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QUIMICA BIOLOGICA
Lic. y Prof. en Ciencias Biológicas
• BOLILLA 7: Metabolismo de lípidos. Biosíntesis de
ácidos grasos saturados. Regulación. Requerimiento
energético. Elongación de ácidos grasos. Desaturación
de ácidos grasos. Acidos grasos esenciales. Biosíntesis
de triacilglicéridos, fosfoglicéridos: precursores y
enzimas. Metabolismo del colesterol. Regulación.
Excreción.
METABOLISMO INTERMEDIO
Conjunto de
reacciones
químicas que
tienen lugar en
las células y
tejidos.
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Ácidos
biliares
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• Cuando la ingesta de lípidos supera las necesidades
energéticas, el exceso se almacena como reserva en
forma de TG.
• Los restos de Acetil-CoA provenientes de la βoxidación y de la degradación de glucosa o de cadenas
carbonadas de algunos aminoácidos, pueden utilizarse
para sintetizar Acidos Grasos.
• Estos se incorporan al glicerol para ser almacenados
como Triglicéridos, o sintetizar Fosfolípidos.
• La síntesis de Ac. Grasos de hasta 16 C ocurre en el
citosol celular.
• La elongación de Ac. Grasos preexistentes se realiza
en el sistema microsomal del RE liso y, en menor
medida, en las mitocondrias.
Relación entre el Metabolismo de los H. de C. y
la Biosíntesis de Ácidos Grasos
Ácidos
grasos
Carbohidratos
GLICOLISIS
Piruvato
Acil-CoA
CITOSOL
Sintesis de
ácidos grasos
Piruvato
Acil-CoA
Acil- Carnitina
b-oxidación
Cuerpos
cetónicos
Acetil-CoA
Acetil-CoA
cetogénesis
Citrato
MITOCONDRIA
Citrato
Oxalacetato
Características generales de la Biosíntesis
de ácidos grasos
En animales es muy activa en hígado y glándula mamaria
La biosíntesis de ácidos grasos (lipogénesis) tiene lugar
en el CITOSOL, en plantas en los CLOROPLASTOS.
Es un proceso endergónico: Utiliza ATP
Consume equivalentes de reducción: NADPH
Es activa cuando el aporte energético es superior a las
necesidades de la células
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SINTESIS DE NOVO DE ACIDOS GRASOS
Los ac. grasos se sintetizan en el citosol a partir de acetil-CoA que se
produce en la mitocondria por lo tanto es necesario que estos últimos sean
transportados afuera de las mitocondrias.
Síntesis de
ácidos grasos
Citrato
sintasa
(CK)
Citrato
liasa
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Etapas de la Síntesis de Ac. Grasos
Comprende:
I) Formación de malonil-CoA por la
Acetil-CoA carboxilasa (ACC).
II) Reacciones catalizadas por el
complejo multienzimático de la
Ácido graso sintasa (AGS).
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I) Formación de malonil-CoA
• Es una carboxilación que requiere HCO3- como
fuente de CO2.
• Catalizada por Acetil-CoA carboxilasa que usa
biotina (vit B7) como coenzima.
• Es el principal sitio de regulación de la síntesis
de Acs. Grasos.
HCO3-
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II) Reacciones de la Acido graso sintasa (AGS)
• Síntesis de ac. grasos de hasta 16 C.
• La AGS esta formada por 2 subunidades, cada una
con 3 dominios:
Dominio 1: ingreso de sustratos y unidad
de condensación. Contiene 3 enzimas:
- Acetil transferasa (AT)
- Malonil transferasa (MT)
- Enzima condensante (KS) con
un resto de cisteína (Cys-SH).
Dominio 2: unidad de reducción. Contiene
3 enzimas:
Una subunidad
de AGS
- Cetoacil reductasa (KR)
- Hidroxiacil deshidratasa (HD)
- Enoil reductasa (ER)
Posee la porción transportadora de acilos ACP.
Dominio 3: liberación de ácidos grasos.
Posee la enzima:
- Tioesterasa o Deacilasa.
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COMPLEJO MULTIENZIMATICO
ACIDO GRASO SINTASA
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Esquema Complejo AGS en animales
Acetil
Transacilasa
Cetoacil
sintasa
Hidratasa
Malonil
Transacilasa
Enoil
reductasa
Subunidad I

