Metabolisme dels àcit grassos
El terme metabolisme dels àcit grassos referix a un grup de processos metabòlics que involucren als àcit grassos; dins d'estos processos, existix una série de processos catabólicos, és dir que generen energia; i a un grup de processos anabólicos, és dir que creen molècules d'importància biològica tals com triglicèrits, fosfolípits, segons mensagers, hormones locals i cossos cetónicos.
Els àcit grassos són una família de molècules classificades dins del grup dels macronutrientes lipídicos. Un dels rols que eixerciten els àcit grassos en el metabolisme animal és la producció d'energia, capturada en forma d'adenosina trifosfato (ATP). En ser comparat en atres classes de macronutrientes (carbohidrats i proteïnes), els àcit grassos produïxen la major cantitat de ATP en relació en el seu pes després de ser completament oxidados a CO
2 i aigua en la β-oxidació i el cicle de l'àcit cítric. Per este motiu els àcit grassos (principalment en la forma de triglicèrits) són la forma més eficient d'almagasenage de combustible en els animals, i en menor mida en les plantes. Adicionalment, els àcit grassos són importants components dels fosfolípits que formen les bicapas lipídicas, que és de lo que estan formades les membranes celulars de casi totes les cèlules i les membranes que formen els organelos dins de les cèlules, tals com el núcleu, mitocondrias, retícul endoplasmático, i l'aparat de Golgi. Els àcit grassos també poden ser amagats o parcialment escindits dels composts que formen la membrana celular per a formar segons mensagers en l'interior de la cèlula, i hormones locals en l'immediat veïnat de la cèlula. Les prostaglandinas, formades a partir del àcit araquidónico almagasenat en la membrana celular, provablement siguen el grup millor conegut d'estes hormones locals.
Catabolisme dels àcit grassos
[editar | editar còdic]
Els àcit grassos es lliberen, entre menjars, dels seus depòsits en el teixit adiposo, a on es troben almagasenats en forma de triglicèrits, en un procés que ocorre com es detalla a continuació:
- Lipólisis, la separació de les cadenes de àcit grassos del glicerol al com es troben unides en la seua forma d'almagasenament com a triglicèrits (grasses), és portada a terme per lipasas. Estes lipasa s'activen per nivells alts d'epinefrina o glucagón en la sanc (o norepinefrina secretada pel sistema nerviós simpàtic en el teixit adiposo), quan els nivells de glucosa després dels menjars comencen a baixar, lo que simultàneament disminuïx els nivells d'insulina en la sanc.
- Una volta lliberats del glicerol, lo àcits grassos lliures entren a la sanc, la qual els transporta units a l'albúmina plasmática a través de tot l'organisme.
- Els àcit grassos de cadena llarga entren a les cèlules que van a metabolizarlos (la major part de les cèlules de l'organisme llevat glòbuls rojos i neurones del sistema nerviós central) a través de proteïnes transportadoras específiques, tals com la família de proteïnes transportadoras de àcit grassos SLC27. Els glòbuls rojos no contenen mitocondrias, i per lo tant no poden metabolizar àcit grassos, els teixits del sistema nerviós central no poden fer us dels àcit grassos, a pesar de que contenen mitocondrias, perque els àcit grassos no poden creuar la barrera hematoencefálica cap al decorregut intersticial que banya a estes cèlules.
- Una volta dins de les cèlules, l'enzima àcit-gras-de-cadena-llarga-CoA ligasa cataliza la reacció d'una molècula d'àcit gras en ATP per a produir un adenilato d'àcit gras, AMP i fosfat inorgànic; el adenilato d'àcit gras reacciona en Coenzima A lliure per a produir una molècula d'acil-CoA.
- Per a que el acil-CoA puga entrar a la mitocondria deu fer us de la llançadora de carnitina:
- El acil-CoA és transferit al grup hidoxilo de la carnitina per mig de l'enzima carnitina palmitoiltransferasa I, localisada en la cares citosólicas de la membrana mitocondrial externa i de la membrana mitocondrial interna.
- El aducto acil-carnitina és llançat cap a l'interior per mig de la carnitina-acilcarnitina translocasa, mentres que la carnitina és llançada cap a l'exterior.
- La acil-carnitina és convertida novament en acil-CoA per l'enzima carnitina palmitoiltransferasa II, localisada en la cara interior de la membrana mitocondrial interna. La carnitina lliberada és novament llançada cap al citosol, mentres que una nova molècula de acil-CoA és llançada cap a la matriu mitocondrial.
