proteïnes (PDF)

Tema 11. Metabolisme dels lípids i Proteïnes. Digestió dels Lípids. Lipoproteïnes. Beta-oxidació. Digestió de les Proteïnes. Oxidació dels AA. Cicle de la Urea. Biosíntesi dels AA.  Digestió i Absorció dels Lípids 1. Bilis emulsiona els greixos en petites micel·les...

Tema 11. Metabolisme dels lípids i Proteïnes. Digestió dels Lípids. Lipoproteïnes. Beta-oxidació. Digestió de les Proteïnes. Oxidació dels AA. Cicle de la Urea. Biosíntesi dels AA.  Digestió i Absorció dels Lípids 1. Bilis emulsiona els greixos en petites micel·les 2. La Lipasa pancreàtica i la Colipasa degraden els TGC en MGC i AAGG 3. La Fosfolipasa A2 degrada els fosfolípids donant un AAGG i un lipofosfolípid  Formació dels Quilomicrons Els greixos un cop a l'enteròcit s’empaqueten en lipoproteïnes. Lipoproteïnes són estructures que permeten el transport dels lípids formats per una capa externa Amfipàtica de fosfolípids, Apoproteïnes i colesterol lliure i una zona interna hidrofòbica de TGC i Colesterol esterificat. Els Quilomicrons són les Lipoproteïnes que transporten els greixos absorbits en la ingesta.  Tipus de Lipoproteïnes Lipoproteïnes es distingeixen depenent de la seva densitat. 1. Quilomicrons 2. VLDL (very low density Lipoprotein) Lipoproteines 3. IDL ( intermediate density Lipoprotein) 4. LDL (low density Lipoprotein) 5. HDL (high density Lipoprotein) Tipus de Lipoproteïnes  Metabolisme de les Lipoproteïnes Metabolisme de Liproteines: Els quilomicrons deixen els AAGG al múscul i el teixit adipós. La resta del QM torna al fetge on es processat a VLDL VLDL allibera els AAGG i altres components formant IDL primer i després LDLs rics en colesterol els quals tornen al fetge o als teixits HDL recull el colesterol dels teixits cap al fetge per eliminar-lo  Dislipèmies Dislipèmies: malalties que es desenvolupen per la manca o l’acumulació d’alguna lipoproteïna en plasma. Ateromes: formats per l’acumulació de LDL oxidats i l’activitat del sistema immunitari.  Catabolisme dels Lípids Catabolisme dels Lípids Els Lípids tenen un gran valor com a combustible energètic (elevat valor calòric) 1mol àcid gras à 9,2Kcal 1 mol Glúcid à 4,2 Kcal 1 mol Proteïnes à 4,3 Kcal Metabolismes dels Lípids: El catabolisme dels lípids, Triglicèrids i Fosfolípids, es dóna en dos passos: 1. Hidrolisi dels triglicèrids i fosfolípids amb Lipases específiques 2. Catabolisme del Glicerol (glicòlisi) i dels AAGG (ß-oxidació)  Catabolisme dels Triglicèrids Hidròlisi dels Triglicèrids al Teixit adipós Al Teixit adipós en resposta a l’activitat hormonal (glucagó i Catecolamines) s’activa: 1. La fosforilació de la Perilipina que permet l’accés als greixos de reserva 2. La Lipasa sensible a Hormona que comença a digerir els Triglicèrids del teixit adipós formant Glicerol i AAGG Els AAGG són transportats mitjançant l’Albúmina cap als teixits El Glicerol viatja dissolt en el plasma  Destí del Glicerol El Glicerol es transforma en Gliceraldehid-3P i es catabolitza a través de la Glicòlisi  Oxidació dels AAGG Els àcids grassos són catabolitzats mitjançant la ß-oxidació. La ß-oxidació permet tallar els AAGG en molècules de 2C (AcetilCoA) generant a més NADH i FADH2.  ß-oxidació. Activació dels AAGG El primer pas de la ß-oxidació és l’activació dels AAGG afegint un CoA. Reacció catalitzada per la Acil CoA sintasa i la Pirofosfatasa en dos passos: Formació de l’Acetil Adenilat (s’uneix un AMP a l’AAGG) Formació de l’AcetilCoA amb la energia dels fosfats (s’allibera AMP i s’uneix el CoA) Es dóna al citoplasma Att nucleophile AG avec AMP Att nucleophile du CoA-SH Relache de l’AMP  Transport AAGG a la mitocòndria Un cop activats els àcids grassos han d’entrar a la mitocòndria. Aquest pas es realitza mitjançant la Carnitina. 