betaox
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beta oxidación de los ácidos grasosTRANSCRIPT
METABOLISMO DE LÍPIDOS 2
Oxidación de los ácidos grasos para la liberación de energía:La β-oxidación
Utilización de las grasas Una grasa libera más energía y
consume más oxígeno que un carbohidrato (por unidad de masa) debido a que está más reducida
En los mamíferos la proporción en peso de lípidos puede estar entre 5 – 25% o más y el 90% de éstos son triacilgliceroles (almacenados en tejido adiposo) y sólo sirven como combustible
En plantas, los lípidos de reserva son aceites y pueden ser oxidados hasta CO2 por medio del CAT o bien el acetilo es utilizado en la gluconeogénesis (ciclo del glioxilato)
Energía liberada (kJ/g)
Triacilgliceroles 37 Carbohidratos 17 Proteínas 17 En mamíferos, el cerebro es incapaz de
obtener energía de las grasas, sino de la glucosa. En ayuno, cuando bajan los niveles de glucosa, el cerebro puede usar los cuerpos cetónicos, los cuales se derivan de los ácidos grasos.
La oxidación presenta tres fases
Las grasas neutras (de reserva) luego de ser movilizadas, son convertidas en glicerol y ácidos grasos.
En mamíferos, los ácidos grasos únicamente pueden ser oxidados para la obtención de energía en forma de ATP.
En la vía de obtención de ATP participan la ββ --oxidaciónoxidación, el ciclo de Krebsel ciclo de Krebs y la cadena la cadena respiratoria.respiratoria.
Tanto la β-oxidación como el ciclo de Krebs dotan de NADH y FADH2 para la cadena respiratoria.
Fase 1 : β-oxidación de los ácidos grasos
Ocurre principalmente en la matriz mitocondrial, pero inicia en el citosol, donde son activados.
Para ser transportados al interior de la mitocondria, la coenzima A (CoA) es sustituida por la carnitina (un aminoácido no proteico acarreador).
la β-oxidación: en la matriz mitocondrial, el ácido graso es unido de nuevo a la CoA y sometido a 4 reacciones cíclicas que disminuye el tamaño de la cadena en 2 carbonos por cada ciclo, produciendo acetil – CoA y coenzimas reducidas (NADH y FADH2)
Los ácidos grasos no pueden atravesar una de las membranas mitocondriales, a menos que estén unidas a la carnitina.
La activación requiere de 1 mol de ATP que es hidrolizado hasta AMP, lo cual equivale a 2 mol de ATP.
La oxidación transfiere electrones al NAD+ y al FAD+
La CoA sirve también como acarreador de grupos acetilo para ser usados como sustrato del ciclo de Krebs.
Activación de los ácidos grasos
Catalizada por las acil graso – CoA ligasas.
El producto es un acil – CoA, caracterizado por un enlace tioéster.
El enlace tioéster es de alta energía, lo cual significa inestable y que su hidrólisis tiene una ∆G muy negativa.
La activación depende de ATP Existen tres clases de ligasas.
Importancia de la coenzima A (CoA) El grupo tioéster
que une a la CoA con el acil graso tiene una ∆G de hidrólisis muy alta comparada con los ésteres normales, aún mayor que la ∆G del ATP
Grupo sulfhidrilo por donde se une al acil – graso.
Acil – CoA ligasas
Para cadena larga (de 10 a 20 carbonos): localizadas asociadas a retículo endoplásmico y a la membrana mitocondrial externa.
Para cadena media (4 a 12 C): en matriz mitocondrial.
Para cadena corta: reconocen únicamente acetato (2 C) o propionato (3 C); en matriz mitocondrial.
Transporte hacia la matriz mitocondrial
Participan dos acarreadores: uno en membrana externa para el acil graso-CoA y otro en membrana interna que sólo reconoce al acil graso unido a la carnitina.
Participan dos transferasas: la tipo I intercambia CoA por carnitina al acil graso y la tipo II la reacción inversa.
Reacciones de la β-oxidación 1. Deshidrogenación: Acil graso-CoA + E-FAD <=>Trans- 2-Enoíl-CoA + E-FADH2 catalizada por la Acil graso-CoA Deshidrogenasa. El FAD y el FADH2 en la reacción están unidas a la enzima. Los
electrones del FADH2 son donados a la coenzima Q en el sistema de transporte de electrones.
Reacciones de la β-oxidación 2. Hidratación: Trans-∆2-Enoíl-CoA + H2O <=> L-3-
Hidroxiacil-CoA (catalizada por la Enoíl-CoA Hidratasa, la cual es estereoespecífica).
3. Deshidrogenación: L-3-Hidroxiacil-CoA + NAD+ <=> 3-Cetoacil-CoA + NADH + H+ (catalizada por la 3-Hidroxiacil-CoA Deshidrogenasa, otra enzima estereoespecífica).
Reacciones de la β-oxidación 4. Fragmentación tiolítica: 3-Cetoacil-S-CoA + CoASH <=> Acil-CoA + Acetil-CoA Catalizada por la β-Cetotiolasa, esta enzima añade la CoA al
carbono β-ceto de la reacción de oxidación El acetil-CoA es utilizado como sustrato de oxidación en el ciclo
del ácido cítrico en la mitocondria de animales, en plantas y otros organismos es sustrato de rutas biosintéticas y catabólicas.
Distintos productos de la β-oxidación alimentan a la cadena respiratoria
ETFP: Flavo-Proteína para Transferencia de Electrones
Ganancia energética de la β-oxidación
Oxidación de ácidos grasos insaturados La hidratasa de la β-oxidación
que transforma al intermediario de doble enlace trans no puede actuar sobre enlaces en cis de los ácidos grasos insaturados
Se necesitan dos enzimas adicionales:
La enoil-CoA isomerasa permite que actúe la hidratasa
Y la 2,4-dienoil-CoA actúa sobre ácidos grasos poliinsaturados, requiere de NADPH + H+
Hay menor rendimiento en poder reductor porque se pierde un paso de reducción del FAD
Oxidación de ácidos grasos de cadena con número impar de carbonos El grupo acilo de 3
carbonos restante (propionil-CoA) no puede ser utilizado en el ciclo de Krebs
El propionil-CoA es convertido en succinil-CoA y así entra al ciclo de Krebs
Regulación de la β-oxidación de ácidos grasos El proceso de tres pasos de transporte de los
acil-CoA hacia la mitocondria es el factor limitante de la oxidación
El malonil-CoA inhibe a la carnitina aciltransferasa I (CAT-I)
Comparación de la estructura de las enzimas de la β-oxidación
β-oxidación peroxisómica de los ácidos grasos
El FADH2 y el NADH no producen ATP, pues no hay complejos respiratorios
Los e- son transferidos directamente al O2 generando H2O2
Se genera calor El acetil-CoA es
exportado y utilizado en biosíntesis (en plantas)
Participación biosintética de la β-oxidación en las semillas durante la germinación
Cetogénesis
En los mamíferos el acetil-CoA es convertido en cuerpos cetónicos cuando escasea la glucosa
Los productos son: acetoacetato, D-β-hidroxibutirato y acetona
La acumulación en sangre de estos cuerpos cetónicos es causa de acidosis y cetosis, con graves consecuencias (coma o muerte)
¿Existe la α-oxidación?