- La beta oxidació, en la matriu mitocondrial, finalment talla les llargues cadenes carbonadas dels àcit grassos (en la forma de molècules de acil-CoA) en una série d'unitats d'acetat, les quals, combinades en coenzima A formen molècules d'acetil-CoA, les que a la seua volta es condensan en oxaloacetato per a formar citrato al començ del cicle de l'àcit cítric. Resulta convenient pensar en esta reacció com en el punt d'inici del cicle, ya que és el punt a on el cicle és alimentat en acetil-CoA, el grup del qual acetat serà dissipat com CO
2 i H
2O en la lliberació d'una substancial cantitat d'energia capturada en forma d'ATP, durant cada regrés del cicle.
- Breument, els passos de la β-oxidació (la ruptura inicial dels àcit grassos lliures per a formar acetil-CoA) són els següents:
- Deshidrogenació per mig de l'acil-CoA deshidrogenasa, produint 1 FADH
2 - Hidratació per mig de l'enoil-CoA hidratasa
- Deshidrogenació per mig de la 3-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa, produint 1 [[Nicotinamida adenina dinucleótido|NADH + Plantilla:H+]]
- Escissió per mig de la tiolasa, produint 1 acetil-CoA i un àcit gras que ara és 2 carbono més curt que l'original, (produint d'esta forma un nou acil-CoA que és dos carbono més curt)
Esta reacció de β-oxidació es repetix fins que l'àcit gras ha segut completament reduït a acetil-CoA o, en el cas àcits grassos en un número estrany d'àtoms de carbono, acetil-CoA i 1 molècula de propionil-CoA per molècula d'àcit gras. Cada cort β-oxidativo de la molècula produïx 5 molècules d'ATP.
- El acetil-CoA produït per la β-oxidació ingressa al cicle de l'àcit cítric en la mitocondria en combinar-se en oxaloacetato per a formar citrato. Açò desemboca en la combustió completa de la molècula de acetil-CoA en CO
2 i aigua com a productes. L'energia lliberada en este procés termina sent capturada en forma d'1 molècula de GTP i 11 molècules d'ATP per cada molècula de acetil-CoA oxidada.
Est és el destí del acetil-CoA a on siga que la β-oxidació dels àcit grassos ocórrega, llevat baix certes circumstàncies en el fege. En el fege el oxaloacetato pot ser parcialment o totalment desviat cap a la via de la gluconeogénesis durant el dejuni prolongat, emaciación, una dieta baixa en carbohidrats, eixercici extenuante prolongat, i en la diabetis mellitus tipo 1 descontrolada. Baixe estes circumstàncies el oxaloacetato es hidrogena per a formar malato el qual ix de la mitocondria per a ser convertit en glucosa en la citoplasma de les cèlules hepàtiques, des d'a on és lliberat cap a la sanc. En el fege, per lo tant, quan un procés de gluconeogénesis significatiu ha segut estimulat per un nivell baix o absent d'insulina i un nivell alt de glucagón en sanc el oxaloacetato no es troba disponible per a condensarse en acetil-CoA. En estes condicions el acetil-CoA és desviat cap a la formació d'acetoacetato i beta-hidroxibutirato. El acetoacetato, el beta-hidroxibutirato i el seu producte de degradació espontàneu, l'acetona, es coneixen freqüentment (encara que un tant equivocadamente) com cossos cetónicos (ya que no són "cossos" per a res, sino substàncies químiques solubles en aigua). Els cossos cetónicos són lliberats pel fege cap a la sanc. Totes les cèlules en mitocondrias poden prendre els cossos cetónicos de la sanc i reconvertir-los en acetil-CoA, el que pot ser utilisat com a combustible en els seus cicles de l'àcit cítric, cap atre teixit pot derivar el seu oxaloacetato cap a la via gluconeogénica com ho fa el fege. A diferència dels àcit grassos lliures, els cossos cetónicos poden travessar la barrera hematoencefálica, i trobar-se disponibles per a ser utilisats com a combustible per les cèlules del sistema nerviós central, actuant com a substituts de la glucosa de la qual estes cèlules normalment viuen. La situació a on apareixen nivells elevats de cossos cetónicos en la sanc durant el dejuni prolongat, dieta baixa en carbohidrats, eixercici pesat prolongat i diabetis tipo 1 descontrolada, es coneix com cetosis, i, en la seua forma extrema, com apareix en la diabetis tipo 1 sense control, es denomina cetoacidosis.