1. El CoA no pot creuar la membrana mitocondrial. Així es substitueix el CoA per carnitina mitjançant la Carnitina acil-transferasa I 2. Pas per la membrana externa 3. Un cop en l’espai intermembrana els AAGG-Carnitina creuen la membrana interna mitjançant un transportador antiport (entra AAGG-Carnitina i surt una Carnitina) 4. A l’interior de la mitocòndria la Carnitina acil-transferasa II torna a transferir el CoA a l’àcid gras i la Carnitina queda lliure per tornar al citoplasma i recollir un nou AAGG.  ß-oxidació Un cop AAGG-CoA o Acil-CoA dins la mitocòndria s’oxida mitjançant la ß-oxidació en 4 reaccions: 1. Acil-CoA deshidrogenasa: Pèrdua d’H. Oxidació C ⍺ i β. Acil-CoA passa Acil-CoA Insaturat (amb 1 doble enllaç). Generació de FADH2 2. Enoil-CoA Hidratasa: Hidratació de l’Acil-CoA per eliminar el doble enllaç. Formació de β-hidroxiacil-CoA (acil-CoA sense doble enllaç i OH al C β). 3. ß-hidroxiacil-CoA Deshidrogenasa: Pèrdua d’H. Oxidació del C β. Formació de β-cetoacetil-CoA (grup ceto –C=O al C β) i generació de NADH + H+ 4. Acil-CoA acetiltransferasa o Tiolasa: Formació d’Acetil- CoA i un Acil-CoA amb 2 C menys. Es reinicia el cicle El cicle dóna tantes voltes fins arribar a descompondre tot l’AAGG en Acetil-CoA Ex Palmitat 16 C: 7 oxidacions à 8 AcetilCoAs.  Balanç energètic Balanç energètic del Catabolisme dels àcids grassos 16 C (àcid Palmític) 7 voltes del cicle de β-Oxidació: 7 FADH2 7 NADH 8 molècules Acetil-CoA à 8 cicles al CdK 24 NADH 8FADH2 8 ATPS TOTAL: 107 ATPs 15 FADH2 x 1,5= 22,5 ATPs 31 NADH x 2,5= 77,5 ATPs 8 ATPs -1 ATP  ß-oxidació El Greix permet als ossos hibernar ja que els àcids grassos generen l’energia per mantenir la Temperatura i les constants vitals. A més l’aigua que es produeix amb la ß-oxidació permet restituir l’aigua que es perd amb la respiració. Els camells emmagatzemen greix a la gepa que li permet obtenir energia i produir aigua.  Anabolisme dels Lípids L'excés d’energia provinent tant d’AA com de Carbohidrats es transformen en Lípids. Anabolisme dels Lípids. Lípids es formen a partir de l'excés d’AcetilCoA AcetilCoA es genera a la mitocòndria i ha de sortir al citoplasma: AcetilCoA i Oxalacetat formen citrat que pot sortir de la mitocòndria amb un transportador El citrat en el citoplasma passa de nou a Oxalacetat reconstituint l’AcetilCoA que formarà AAGG Oxalacetat passa després a Malat o Piruvat que poden entrar de nou a la mitocòndria a traves de transportadors Malat o Piruvat a la mitocòndria formen de nou Oxalacetat per transportar un nou AcetilCoA  Síntesi de Lipids Anabolisme d’AAGG requereix la generació de Malonil-CoA a partir d’Acetil-CoA (Acetil-CoA Carboxilasa) El Malonil-CoA aporta els C per allargar la cadena dels AAGG La reacció es catalitzada per un complex enzimàtic anomenat Complex àcid gras Sintasa format per 5 enzims i un grup ACP: AcetilCoA s’uneix al complex enzimàtic Unió d’un Malonil-CoA ( a partir d’aquí sempre s’afegiran Malonil-CoAs) 1. Condensació Unió de l’Acil i el Malonil 2. Reducció de l’Acil (NADPH+H+) 3. Deshidratació 4. Reducció del doble enllaç (NADPH+H+) 5. Translocació de l’Acil per alliberar el ACP 6. Recàrrega de l’ACP amb un nou Malonil  Destins dels AAGG La Síntesi d’AAGG pel Complex àcid gras Sintasa permet la generació d’AAGG de 14 a 16 C. Aquest AAGG poden seguir diversos destins: 1. Elongació (AAGG de cadena llarga) i generació de insaturacions 2. Generació de Triglicèrids 3. Generació d'Eicosanoides 4. Generació de Lípids de membrana  Síntesi d’AAGG de