fundamentos acerca de la beta oxidacion de los acidos grasos y otras vias del metabolismo como la formación de los cuerpos cetónicos

1. Bioquímica
Universidad Autónoma de Chiapas
Facultad de Ciencias Químicas
Químico Farmacobiólogo
Dr. Erick Ruiz Romero
UNIDAD 6.- OXIDACIÓN DE LOS ACIDOS GRASOS

2. Introducción
Los ácidos grasos almacenados en los tejidos son utilizados por la
célula para la producción de energía. La utilización de esta energía,
varia de tejido a tejido, además de estar directamente relacionada
con el estado metabólico del organismo. El músculo cardiaco y el
esquelético son los que mas dependen de los ácidos grasos como
fuente de energía.

3. • La principal oxidación de ácidos grasos que se efectúa en
los tejidos, proviene de los triacilgliceridos almacenados en
el tejido adiposo, los cuales son liberados por la acción de
la Lipasa Sensible a las Hormonas.
• Una vez liberados de los adipositos, los ácidos grasos, son
transportados por el torrente sanguíneo en el complejo
albúmina-ácdos grasos hasta el citoplasma de los
hepatocitos, en donde son activados por la Acil-CoA
sintetasa reacción dependiente de ATP. Una vez en la matriz
mitocondrial, el Acil-CoA se degrada para obtener una
molecula de 2 carbonos, el Acetil-CoA.

4. La β-oxidación
Esta ruta fue postulada por Knoop en 1904 y confirmada por Leloir,
Lehninger y Lynen. En la β-oxidación se producen sucesivas oxidaciones en
el carbono β, que van separando fragmentos de dos carbonos en forma de
acetil CoA, que se incorporarán después al ciclo de Krebs. Al tiempo se
producen, tanto en la β-oxidación como en el ciclo de Krebs, coenzimas
reducidas que serán reoxidadas en la “cadena respiratoria” rindiendo energía
en forma de ATP. La β-oxidación tiene lugar en la matriz mitocondrial,

5. Beta oxidación
La beta oxidación (β-oxidación) es un proceso catabólico de los ácidos grasos en el
cual sufren remoción, mediante la oxidación, de un par de átomos de carbono
sucesivamente en cada ciclo del proceso, hasta que el ácido graso se descompone
por completo en forma de moléculas acetil-CoA, que serán posteriormente oxidados
en la mitocondria para generar energía química en forma de (ATP). La β-oxidación de
ácidos grasos consta de cuatro reacciones recurrentes.
El resultado de dichas reacciones son unidades de dos carbonos en forma de acetil-
CoA, molécula que pueden ingresar en el ciclo de Krebs, y coenzimas reducidos
(NADH y FADH2) que pueden ingresar en la cadena respiratoria.
No obstante, antes de que produzca la oxidación, los ácidos grasos deben activarse
con coenzima A y atravesar la membrana mitocondrial interna, que es impermeable
a ellos.

6. Los ácidos grasos que entran en la célula, rápidamente van a ser transformados en su
correspondiente éster tiólico con la CoA
membrana del RE y en
la membrana externa de
la mitocondria.

7. Las largas moléculas de acil CoA no pueden entrar en la mitocondria, al no poder atravesar
su membrana interna. Logran penetrar ayudadas por un sistema de lanzadera
el resto de ácido graso se transfiere a un transportador denominado carnitina para formar
un intermediario acil-carnitina, gracias a la acción de la carnitina acil transferasa-I.

8. Una vez dentro de la matriz mitocondrial, las moléculas de acil CoA comienzan
propiamente el proceso degradativo de la β-oxidación.
1. Deshidrogenación: gracias a la actuación de la enzima acil CoA deshidrogenasa se
introduce un doble enlace trans (entre los carbonos a y p del ácido graso) obteniéndose
una molécula con poder reductor, FADH2, y originando una molécula de enoíl CoA.
2. Hidratación: la molécula de enoíl CoA se transforma en un hidroxiacil CoA,
mediante la incorporación de una molécula de agua por acción de la enoíl CoA hidratasa:
el OH procedente de la molécula de agua se introduce en la posición β, y el H se
introduce en la posición α.

9. 4. Ruptura tiólica: catalizada por una tiolasa y con la intervención de una molécula
de CoA libre. Se genera una molécula de acetil CoA y un acil CoA que tiene dos
carbonos menos en su cadena que el original. El acetil CoA se incorporará al ciclo de
Krebs, mientras que el acil CoA acortado en dos carbonos, inicia una nueva “vuelta” en
la β-oxidación. El ciclo se repite tantas veces como sea necesario hasta “cortar”
totalmente la cadena de ácido graso en fragmentos de acetil CoA de dos carbonos.
3. Deshidrogenación: gracias a la hidroxiacil CoA deshidrogenasa se oxida la
molécula hasta una molécula de cetoacil CoA, oxidando el grupo hidroxilo a un
grupo ceto. Esta oxidación sirve para reducir una molécula de NAD+ a NADH+ H+.

