Tema 19: Biosíntesis de lípidos

La biosíntesis de fosfatidil inositoles es muy importante aunque su concentración en la membrana plasmatica sea muy baja. Se genera a partir del CDP diacilglicerol mas el inositol. Esta reacción la cataliza la fosfatidil inositol sintasa que libera el CMP. El mioinositol es característico de los músculos. A partir de el se generan el fosfatidil ilinositol que son activados por las quinasas. Las quinasas forman el fosfatidil ilinositol 4 fosfato y la quinasa segunda pasa a fosfatidil ilinositol 4-5 bifosfato. No es muy importante en la membrana plasmatica, se utiliza en la comunicación de las células. El glicerolterofosfolipido se sintetiza a partir de la dihidroxicetona fosfato, que se esterifica mediante el acil CoA. Es una reacción de transesterificacion. El acilo se desplaza formando un ester que es un intermediario de los esterofosfolipidos se reduce a un alcohol mediante el NADPH. Posteriormente se produce una hidrólisis quedando la molécula preparada para la unión de la cola polar, la colina. Se produce el 2 acil fosfatidil colina. Esto se produce  como en el caso de la activación de las plaquetas. No desempeña función en la membrana plasmatica. Los plasmalogenos se producen a partir de la desaturacion de los glicerilesterfosfolipidos, generando el ester 2β insaturado en el carbono uno. El que introduce la instauración es el citocromo b₅ formando el fosfatidil etanolamina. En la biosíntesis de los esfingolipidos se parte de la esfinfosina. La esfingosina se genera a partir de la condensación del palmitil CoA y serina. Se genera la cetoesfingosina y se reduce a esfingosina mediante el NADPH. La esfingosina se carga de palmitil CoA o cualquier acil CoA. La esfingosinapasa a ceramida que es precursor de la esfingomielina y los cerebrosidos. A partir del cerebrosido se puede pasar a gangliosidos que se localiza en la materia gris del cerebro. El GM₃ es el gangliosido monoxialico y el significado de las letras son: G es de gangliosido, la M es de monoxialico, esto dependerá de las moléculas de xialico que posea y el número es 5 menos el número de carbohidratos neutros que posee la molécula. La degradación de los glicolipidos necesita de la actividad de una enzima distinta. Además de la activación del          UTP-galactosa se puede activar mediante el CMP. Para pasar de glicolipidos a gangliolipidos deben de sustituir un sialico, ya que sin el no se puede formar el gangliosido. La degradación de los gangliosidos se produce en los lisosomas. Cuando se degrada los gangliolipidos lo que se hace es quitar los distintos monosacáridos. Pasamos de un GM₁ a GM₂ y así progresivamente, en los que se van rompiendo el enlace oglucosidico. De GM₂ a GM₃ se pasa igual hasta llegar a ceramida. Esto es en el sentido contrario a la biosíntesis. Uno de los problemas es que los lisosomas en la degradación de los gangliosidos se hinchan y se destruyen.

 

Tema 19: Biosíntesis de lípidos

Los lípidos se sintetizan en el retículo endoplasmatico y pasan a otros orgánulos. En la biosíntesis de fosfolipidos necesitamos de precursor al CD acil glicerol. Hay cuatro tipos de fosfolipidos: fosfatidil colina, fosfatidil etanolamina, fosfatidil serina y fosfatidil enositoles, además de las cardiolipinas que producen apostosis y se localizan en las mitocondrias. El glicerol 3 fosfato se acila formando esterificacion de dos grupos con el acil CoA generando el acido fosfatidico (fosfatitato en el entorno celular). Del acil glicerol puede llegar a fosfatitato mediante el gasto de ATP. Otra posible vía es a partir de dihidroxicetona fosfato se puede llegar a fosfatitato. El fosfatitato marca una encrucijada metabólico ya que es precursor de los fosfolipidos y triacilgliceroles. El fosfatitato mediante un el uso de un acil CoA se forman los triacilgliceroles. En el caso de reaccionar con un CTP se forma el CDP diacilglicerol  que es una molécula activada. Es una reacción irreversible, ya que se produce un pirofosfato que se hidroliza en dos fosfatos. El CDP diacilglicerol condice a la cardiolipina en el caso de que se libere el CDP. También da el fosfatidil colina y etanolamina en el caso de que se añadan al fosfatidil la colina o la etanolamina. Para producir la fosfatidil se debe de añadir la serina para formar la fosfatidil serina y tras la liberación de un dióxido de carbono se produce la fosfatidil etanolamina. La fosfatidil etanolamina se produce por diferentes vías, una de ellas es la descarboxilacion de la unión de la serina. El reciclado es pasar de etanolamina a fosfatidil etanolamina y de aquí a CDP etanolamina para llegar finalmente al fosfatidil etanolamina. La síntesis de fosfatidil colina parte de la fosfatidil etanolamina produciéndose una metilación de la etanolamina mediante el 3-adenosin  metionina que es uno del donador ya activado. La colina no se destruye hasta el final, ya que se suele reciclar. La colina se fosforila y la activamos mediante un CTT que la pasa a CDP colina. Posteriormente se produce la unión al fosfatidil para la formación de la fosfatidil colina. El elevado tiempo de recambio en los lípidos de la membrana plasmática pone de manifiesto la importancia del reciclage. El valor promedio es de 35 días en los que se recambia.

