Aula 10: Mobilização de Lipídeos e Beta-Oxidação de Ácidos Graxos
1. Introdução
Os lipídeos são a principal reserva energética dos animais, fornecendo mais que o dobro de energia por grama em comparação com carboidratos e proteínas. Durante períodos de jejum, exercício prolongado ou privação alimentar, os triacilgliceróis armazenados no tecido adiposo são mobilizados, hidrolisados e convertidos em ácidos graxos livres que serão oxidados para gerar ATP. Este capítulo explora a mobilização de lipídeos, o transporte de ácidos graxos até a mitocôndria e sua degradação pela via da beta-oxidação.
2. Mobilização de Lipídeos
2.1 Armazenamento
Os triacilgliceróis (TAGs) são armazenados em gotículas lipídicas do tecido adiposo, compostos por três ácidos graxos esterificados a uma molécula de glicerol.
2.2 Lipólise
A mobilização dos TAGs ocorre por lipólise, catalisada por enzimas lipolíticas:
Lipase hormônio-sensível (HSL)
Lipase do tecido adiposo (ATGL)
Monoacilglicerol lipase (MGL)
Essas enzimas liberam ácidos graxos livres (AGL) e glicerol. A ativação é regulada por hormônios catabólicos:
Adrenalina, glucagon, ACTH: ativam AMPc → PKA → fosforila HSL
Insulina: inibe a lipólise.
2.3 Transporte no Plasma
Os AGL são transportados na corrente sanguínea ligados à albumina plasmática. O glicerol é captado pelo fígado, onde entra na via gliconeogênica ou glicolítica.
3. Ativação e Transporte Mitocondrial dos Ácidos Graxos
3.1 Ativação
Antes da oxidação, os ácidos graxos devem ser ativados na membrana mitocondrial externa: Catalisada pela acil-CoA sintetase.
3.2 Sistema Carnitina
Ácidos graxos de cadeia longa requerem o sistema carnitina para entrada na matriz mitocondrial:
CPT-I (carnitina palmitoiltransferase I): forma acilcarnitina (membrana externa)
Translocase: transporta acilcarnitina para a matriz
CPT-II: regenera acil-CoA na matriz
Inibição: malonil-CoA (indicador de estado alimentado) inibe CPT-I, bloqueando a oxidação.
4. Beta-Oxidação Mitocondrial
4.1 Visão Geral
A beta-oxidação ocorre na matriz mitocondrial, onde ácidos graxos são degradados em unidades de dois carbonos (acetil-CoA), com geração de NADH e FADH₂ a cada ciclo.
4.2 Etapas do Ciclo
Desidrogenação I: acil-CoA → trans-Δ²-enoil-CoA (FAD → FADH₂)
Hidratação: trans-Δ²-enoil-CoA → L-β-hidroxiacil-CoA
Desidrogenação II: L-β-hidroxiacil-CoA → β-cetoacil-CoA (NAD⁺ → NADH)
Tiólise: β-cetoacil-CoA + CoA → acil-CoA (encurtado) + acetil-CoA
O ciclo se repete até a completa conversão do ácido graxo em acetil-CoA.
4.3 Energia Gerada
Para o ácido palmítico (C16):
7 ciclos → 8 acetil-CoA + 7 NADH + 7 FADH₂
ATP total (via cadeia respiratória + ciclo de Krebs): ~106 ATPs
5. Regulação da Beta-Oxidação
A oxidação de ácidos graxos é regulada por:
Disponibilidade de ácidos graxos livres (controle lipolítico)
Malonil-CoA: inibe CPT-I
Estado energético celular (nível de ATP, NADH)
6. Variações e Destinos Metabólicos
6.1 Ácidos Graxos de Cadeia Curta e Média
Entram livremente na mitocôndria, sem necessidade do sistema carnitina.
6.2 Ácidos Graxos Insaturados e de Número Ímpar
Necessitam enzimas adicionais: isomerases e redutases
Ácidos graxos ímpares geram propionil-CoA → succinil-CoA (entra no ciclo de Krebs)
6.3 Destino do Acetil-CoA
Ciclo de Krebs
Síntese de corpos cetônicos (fígado, jejum prolongado).
7. Importância Clínica e Bioenergética
Jejum e exercício: principal via de produção de ATP
Deficiências em CPT ou acil-CoA desidrogenases: causam hipoglicemia, fraqueza muscular
Síndrome de Reye, acidemias orgânicas: distúrbios na beta-oxidação
Cetogênese: alternativa metabólica para o cérebro durante o jejum prolongado.
8. Conclusão
A mobilização de lipídeos e a beta-oxidação de ácidos graxos são processos essenciais para a manutenção da homeostase energética durante condições de estresse metabólico. A regulação coordenada da lipólise, transporte mitocondrial e oxidação assegura um suprimento eficiente de ATP a partir das reservas lipídicas. Distúrbios nessas vias resultam em desordens metabólicas importantes, com implicações clínicas significativas.
Referências
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Berg, J. M., Tymoczko, J. L., Stryer, L. (2015). Bioquímica. Guanabara Koogan.
McKee, T., McKee, J. R. (2014). Bioquímica: O Essencial. LTC.
Houten, S. M., Wanders, R. J. A. (2010). A general introduction to the biochemistry of mitochondrial fatty acid β-oxidation. Journal of Inherited Metabolic Disease, 33(5), 469–477.