El glicerol lliberat per l'acció de la lipasa és fosforilado per una glicerol quinasa en el fege (l'únic teixit a on pot ocórrer esta reacció) i el glicerol 3-fosfat resultant es oxida a dihidroxiacetona fosfat. L'enzima glicolítica triosa fosfat isomerasa convertix este compost en gliceraldehído 3-fosfat, el qual es oxida per la via de la glicólisis, o pot ser convertit en glucosa per la via de gluconeogénesis.
Àcit grassos com a font d'energia
[editar | editar còdic]
55H
98O
6
Els àcit grassos, almagasenats en forma de triacilglicerolés en un organisme, són una font molt important d'energia degut a que es troben en estat tant reduït com anhidro. L'energia que s'obté d'un gram de àcit grassos és d'aproximadament 9 kcal (37 kJ), comparat en les 4 kcal (17 kJ) per gram de carbohidrat. Degut a que la porció hidrocarbonada dels àcit grassos és hidrofòbica, estes molècules poden ser almagasenades en un ambient relativament anhidro (lliure d'aigua). Els carbohidrats, per una atra part, es troben molt més hidratados. Per eixemple, 1 gram de glucógeno pot unir aproximadament 2 g d'aigua lo que es traduïx a 1,33 kcal/g de compost hidratado. Açò significa que els àcit grassos poden almagasenar més de sis voltes la cantitat d'energia per unitat de massa que almagasenen els carbohidrats. Lloc d'una atra forma, si el cos humà depenguera dels carbohidrats per a almagasenar energia, una persona necessitaria carrejar en 31 kg de glucógeno hidratado per a tindre una reserva d'energia equivalent a 4,6 kg de grassas.
Els animals que hibernan proveïxen un bon eixemple de l'utilisació d'estes reserves com a combustible. Per eixemple, els orsos hibernan durant aproximadament 7 mesos, i, durant tot este periodo, l'energia que utilisen es deriva de la degradació de reserves grasses. En forma similar, les aus migratòries almagasenen grans reserves de greixos abans d'embarcar-se en els seus viages intercontinentals.
Les reserves de greixos d'un adult humà jove promig ronden aproximadament els 10–20 kg, pero varia àmpliament depenent de l'edat, gènero i disposicions individuals. En contrast el cos humà almagasena només uns 400 g de glucógeno, dels quals 300 g es troben bloquejats en l'interior dels músculs esquelètics, sent per lo tant inalcançables per al restant de l'organisme. Eixos aproximadament 100 g de glucógeno almagasenats en el fege es consumixen en a penes un dia d'inanició. Després d'açò la glucosa que és lliberada a la circulació sanguínea pel fege per a l'us general dels teixits de l'organisme, té que ser sintetisada a partir dels aminoàcits glucogénicos i un parell d'uns atres substrats gluconeogénicos, entre els quals no s'inclouen els àcit grassos.
Els animals poden sintetisar carbohidrats de la porció glicerol dels triglicèrits pero no de la porció dels àcit grassos
[editar | editar còdic]Els àcit grassos es metabolizan per a produir acetil-CoA per mig del mecanisme de beta-oxidació dins de les mitocondrias, mentres que els àcit grassos se sintetisen a partir de acetil-CoA per fòra de la mitocondria, en el citosol. Les dos vies són diferents, no solament en el lloc a on ocorren, sino en les reaccions implicades, i en els substrats amprats. Les dos vies són mútuament inhibitòries, prevenint que el acetil-CoA produït per la beta-oxidació puga entrar a la via de síntesis de àcit grassos per mig de la reacció catalizada per l'enzima acetil-CoA carboxilasa. El acetil-CoA tampoc pot ser convertit a piruvato ya que la reacció catalizada per la piruvato descarboxilasa és irreversible. En canvi, el acetil-CoA produït per la beta-oxidació dels àcit grassos es condensa en oxaloacetato, per a entrar al cicle de l'àcit cítric. Durant cada regrés del cicle, dos carbono abandonen el cicle en forma de CO
2 en la reacció de descarboxilación catalizadas per l'isocitrato deshidrogenasa i l'alfa-cetoglutarato deshidrogenasa. Per lo tant, cada regrés del cicle de l'àcit cítric oxida una unitat de acetil-CoA mentres regenera la molècula de oxaloacetato en la qual el acetil-CoA es va unir originalment per a produir àcit cítric. La reacció de descarboxilación ocorre abans que es forme el malato en el cicle. Esta és l'única substància que pot ser retirada de la mitocondria per a entrar a la via gluconeogénica per a formar glucosa o glucógeno en el fege o en qualsevol atre teixit. Per açò no pot haver una conversió neta de àcit grassos cap a glucosa.