Tema 18: Biosíntesis de los ácidos grasos

Los ciclos de elongación siguen hasta la formación de un acido de 16 carbonos acil ACP. Es un buen sustrato para una tiosterasa que lo hidroliza al palmitil y se libera el ACP. La acido graso sintetasa de mamífero es un dimero de subunidades iguales de 260KDa. Las interacciones con los dominio dos es la reduptasa y el dominio tres es el de la tiosterasa. La unidad flexible de la fosfopanteina de la ACP transporta el sustrato de un centro activo a otro. Lo primero es la condensación, posteriormente es la reducción, le sigue la trasnlocacion y posteriormente entra el malonil que renueva el ciclo. La acido graso sintetasa pertenece a una gran familia entre las que destacan la eritromicina y penicilina que se sintetizan mediante poliquetidos de los peptidos no ribosomales. La estequiometria correspondiente es:

8 Acetil-CoA + 7 ATP + 14 NADPH + 6 H+ ®Palmitato + 14 NADP+ + 8 CoA + 6 H2O + 7 ADP +7 Pi

Para que se forme una molécula de palmitato se necesita 8 acetil CoA, 7ATP, 14 NADPH y 6 protones.

Para la formación del palmitato es necesario que se den 7 vueltas en el ciclo por lo que se necesitarían un ATP, dos NADPH y un protón además de un acetil CoA por cada vuelta del ciclo, pero al principio se unen dos acetil CoA, por lo que se gastan ocho.

Los 6 NADPH que nos hacen falta para la biosíntesis, ya que los otros ya los tenemos se obtienen en el ciclo de las pentosas fosfatos, ya que el mismo transporte ya nos aporta ocho NADPH.

La elongación e instauración tiene lugar en el retículo endoplasmatico. La instauración se produce por la incorporación de dos átomos de carbonos suministrados por la malonil CoA. Un complejo de este patrón esta unido a la membrana del retículo endoplasmatico donde se introducen las instauraciones (citocromo b₅ reduptasa, citocromo b₅ y desaturasa). Las tres están unidas a la membrana del retículo endoplasmatico. Los ácidos grasos en mamíferos derivan del linoleato, linilenaoto, oleato y palmitato. Pero en mamíferos no están las enzimas que pueden introducir las instauraciones mas halla del carbono nueve en las cadenas del acido graso, linoleato  y linolenato son ácidos grasos esenciales en la dieta. El acido araquidonato es un derivado insaturado del acido eicosanoico, por lo que este compuesto tiene veinte carbonos. Se denominan de forma genérica eicosanoides. Es un señalizados intra e intercelular. Producen las prostaglandinas H₂ de las que derivan las prostaglandinas, prostaciclina y tronmboxenoides. El descubrimiento de su acción mediada por receptores de 7 a-hélices transmembrana específicos ha permitido  catalogar a los eicosanoides como hormonas locales (actúan primariamente sobre células adyacentes a aquellas que los secretan).

La aspirina bloquea el centro activo de la prostaglandina  sintasa (por transferencia de un grupo acilo a un residuo de  Ser del centro activo, Ser530), hecho que permite explicar muchas de sus propiedades antiinflamatorias, apiréticas o sedativas.