Cisteína

Tioesterasa
Cetoacil
reductasa
ACP
4´Fosfo
panteteína

SH
SH
SH
SH


4´Fosfo
panteteína
Cisteína


ACP
Cetoacil
reductasa

Subunidad II
Hidratasa
Enoil
reductasa
Malonil
Transacilasa
Acetil
Transacilasa
Cetoacil
sintasa
1- Transferencia de acetato.
Una molécula de Acetil-CoA
ingresa y la Acetil transferasa
(AT) transfiere el resto acetilo
al sitio activo de la enzima
condensante (KS) liberando la
CoA-SH.
2-Transferencia de malonilo.
El Malonil-CoA
formado en la reacción
de la ACC, ingresa y se
une al residuo de
Fosfopanteteína de la
Proteína
Transportadora de
Acilos (ACP) por acción
de la Malonil
transferasa (MT)
liberando CoA-SH.
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1º CICLO
Ez. condensante
b-cetoacil-ACP
Acetil-EC + Malonil-ACP
HS-EC + CO2
NADPH
NADP+
b-cetoacil-ACP
D-3-OH-butiril-ACP
b-cetoacil-ACP
reductasa
D-3-OH-butiril-ACP
3-OH-acil-ACP
deshidratasa
NADPH
D2 butenoil-ACP
Condensación
1° Reducción
D2 butenoil-ACP
Deshidratación
NADP+
Butiril-ACP
Enoil-ACP
reductasa
2° Reducción
b-Cetoacil-reductasa
═
CH3-CH-CH2-C-SACP+NADP+
OH
O
─
═
═
CH3 -C- CH2 –C-SACP + NADPH + H+
O
O
b-3-Hidroxibutiril-S-ACP
Acetoacetil-S-ACP
b-3-Hidroxiacil-deshidratasa
CH3-CH-CH2- C- SACP
OH
O
CH3- CH=CH-C - SACP
H 2O
b-3-Hidroxibutiril-S-ACP
O
D2 trans butenoil ACP
D2 trans -enoil-reductasa
D2 trans butenoil ACP
CH3-CH2-CH2-C-SACP+NADP+
2 O
═
═
CH3 –CH=CH–C-SACP + NADPH + H+
O
Butiril-S-ACP
ESQUEMA GENERAL DE LA BIOSÍNTESIS DE
PALMITATO
Butiril-EC + Malonil-ACP
6C
b-cetoacil-ACP
2º CICLO
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Enzima
condensante
Enoil-ACP
reductasa
β-cetoacil-ACP
reductasa
C
I
T
O
S
O
L
Malonil-CoA
2do. ciclo
Hexanoil-ACP
5 Malonil-CoA
3ro.- 7mo. ciclo
Palmitoil-ACP
3-OH-acil-ACP
deshidratasa
H2O
Tioesterasa o
Deacilasa
Palmitato (16C) + ACP-SH
ESQUEMA GENERAL DE LA
BIOSINTESIS DE ACIDO PALMITICO
Cuales carbonos son
aportados por el carbonilo
de malonato??
Quien aporta los
carbonos 15 y 16??
16 15 14
13
12 11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
La biosíntesis ocurre de derecha a izquierda
CUANTAS ACETIL-CoA SE NECESITAN COMO TAL??
Y CUANTAS
PARA
SINTETIZAR
MALONIL-CoA
o de
izquierda
a derecha??
1 ACETIL-CoA y 7
MALONIL-CoA
Balance de la Biosíntesis
Biosíntesis de malonil-CoA
8 Acetil-CoA + 7 ATP + 14 NADPH + 13 H+
Palmitato +8 CoA-SH + 7 ADP + 7 Pi + 14 NADP+ + 6 H2O
BIOSINTESIS DE LIPIDOS EN VEGETALES
CLOROPLASTOS
PROPLASTIDIOS
HOJAS, TALLOS Y RAICES: LIPIDOS DE MEMBRANAS
PROPLASTIDIOS
LIPIDOS DE
RESERVA
CLOROPLASTOS
Biosínteis lipidos
membranas
ESQUEMA DE LA REGULACION DE LA
BIOSINTESIS
Citrato
+
Insulina
Citrato liasa
+
Acetil-CoA
Acetil-CoA carboxilasa
Malonil-CoA
Carnitina
Aciltransferasa I
Palmitoil-CoA
Glucagón,
Adrenalina
REGULACION DE LA BIOSINTESIS DE ACS. GRASOS
Insulina (+)
P
P
Pi
Fosfatasa
P
P
P
P
ACC fosforilada
monomérica
(inactiva)
Quinasa
ADP
ACC desfosforilada
polimérica, filamentosa
(activa)
ATP
Glucagón y Adrenalina (+)
REACCION Y REGULACIÓN DE LA
ACETIL-CoA CARBOXILASA
ATP
+
Acetil-CoA
Acetil-CoA
carboxilasa
HCO3-
ADP + Pi
+ H+
Acetil-CoA
carboxilasa
Malonil-CoA
En
VegetalesCitrato
(+) por
por nucleótidos
aumento de de
pH y
En Bacterias
(+)
Forma
Dímero
[Mg]
en el
estroma,
proceso
que se
filamentosa
guanina
que
coordinan
el crecimiento
Ac.G. de cadena
Inactiva durante
produce
la iluminación
de la
Activa
larga
celular en la formación
de
planta.
membranas.
REGULACION DE LA BIOSINTESIS DE ACS. GRASOS