L'energia almagasenada en els greixos, per lo tant, s'extrau directament per mig de la beta-oxidació dels àcit grassos, i per la seua combustió en el cicle de l'àcit cítric, i mai per la seua conversió a carbohidrats.
El glicerol lliberat a la circulació sanguínea durant la lipólisis dels triglicèrits en el teixit adiposos solament pot ser pres pel fege. En eixe orgue es convertix en glicerol 3-fosfat per l'acció de la glicerol quinasa la qual hidroliza una molècula d'ATP per cada molècula de glicerol que resulta fosforilada. El glicerol 3-fosfat després es oxida a dihidroxiacetona fosfat, la qual és, en canvi, convertida en gliceraldehído 3-fosfat per mig de l'enzima triosa fosfat isomerasa. A partir d'este punt, els tres àtoms de carbono de la molècula original de glicerol poden seguir la via de la glucólisis per a ser totalment oxidados, o convertir-se en glucosa per la via de la gluconeogénesis.
Únicament les plantes posseïxen les enzimes necessàries per a convertir al acetil-CoA en oxaloacetato a partir del com pot formar-se malato que en última instància pot ser convertit en glucosa.
Atres usos i funcions dels àcit grassos
[editar | editar còdic]Senyalisació intracelular
[editar | editar còdic]
Els àcit grassos són part integral dels fosfolípits que formen la major part de les membranes plasmáticas de les cèlules. Estos fosfolípits poden ser escindits en diacilglicerol (DAG) i inositol trifosfato (IP
3) a través de la hidrólisis dels fosfolípits, i fosfatidilinositol 4,5-bisfosfato (PIP
2), per l'enzima fosfolipasa C (PLC) que es troba unida a la membrana.
Un eixemple de diacilglicerol es mostra a la dreta d'estes llínees. Este DAG és l'1-palmitoil-2-oleoil-glicerol, el qual conté cadenes laterals derivades del àcit palmítico i del àcit oleico. Els diacilgliceroles poden tindre atres combinacions de àcit grassos unides a les posicions C1 i C2 o a les posicions C1 i C3 de la molècula de glicerol. Els diacilgliceroles en substitució 1,2 sempre són quiralés; mentres que els gliceroles disustituidos 1,3 són quirales si els sustituyentes són distints entre sí.
2 per a formar IP
3 i DAG. El IP
3 inicia la lliberació de calcio intracelular, mentres que el DAG activa una PKC (proteïna quinasa C). Nota: La PLC (fosfolipasa C) no és un intermediari, com possiblement podria sugerir este diagrama, sino que és l'enzima que cataliza la separació de IP
3/DAG.
l'inositol trifosfato (IP
3) actua com segon mensager intracelular, iniciant la lliberació intracelular de ions calcio (el qual a la seua volta activa diverses enzimes intracelulars, causa la lliberació d'hormones i neurotransmisores de les cèlules en les quals es troben almagasenats, i causa la contracció del múscul pla quan es llibera per l'acció de el IP
3), i l'activació de proteïna quinasa C (PKC); la qual és llavors translocada des de la citoplasma la membrana celular. Encara que el inositol trifosfato (IP
3), difon cap al citosol, el diacilglicerol (DAG) permaneix en l'interior de la membrana plasmática per les seues propietats hidrofòbiques. El IP
3 estimula la lliberació de ions calcio del retícul endoplasmático pla, mentres que el DAG és un activador fisiològic de la proteïna quinasa C (PKC), promovent la seua traslocación des del citosol cap a la membrana plasmática. La PKC és una proteïna quinasa multifuncional que és capaç de fosforilar residus de serina i treonina en moltes proteïnes blanc. No obstant la PKC solament és activa en presència de ions calcio, i és per açò que el DAG aumenta l'afinitat de la PKC per el Ca2+
i d'esta forma s'activa als nivells intracelulars fisiològics d'este ion.