10. Pasos de la β-oxidación.

11. Oxidaciones secundarias de los ácidos grasos
Existen otras rutas para degradar ácidos grasos como puede ser la α-
oxidación y la ω-oxidación. En estas rutas la oxidación va precedida de la
hidroxilación de un carbono mediante una oxidasa de función mixta
(retículo endoplásmico liso, mitocondria o peroxisomas). Cuando se
produce la hidroxilación del carbono a seguida de oxidación a carbonilo y
de la descarboxilación del C-1 en forma de CO2, se habla de la α-oxidación.

12. Oxidación total de un ácido graso
La oxidación aerobia de un ácido graso genera un gran número de moléculas de ATP.
El rendimiento de ATP por la oxidación de la palmitoil-CoA que genera 7 FADH2 , 7
NADH y 8 acetil-CoA para formar CO2 y H20 se calcula como sigue:
Puede compararse el rendimiento de ATP de la oxidación del ácido palmítico y de la
glucosa. Recuerde que el número total de moléculas de ATP producidas por
molécula de glucosa es aproximadamente de 31.

13. El cociente para la glucosa es 31/6 = 5.2 moléculas de ATP por átomo de carbono.
El ácido palmítico rinde 106/16 = 6.6 moléculas de ATP por átomo de carbono.
β-OXIDACIÓN EN LOS PEROXISOMAS
En los animales, la β-oxidación en los peroxisomas parece acortar ácidos grasos de
cadena muy larga. Los ácidos grasos de cadena media resultantes se degradan
posteriormente dentro de las mitocondrias.
La acetil-CoA que se produce en la β-oxidación de los peroxisomas se convierte en
hidratos de carbono por el ciclo del glioxilato y la gluconeogénesis.

14. CUERPOS CETÓNICOS
La mayor proporción de la acetil-CoA que se produce durante la oxidación
de los ácidos grasos se utiliza en el ciclo del ácido cítrico o en la síntesis de
isoprenoides
En un proceso que se denomina cetogénesis, las moléculas de acetil-CoA se
convierten en acetoacetato, β-hidroxibutirato y acetona, un grupo de
moléculas que se denominan cuerpos cetónicos, son sustancias que se
producen a partir de acetil CoA en las mitocondrias del tejido hepático,
cuando la velocidad de la β-oxidación supera a la velocidad de oxidación del
acetil CoA en el ciclo de Krebs.

15. Los cuerpos cetónicos (acetoacetato, acetona y β-hidroxibutirato) se producen dentro de las
mitocondrias cuando se dispone de acetil-CoA en exceso. En circunstancias normales, sólo se
producen cantidades pequeñas de cuerpos cetóllicos.
sirve para la síntesis de los
cuerpos cetónicos y
también se utiliza para la
biosíntesis de colesterol
precursor de los demás
cuerpos cetónicos que
existen en el organismo

16. Conversión de los cuerpos cetónicos en acetil-CoA.
Algunos órganos (p. ej., el corazón y el músculo esquelético) pueden utilizar los cuerpos cetónicos β-
hidroxibutirato y acetoacetato) como fuente de energía en condiciones normales. Durante la
inanición, el cerebro los utiliza como fuente importante de combustible. Debido a que el hígado no
tiene β-cetoácido-CoA transferasa, no puede utilizar como fuente de energía los cuerpos cetónicos.
Estas reacciones son reversibles.

17. Utilización de cuerpos cetónicos
Utilización del hidroxibutirato y del acetoacetato.

18. Utilización de cuerpos cetónicos
Utilización de la acetona vía ácido láctico

19. Utilización de cuerpos cetónicos
Utilización de la acetona vía ácido fórmico

20. Un incremento importante de los niveles de los cuerpos
cetónicos en sangre puede originar lo que se conoce como
cetoacidosis, que es un trastorno grave que puede poner en
riesgo la vida y que exige tratamiento inmediato. Algunos
síntomas de este trastorno son náuseas, vómitos, dolor
abdominal, respiración rápida y, en casos graves, pérdida de
conciencia. La cetoacidosis más conocida es la cetoacidosis
diabética, que es una forma severa y específica de acidosis
metabólica.

21. Es una variante del ciclo del ácido cítrico (concretamente un "by-pass" de las
estapas descarboxilantes) que ocurre en los glioxisomas de las células vegetales
(también ocurre en muchos hongos y protozoos). Permite generar glucosa a partir
de ácidos grasos, esto es muy importante en las semillas, debido a que la mayor
parte de la energía metabólica necesaria para su desarrollo se encuentra en forma
de triacilgliceroles.
El ciclo del glioxilato
Es una vía alternativa del metabolismo de la acetil CoA, que sirve para convertir dos
unidades de acetilo (en forma de acetil CoA), en una molécula de succinato. El
succinato es un intermediario del ciclo de Krebs que puede originar fácilmente
oxalacetato, molécula que, por gluconeogénesis, permite formar glucosa. Esta ruta
permite fijar de forma neta los átomos de carbono de los ácidos grasos en azúcares.
Los animales, al carecer de este ciclo, no pueden realizar dicha conversión.