Tema 18: Biosíntesis de los ácidos grasos

La segunda es la estimulación alosterica por citrato. Y como ultima regulación tenemos es la de a largo plazo que se produce tras un largo ayuno, en el que se produce un decaimiento de la acetil CoA carboxilasa que se pueden restaurar tras unos días de re-alimentación rica en carbohidratos y pobre en grasas. La regulación mediante la fosforilación necesita de la quinasa especial que se activa mediante AMP la fosforilación y la carboxilación se inactiva. Para activar la carboxilasa se necesita la fosforilasa 2 A (PP2A) estimulada por insulina que activa a la carboxilasa desfosforilada. La citrato puede activar parcialmente de la forma fosforilada. La palmitil CoA regula el control de citrato. El palmitil CoA bloquea la estimulación por citrato. La forma filamentosa es activa. Cuando se unen al palmitil CoA forma los octomeros que es la inactivada. El malonil CoA es un potente inhividor de la carnitina acil transferasa 1, la acetil CoA carboxilasa. La acido grasos sintetasa en bacterias es un complejo multienzimatico cuya subunidades tienen diferentes actividades catalíticas. En eucariota no es multienzimatico, es solo una cadena polipeptídica.

El citrato solo lo activa parcialmente. El citrato es un activador alosterico y se inhiben mediante una retroinhibicion mediante palmitil CoA inhibe a la carnitina. La estimulación por citrato es alosterica. Dado que el malonil CoA inhibe  a la carnitina acil transferasa I, acetil CoA  contribuye a inhibir la degradación de ácidos grasos. Una vez generado el precursor hay que sintetizarlo mediante la acido graso sintetasa, que en bacterias es multienzimatico, cuyas subunidades tienen diferentes funciones. En eucariota se compone de una sola cadena. El centro que acepta al acetil CoA también puede aceptar a otros acetiles, mientras que la del malonil CoA solo acepta al malonil CoA.

En el primer paso actúa el acetil CoA carboxilasa. Pasan del acetil ACP más malonil ACP mediante una condensación a un acetoacetil ACP. Posteriormente pasamos a una reducción en la que se pasa de un acetoacetil ACP a un D-3-hidroxibutiril ACP y se produce un NADPH con el gasto de un NADP+. En el tercer paso se produce una deshidratación en la que se libera una molécula de agua y se cambia a una molécula de crotonil ACP. En el cuarto y último paso se produce una reducción en el que llegaremos finalmente al butiril ACP. En este último paso se produce una el gasto de una molécula de NADPH.

Tema 18: Biosíntesis de los ácidos grasos

En la síntesis tenemos el proceso inverso a la degradación. Tiene también cuatro etapas. Las diferencias aparecen en la activación, ya que en síntesis se activan mediante la fosfopanteina. La accil carnitina es una proteína que se encarga del transporte. La diferencia entre la síntesis y la degradación de los ácidos grasos es la localización de donde se producen las reacciones. La degradación se produce en la mitocondria, mientras que la síntesis se produce en el citosol. También existe una diferencia en la forma de activación, mientras los intermediarios activados de los ácidos grasos se encuentran unidos a la fosfopanteteína de la coenzima A en la degradación, para la síntesis se unen a la proteína portadora de acilos. La integración enzimática es un complejo multienzimatico que esta presente en la biosíntesis. El reductor de la biosíntesis es el NADPH, mientras que en la oxidación aparecen el NAD y FAD. La elongación se detiene en palmitato y a partir de aquí sigue por diferentes lugares según lo que se debe de formar. El transporte de grupos desde la mitocondria al citosol es mediante una lanzadera. El citrato cargado con la acetil CoA pasa al citosol donde se libera el acetil CoA. El citrato pasa a oxalacetato y mediante el aporte del NADH se forma el malato. De malato pasamos a piruvato y liberamos una molécula de NADPH. El piruvato entra de nuevo en la mitocondria y pasa a oxalacetato y de nuevo a citrato, comenzando de nuevo el ciclo. La generación del malonil CoA se hace a partir del acetil CoA mediante la acetil CoA carboxilasa que contiene a la biotina como grupo prostético que forma un intermediario de carboxibiotina que gasta ATP y forma un intermediario e incorpora el dióxido de carbono activando al acido. Este es un punto de control. La necesidad de biosíntesis es máxima cuando abundan los carbohidratos, la carga energética celular es alta y escasean los ácidos grasos. La insulina es la que estimula la biosíntesis, y el glucagón y adrenalina lo inhiben. La primera regulación es la fosforilación.

