BIOSÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOS

Transcripción

1 BIOSÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOS La biosíntesis de ácidos grasos se lleva a cabo en el citosol de todas las células, pero principalmente en el hígado, tejido adiposo y glándulas mamarias de los animales superiores. Fuente de carbono para la síntesis de ácidos grasos La fuente de carbono es el acetil CoA, producto de la oxidación del piruvato, de la oxidación de algunos aminoácidos o de la beta oxidación de los ácidos grasos. Puesto que el Acetil-CoA se encuentra en la mitocondria y la síntesis de ácidos grasos se lleva a cabo en el citosol, es necesario que el Acetil-CoA pase al citosol, lo cual se consigue de dos formas: 1. El citrato, formado en la mitocondria a partir de Acetil-CoA y de oxalacetato, atraviesa la mitocondria y pasa al citosol. En el citosol, el citrato se transforma en Acetil-CoA y oxalacetato, reacción que es catalizada por la enzima ATP-citrato liasa. Citrato + ATP + HS-CoA Acetil-CoA + ADP + Pi + Oxalacetato

2 Citosol Citrato + ATP + HS-CoA Acetil-CoA + ADP + Pi + Oxalacetato Síntesis de ácidos grasos Mitocondria Citrato Acetil-CoA Oxalacetato

3 2. Dentro de la mitocondria, el Acetil-CoA es transferido a la carnitina por acción de la enzima Carnitina- aciltransferasa produciéndose Acetil-carnitina. La Acetil-carnitina pasa hacia el citosol, en donde se regenera el Acetil-CoA, mediante la reacción de la Acetil-carnitina con la coenzima A citosólica. Acetil-carnitina + HSCoA Acetil-CoA + Carnitina Citosol Síntesis de ácidos grasos Mitocondria Acetil-carnitina Acetil-CoA Carnitina

4 En un etapa preparatoria de la síntesis de los ácidos grasos, se produce malonil-coa a partir de acetil-coa. El malonilo es muy importante, ya que aporta dos carbonos en cada etapa de la síntesis de ácidos grasos para el alargamiento de la cadena hidrocarbonada. O H 3 C C S-CoA ATP + HCO 3 Malonil-CoA O O O C CH 2 C S-CoA Acetil-CoA Carboxilasa ADP + Pi + H + Posteriormente, el malonil-coa y otras moléculas de acetil-coa se unen a proteínas acarreadoras de acilos, Acyl Carrier Protein (ACP). Acetil-CoA + ACP Acetil-transacilasa Acetil-ACP + HSCoA Malonil-CoA + ACP Malonil-transacilasa Malonil-ACP + HSCoA La unión a las proteínas acarreadoras de acilo es necesaria para que las reacciones de síntesis puedan llevarse a cabo.

5 HS ǀ HS ǀ Enzima condensante Acil-malonil-ACP Malonil-transacilasa β-cetoacil-acpreductasa Acetil-transacilasa Enoil-ACP-Reductasa 3-Hidroxiacil- ACP-Deshidratasa COMPLEJO ENZIMÁTICO ÁCIDO GRASO SINTASA

6 La síntesis de ácidos grasos inicia con la condensación de un Acil-ACP con un malonil-acp para formar un acetoacetil -ACP. Enseguida el acetoacetato sufre una reducción, produciéndose D-3-Hidroxibutiril-ACP. Posteriormente ocurre una deshidratación, obteniéndose el Crotonil-ACP. La siguiente reacción es una reducción, mediante la cual se obtiene un butiril-acp. NADPH NADP + β-cetoacil-acpreductasa O CH 3 C S-ACP Acetoacetil-ACP O O CH 3 C CH 2 C S-ACP O O O C CH2 C S-ACP Enzima condensante Acil-malonil-ACP OH O ǀ D-3-Hidroxibutiril-ACP CH 3 CH CH 2 C S-ACP CO 2 + ACP NADPH H O Crotonil-ACP ǀ CH 3 C = C C S-ACP ǀ H Enoil-ACP-Reductasa 3-Hidroxiacil- ACP-Deshidratasa H 2 O NADP + H H O ǀ ǀ CH 3 C C C S-ACP ǀ ǀ H H Butiril-ACP Las reacciones anteriores se repiten, pero ahora con el butiril-acp y el malonil-acp como iniciadores y obteniéndose un producto de 6 carbonos. El proceso se repite hasta obtener un ácido graso de 16 carbonos.