- Regulacion de la ACC a nivel transcripcional (ADN-ARN)
La dieta actúa a nivel de la síntesis de la proteína enzimática por lo
que el efecto es tardío ó mediato.
Así por ejemplo:
• a) una dieta rica en hidratos de carbono, supera las necesidades
energéticas de la célula, en consecuencia el acetil CoA que se
produce en la degradación de dichos compuestos se utiliza para
la síntesis de ácidos grasos.
• b) una dieta rica en ácidos grasos poliinsaturados (PUFAs) inhibe
la síntesis de la ACC y disminuye la formación de ácidos grasos.
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RELACION DEGRADACION-BIOSINTESIS
b-Oxidación
Biosíntesis
ACP
FAD
Deshidrogenación
NADPH
+ H+
Reducción
ACP
Hidratación
Deshidratación
ACP
Configuración L
NAD+
Deshidrogenación
Configuración D
NADPH
+ H+
Reducción
ACP
Rotura
tiolítica
Acetil-CoA
Condensación
ACP
CoA ó ACP
Malonil-CoA
Acetil-CoA
Elongación
Desaturación
Desaturación
Elongación
Desaturación
(Solo en plantas)
Acidos grasos
esenciales
Desaturación
(Solo en plantas)
Desaturación
Elongación
Desaturación
Síntesis de
Acs. Grasos
de cadena
más larga
(18C y más) y
de Acs.
Grasos
insaturados.
Elongación de Acs. Grasos
- Sistema microsomal (RE liso)
Tioesterasa
Palmitato + CoA-SH
Palmitoil-CoA
Elongasa
(palmitoil-CoA, 16C)
Reductasa
Reductasa
Deshidratasa
(estearoil-CoA, 18C)
Elongación de Acs. Grasos
- Sistema mitocondrial
deshidratasa
Elongación
Desaturación
Desaturación
Elongación
Desaturación
(Solo en plantas)
Acidos grasos
esenciales
Desaturación
(Solo en plantas)
Desaturación
Elongación
Desaturación
Síntesis de
Acs. Grasos
de cadena
más larga
(18C y más) y
de Acs.
Grasos
insaturados.
Síntesis de ácidos grasos insaturados
- Sistema de transporte electrónico en la membrana del RE liso
C16 palmitoil-CoA
C16 Δ9-palmitoleil-CoA
Δ9-desaturasa
Elongación
Desaturación
Desaturación
Elongación
Desaturación
(Solo en plantas)
Acidos grasos
esenciales
Desaturación
(Solo en plantas)
Desaturación
Elongación
Desaturación
Síntesis de
Acs. Grasos
de cadena
más larga
(18C y más) y
de Acs.
Grasos
insaturados.
QUIMICA BIOLOGICA
Lic. en Biol. Molec. e Ing. en Alim.
Funciones de los lípidos
• Fuente de reserva energética (Triglicéridos)
• Componentes de membranas (Fosfolípidos y
Colesterol)
• Reguladores Biológicos (hormonas esteroideas)
• Pigmentos (retinol, carotenos)
• Cofactores (vitamina K)
• Detergentes (ácidos biliares)
• Transportadores (dolicoles)
• Mensajeros celulares (eicosanoides, derivados de
fosfatidil inositol)
• Ancladores de proteínas
Biosíntesis de triglicéridos (Fraccion microsomal del RE liso)
GLU
VG
(Tej. Adiposo)
GLICEROL
GQ
ATP
(hígado,
riñón,
intestino,
gl. mamaria)
ADP
Triglicéridos
Fosfoglicéridos
Ac. Fosfatidico
fosfatasa
Unión del grupo de
cabeza polar (serina,
colina, etanolamina,
etc.)
Acil transferasa
Fosfoglicéridos
Triacilglicerol
Bibliografia
1- BLANCO A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 8a edic., Bs. As. (2007).
2- LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008).
3- Docentes de Química Biológica, “QUIMICA BIOLOGICA Orientada a Ciencias de
los Alimentos”, Nueva Editorial Universitaria de la Universidad Nacional de San
Luis.
4- MURRAY R y col., “Bioquimica de Harper”, Ed. El Manual Moderno, 14º ed.
(1997).
Bibliografía Complementaria
1- CAMPBELL Y FARREL, “Bioquimica”, Thomson Eds., 4ta. Ed., (2005).
2- LIM M.Y., “ Lo esencial en Metabolismo y Nutrición”, Ed. Elsevier, 3ra. ed.,
Barcelona (2010).