Tema 17: oxidación de ácidos grasos;

La coenzima B₁₂ en el enlace seis del cobalto se pueden unir un cianuro o un metilo. En el caso de la metilmalonil CoA mutasa produce un reordenamiento molecular. La posición axial produce un enlace muy difícil llegando a su rotura hemolítica. El radical es la que le confiere la reactividad a la metilmalonil CoA. El radical abstrae el hidrogeno produciendo la rotura hidrolitica. El radical se coloca, es el metil, produciendo la migración radiculica. Solo se necesita del estano necesario. Es una reacción espontánea. El hidrogeno lo devuelve y genera al succinil CoA que abandona el centro catalítico. El centro catalítico recupera su radical. Para que se queme la grasa necesita del aporte de azucares. La entrada de acetil CoA formado por la β-oxidación del acido en el ciclo del acido cítrico requiere una asequivilidad del oxalacetato por la formación de citrato. En la diabetes, el oxalacetato se consume para formar glucosa, el acetil CoA derivado de la oxidación de los ácidos grasos. Para poder quemar el acetil CoA se necesita el oxalacetato y todo lo que sobra pasa a formar parte de los compuestos cetonicos. El hígado es el que se encarga de la formación de los compuestos cetonicos. Esta formación se produce en las mitocondrias. Pasamos a acetoacil CoA mediante la 3-cetitiolasa. El siguiente paso es llegar a 3 hidroxi 3metil glutaril CoA mediante la hidroximetil glutaril CoA sintasa que se localiza en la mitocondria. Posteriormente pasamos a acetoacetato que la cataliza las enzimas de escisión de hidroximetil glutaril CoA. El acetoacetato es un compuesto cetonico. El último paso es el D-3-hidroxibutarato mediante un gasto de energía por la enzima                             D-3-hidroxibutarato deshidrogenasa. Del D-3-hidroxibutarato pasa a acetoacetato que cuando llega al cerebro forma NADH+H. El acetoacetato es un nutriente energético, excepto en el hígado que se necesita que pase a acetoacetil CoA para la que es necesario el succinil CoA  que lo transfiere la CoA transferasa. Del acetoacetil CoA pasamos a 2-acetil CoA mediante la tiolasa. El exceso produce la acidosis o cetosis diabética.

Tema 17: oxidación de ácidos grasos;

Esto se produce porque en el ciclo se repite siete veces por cada molécula de parmitil. La oxidación completa genera 106 moléculas de ATP, ya que cada FADH genera 1`5 y cada NADH genera 2´5ATP, además de los que se generan mediante el acetil CoA que son 10 por cada una molécula de acetil. La ayuda a la mitocondria la proporciona los peroxisomas que son capaces de hacer la           β-oxidación hasta que son limitados. La diferencia es que en los peroxisomas la  acetil CoA deshidrogenasa produce un FADH₂ que no inyecta los electrones en la cadena de transporte generando así el peroxido de hidrogeno. Esta vía solo es activada si se satura la mitocondria. Lo único que se produce es un mayor aporte de oxigeno y no de energía, ya que tiene que destoxificarse del peroxido de hidrogeno transformándolo en agua y en oxigeno. El palmitil es el mas sencillo con un solo doble enlace ∆9. Cuando se ha degradado hasta el doble enlace se ha formado el cis ∆3 enoil CoA que pasa a trans ∆2 enoil CoA mediante una isoenzima. Cuando es poliinsaturado se produce un intermediario 2-4dienoil en la que se necesita la reduptasa que lo transforma en ∆3 enoil CoA y posteriormente a ∆2 enoil CoA mediante la isoenzima. La redupatasa gasta NADPH, que en este caso es la 2,4 dienoil CoA reduptasa. Esta reacción suele producirse en casos extremos ya que la célula no degrada esto porque es una molécula que la reutiliza para la construcción. La β-oxidación de los ácidos grasos de cadena impar produce propinil CoA que pasa a succionil CoA mediante la acción secuencial de 1 propinil CoA carboxilasa y la 2 metilmalonil CoA mutasa. En los ácidos grasos de carbonos impares en la cadena siempre queda un residuo de tres átomos de carbono utilizando las dos enzimas nombradas anteriores. Este problema también puede ocurrir en la oxidación de aminoácidos. De una cadena de tres átomos de carbonos pasamos a unas cadenas de cuatro átomos de carbonos. El propinil CoA pasa a D-metilmalonil CoA introduciendo un dióxido de carbono. En este proceso esta involucrada la biotina, como grupo prostético. Esto supone el gasto de ATP para la formación de la carboxibiotina. Pasamos a la isoforma L para que la enzima especifica metilmalonil CoA mutasa pase a succinil CoA. Para esta formación se cambia el metilo. Esta reacción es muy difícil.  Necesitamos de la presencia de la vitamina B₁₂. La cobalamina es la que participa en los tres tipos de reacción que necesita de la presencia del cobalto unido al anillo de corina que es parecido al grupo hemo. Los dos pirroles se unen directamente. El cobalto tiene seis enlaces de coordinación.