7 Elongación mitocondrial de los ácidos grasos O H 3 C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C S-CoA Acetil-CoA O O β-cetoestearil-coa H 3 C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C CH 2 C S-CoA β-hidroxiestearil-coa OH O ǀ H 3 C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH CH 2 C S-CoA O 2-octadecenoil-CoA H 3 C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH= CH C S-CoA O H 3 C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C S-CoA Estearil-CoA

8 Síntesis de ácidos grasos monoinsaturados NADPH Citocromo b5 reductasa Acil-CoA (saturado) Acil-CoA (no saturado) Citocromo b5 Enzima-O 2 2 H 2 O Enzima O 2 + Enzima Este mecanismo se lleva a cabo en células animales

9 Síntesis de ácidos grasos monoinsaturados NADPH Flavoproteína Acil-CoA (saturado) Acil-CoA (no saturado) Proteína ferrosulfurada Enzima-O 2 2 H 2 O Enzima O 2 + Enzima Este mecanismo se lleva a cabo en plantas y microorganismos

10 ÁCIDOS CARBOXÍLICOS DE IMPORTANCIA ALIMENTARIA Fórmula Nombre IUPAC Ác. fórmico Ác. acético Ác. propiónico Ác. butírico Ác. valérico Ác. caproico Ác. caprílico Ác. cáprico Ác. láurico Ác. mirístico Ác. palmítico Ác. esteárico Ác. oleico Ác. linoleico HCOOH CH 3 COOH CH 3 CH 2 COOH CH 3 CH 2 CH 2 COOH CH 3 (CH 2 ) 3 COOH CH 3 (CH 2 ) 4 COOH CH 3 (CH 2 ) 6 COOH CH 3 (CH 2 ) 8 COOH CH 3 (CH 2 ) 10 COOH CH 3 (CH 2 ) 12 COOH CH 3 (CH 2 ) 14 COOH CH 3 (CH 2 ) 16 COOH CH 3 (CH 2 ) 7 HC=CH(CH 2 ) 7 COOH CH 3 (CH 2 ) 4 CH=CHCH 2 CH=CH(CH 2 ) 7 COOH Ác. linolénico CH 3 -CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 - CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH

11 Las bacterias no contienen ácidos grasos poliinsaturados, a diferencia de las plantas superiores y de los animales. Todos los ácidos grasos insaturados se sintetizan a partir de uno de cuatro precursores: Ácidos palmítico, oleico, linoleico, y linolénico. El ser humano no puede sintetizar los ácidos linoleico y linolénico, por lo que debe obtenerlo de sus alimentos. El ácido poliinsaturado más abundante en el organismo es el ácido araquidónico. En muchos organismos la desaturación de ácidos grasos es una respuesta adaptativa ante las bajas temperaturas, dado que los ácidos grasos polinsaturados tienen bajo punto de fusión.

12 Síntesis de ácidos grasos insaturados a partir de los ácidos palmítico y oleico Ácido palmítico CH 3 - (CH 2 ) 14 -COOH Ácido esteárico CH 3 - (CH 2 ) 16 -COOH Ácido palmitoleico CH 3 -(CH 2 ) 5 -CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH Ácido vaccénico CH 3 -(CH 2 ) 5 -CH=CH-(CH 2 ) 9 -COOH Ácido oleico CH 3 -(CH 2 ) 7 -CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH Ácido cis-octadec-6,9-dienoico 18:2 6,9 CH 3 -(CH 2 ) 7 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 4 -COOH 20:2 8,11 Ácido cis-eicosa-8,11-dienoico CH 3 -(CH 2 ) 7 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 6 -COOH 20:3 5,8,11 Ácido cis-eicosa-5,8,11-trienoico CH 3 -(CH 2 ) 7 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 3 -COOH 20:1 11 Ácido cis-eicosa- 11-enoico CH 3 -(CH 2 ) 7 -CH=CH-(CH 2 ) 9 -COOH 22:1 13 CH 3 -(CH 2 ) 7 -CH=CH-(CH 2 ) 11 -COOH Ácido cis-docosa-13-enoico 24:1 15 CH 3 -(CH 2 ) 7 -CH=CH-(CH 2 ) 13 -COOH Ácido cis-tetracosa-15-enoico

13 18:2 9,12 Ácido linoleico CH 3 -(CH 2 ) 4 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH 18:3 6,9,12 Ácido γ-linolénico CH 3 -(CH 2 ) 4 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 4 -COOH 20:3 8,11,14 Ácido cis-eicosa-8,11,14 -trienoico CH 3 -(CH 2 ) 4 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 6 -COOH 20:4 5,8,11,14 Ácido araquidónico CH 3 -(CH 2 ) 4 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 3 -COOH

14 Síntesis de ácidos grasos insaturados a partir del ácido linolénico 18:3 9,12,15 CH 3 -CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH Ácido linolénico 18:4 6,9,12,15 CH 3 -CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 4 -COOH Ácido cis-octadeca-6, 9,12,15-tetraenoico 20:4 8,11,14,17 CH 3 -CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 6 -COOH Ácido cis- eicosa-8,11,14,17-tetraenoico 20:5 5,8,11,14,17 CH 3 -CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 3 -COOH EPA: Ácido cis- eicosa-5,8,11,14,17-pentaenoico 22:5 7,10,13,16,19 CH 3 -CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 5 -COOH Ácido cis- docosa-7,10,13,16,19-pentaenoico 22:6 4,7,10,13,16,19 CH 3 -CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 2 -COOH DHA: Ácido cis-docosa-4,7,10,13,16,19-hexenoico