cadena llarga La síntesi d’AAGG de cadena llarga i insaturats (>16C) es catalitzada per Elongases +C i Desaturases C=C De manera Endògena podem generar AAGG ⍵ 7 i 9 i Saturats de fins 30 C AAGG essencials: AAGG que hem d’ingerir ja que no els podem sintetitzar àcid Linoleic (C18:2) ⍵6 àcid alfa-linolènic (C18:3) ⍵3  Biosíntesi de Triacilglicerol Un cop els AAGG són sintetitzats la gran majoria s’emmagatzemen en forma de Triglicèrids o formen lípids de membrana. La síntesi de Triglicèrids es dur a terme: 1. Síntesi del Glicerol-3P (glicòlisi o reutilització de Glicerol) 2. Activació dels AAGG. AcilCoA sintetasa 3. Transferència dels AAGG activats a la molècula de Glicerol-3P formant àcid Fosfatídic. Acil transferasa 4. Àcid Fosfatídic permet la formació de Fosfolípids o bé TGC afegint un tercer AAGG  Regulació del Anabolisme dels Lípids La síntesi d’AAGG es regula a través de l’Acetil CoA Carboxilasa l’enzim que permet el pas d’AcetilCoA a MalonilCoA. Insulina activa la Fosfatasa que allibera el P de l’enzim activant-lo El Glucagó en canvi fosforila l’enzim inactivant-lo A més la Malonil Coa inhibeix la Carnitina acil-transferasa I impedint la ß oxidació.  Cossos Cetònics En condicions de dejuni els AAGG permeten la síntesi de cossos cetònics. Els cossos cetònics permeten alimentar les neurones i reservar la glucosa per als Eritròcits. Tres molècules constitueixen els cossos cetònics: Acetona, Acetoacetat i ß-Hidroxibutirat  Cossos Cetònics En condicions de Dejuni o Diabetis els AAGG a la mitocòndria es transformen en Cossos Cetònics. 3 Acetil Coa s’uneixen per formar ß-hidroxi-ß-metilglutaril-CoA el qual es fàcilment transformat en Acetoacetat, Acetona o ß-Hibroxibutirat. Els cossos cetònics es transporten al torrent sanguini per alimentar el cervell. En els teixits són reconvertits de nou en AcetilCoA i entren al CK  Acidosi Metabòlica L’acumulació de Cossos Cetònics en sang pot produir Acidosi Metabòlica. És més habitual en diabètics de tipus I i pot produir efectes greus  Catabolisme dels Aminoàcids Les proteïnes es digereixen en AA Els AA s’utilitzen per generar proteïnes endògenes o bé es catalitzen per generar energia o per generar Glucosa. El grup amino dels AA és eliminat en forma d’Urea  Digestió de les Proteines Entre 60 i 100g d’AA es degraden diàriament al nostre cos Cada dia renovem entre 300 i 400 g de proteïna és el Recanvi Proteic Digestió de Proteïnes a l'estómac Proteïna estimula la Hormona Gastrina que estimula la secreció de HCl i de Pepsinogen (zimogen). HCl desnaturalitza les proteïnes i permet la formació de Pepsina. Pepsina i Renina (proteases que degraden les proteïnes de la llet). Llargs polipèptids a petits pèptids  Digestió de les Proteïnes A l’Intestí Prim: El baix pH de l'estómac estimula la secreció de Secretina que estimula l’alliberació de Bicarbonat pel Pàncreas que tampona el bol alimentari. Hormona Colectocistoquinina estimula la secreció de Tripsinogen, Quimotripsinogen, Procarboxipeptidasa A i B i Proelastasa Endopeptidasa genera Tripsina que activa a la resta de Zimògens. Aquest sistema protegeix el pàncreas de ser autodigerit a més de l’Inhibidor Pancreàtic de Tripsina  Absorció dels AA Els Enteròcits absorbeixen els AA mitjançant els transportadors dependents de Na. Aminopeptidasa, Tripeptidases i Dipeptidases acaben de digerir els pèptids en AA. AA passen a la sang o bé formen Apoproteïnes per formar Lipoproteïnes.  