El diacilglicerol i el IP
3 actuen momentàneament degut a que són ràpidament metabolizados. Açò és important ya que la funció del seu mensage no deuria persistir després de que el mensage ha segut "rebut" per les seues molècules diana. El DAG pot ser fosforilado per a formar fosfatidato o pot ser hidrolizado a glicerol i als seus àcit grassos constituents. El IP
3 ràpidament és convertit en derivats que no són capaços de provocar l'obertura dels canals iònics de calcio.
Hormones parácrinas eicosanoides
[editar | editar còdic]
Les prostaglandinas són un grup de composts lipídicos fisiológicamente actius que presenten diversos efectes similars als de les hormonas en els mamífers. S'han trobat prostaglandina en casi tots els teixits humans i d'atres animals. Es deriven enzimáticamente del àcit araquidónico, un àcit gras poliinsaturado de 20 carbono. Per lo tant totes les prostaglandina existents posseïxen 20 àtoms de carbono, incloent un anell de 5 carbono. Són una classe dels eicosanoides i de la classe dels derivats de àcit grassos prostanoides.
Les prostaglandina se sintetisen en la membrana celular per l'escissió de araquidonato a partir dels fosfolípits que formen la membrana. Este pas es troba catalizado ya siga per la fosfolipasa A
2 actuant directament sobre els fosfolípits de membrana, o per una lipasa actuant sobre un DAG (diacilglicerol). El araquidonato, després és atacat per la component ciclooxigenasa de la prostaglandina sintasa. Esta forma un anell ciclopentanon aproximadament a la mitat de la cadena d'àcit gras. La reacció ademés afig 4 àtoms d'oxigen derivat de dos molècules de O
2. La molècula resultant és la prostaglandina G
2, la qual es convertix per la component hidroperoxidasa del complex enzimàtic en prostaglandina H
2. Este component és altament inestable i es convertix ràpidament en atres prostaglandina, prostaciclinas i tromboxanos. Estos són finalment lliberats al decorregut intersticial que rodeja a la cèlula que ha sintetisat l'hormona eicosanoide.
Si el araquidonato és atacat per la lipooxigenasa en lloc de la ciclooxigenasa, es formen leucotrienos. Estos també actuen com a hormones locals.
Originalment es pensava que les prostaglandina abandonaven la cèlula per difusió passiva, per la seua alta lipofilicidad. El descobriment del transportador d'prostaglandina (PGT, SLCO2A1), la qual media la captació d'prostaglandina, demostra que la difusió, per sí sola, no pot explicar la penetració de les prostaglandina a través de la membrana celular. La lliberació d'prostaglandina, ha mostrat en l'actualitat estar mediat per un transportador específic, cridat proteïna de resistència multidroga 4 (MRP4, ABCC4); la qual és membre de la superfamilia ATP-binding cassette transporter. Si el MRP4 és l'únic transportador capaç de lliberar prostaglandina de les cèlules encara no està clar.
Les diferències estructurals entre prostaglandina són les responsables de les seues diferents activitats biològiques. Una prostaglandina donada, pot tindre efectes diferents i inclús oposts en diferents teixits. La capacitat d'una determinada prostaglandina per a estimular una reacció en un teixit i inhibir la mateixa reacció en un teixit diferent es troba determinada pel tipo de receptor al com s'unix la prostaglandina.
Les prostaglandina actuen com a factors autócrinos o parácrinos estant les seues cèlules diana presents en l'immediat veïnat del lloc de secreció. Les prostaglandina diferixen de les hormonas endócrinas en que no es produïxen en un lloc o orgue específic, sino en molts llocs a lo llarc de l'organisme.
Les prostaglandina tenen dos derivats: les prostaciclinas i els tromboxanos. Les prostaciclinas són poderosos vasodilatadorés d'acció local, i inhibixen l'agregació plaquetaria. Per mig del seu rol en la vasodilatación, les prostaciclinas es troben ademés involucrades en l'inflamació. Les prostaciclinas se sintetisen en les parets dels gots sanguíneus, i tenen la funció fisiològica de previndre la formació de coàguls innecessaris, com aixina també de regular la contracció del múscul pla. Conversely, thromboxanes (produced by platelet cells) llaure vasoconstrictors and facilitate platelet aggregation. Their name menges from their role in clot formation (thrombosis).
Referències
[editar | editar còdic]- Este artícul conté una traducció derivada de «Metabolismo de los ácidos grasos» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.