Proteases del tracte Intestinal Pancreatitis Aguda: Obstrucció del tracte pancreàtic. Els zimògens són activats al pàncreas produint lesions greus Dèficit de Proteases. Mala digestió proteica. Proteïnes Hidrolitzades  Catanolisme dels AA La catàlisi dels AA comença sempre amb l’eliminació del grup amino Aminotransferases o Transaminases. Permeten transferir el grup amino d’un AA a una altra molècula Són específiques per cada AA Utilitzen el Pirodoxal Fosfat (PLP) derivat de la vit B6 Són Enzims de Tipus Ping-Pong 1. AA cedeix el grup Amino al PLP i forma el ceto- àcid 2. El cetoglutarat entra i rep el grup amino per formar glutamat  Transaminases més importants GPT glutamat piruvat transaminasa ALT alanina aminotransferasa GOT glutamat oxalacetat transaminasa AST aspartat aminotransferasa Marcadors de malalties hepàtiques i d’atac de cor juntament amb la Creatina Quinasa  Desaminació Un cop el grup amino es transferit al cetoglutarat per formar Glutamat aquest torna a formar cetoglutarat a través de la Glutamat Deshidrogenasa alliberant amoníac (només al fetge i ronyó). Glutamat Deshidrogenasa Tres tipus d’animals depenent com eliminen el NH4: 1. Amoniotèlics: alliberen Amoníac directament. Peixos teleòsties 2. Uricotèlics: Amoníac forma àcid úric i es secreta en forma sòlida. Aus, Insectes, rèptils 3. Ureotèlics: En forma d’un compost soluble, la Urea. Mamífers, amfibis.  Transport del Amoníac per la sang El fetge elimina la major part dels AA generant Urea. Els altres teixits que degraden AA han d’enviar el grup amoni al fetge. Dos tipus de transport: Cicle de la Glucosa-Alanina: El múscul transfereix el grup amoni al piruvat formant Alanina (ALT). Ala viatja per la sang fins al fetge on es torna a transformar en piruvat  Glutamina Glutamina molècula que conté dos grups amino. 60% del transport d'amoníac es realitza a través de la Glutamina. La Glutamina es forma en els teixits i transporta els NH4 al fetge i el ronyó. En el fetge alliberen de nou els NH4 per formar urea Al ronyó la glutamina és una font de NH4 que serveix de tampó per a la orina.  El Cicle de la Urea El Cicle de la Urea es dóna exclusivament al fetge, en part a la Mitocòndria i en part al Citosol. Dos fonts d’amoni: 1. Glutamat procedent del cicle Glucosa- Alanina o de la Glutamina 2. Glutamina Amoni amb HCO3-, CO2 i 2ATP forma Carbamoïl-P i entra al Cicle de la Urea Part del Glutamat cedeix el seu amoni al cetoglutarat (CK) per formar Aspartat que es transporta al citosol i que s’usarà en el cicle.  Cicle de la Urea 1. Formació de Citrul·lina que surt de la mitocòndria, a partir d’Ornitina i Carbamoïl-P. Ornitina Transcarbamoïlasa 2. Formació d’argininosuccinat a partir d’un producte intermediari Citrulil-AMP i Aspartat. Argininosuccinat sintetasa. 3. Formació d’Arginina alliberant Fumarat que entra al CK. Arginosuccinasa 4. Formació d’Urea i regeneració d’Ornitina que torna a entrar a la mitocòndria. Arginasa Cicle de la Urea i el CK  Hiperammonèmia NH4 és tòxic produint alteracions: Interfereix amb el potencial de membrana canviant la polaritat de la membrana. Bloqueja el CK Increment d’amoni produeix un excés de glutamina que augmenta la pressió intracefàlica per osmosi La glutamina es transforma en cetoglutàmic que és tòxic per al cervell  Degradació dels AA després de cedir l’amoni Hi han dos tipus d’AA depenent del seu catabolisme: 1. Glucogènics: AA que donen Piruvat o intermediaris del CK i són aptes per generar Glucosa 2. Cetogènics: AA que donen AcetilCoA o Aceotoacetat. Formen CC o Lípids. Alguns segueixen alguna de les dos rutes depenent de les necessitats del cos.  Biosíntesi d’AA Els AA No essencials es sintetitzen a partir de: 1. Cetoglutarat (CK) 2. 3-Fosfoglicerat (Glicòlisi) 3. Oxalacetat (CK) 4. Piruvat (Glicòlisi) 5. PEP (Glicòlisi) 6. Ribosa-5-P (ruta de les pentoses P)