Este documento resume la beta-oxidación, el proceso por el cual los ácidos grasos son oxidados en la mitocondria para producir energía. La beta-oxidación consiste en la activación del ácido graso mediante la Coenzima A, seguida de reacciones de deshidrogenación, hidratación, oxidación y escisión que generan moléculas de acetil-CoA para el ciclo de Krebs. La beta-oxidación está regulada por la carnitina y deficiencias en esta vía pueden causar trastornos metabólicos.

1. R. Silva
BETA – OXIDACIÓN
 DEFINICIÓN
 LOCALIZACIÓN CELULAR Y TISULAR
 FUNCIÓN BIOLÓGICA
 REACCIONES
 ESQUEMA
 INTEGRACIÓN
 REGULACIÓN
 RELACIONES CLÍNICAS
DEFINICIÓN:
Consiste en la oxidación de los ácidos grasos, y ocurre en el
átomo de carbono B(3)
LOCALIZACIÓN CELULAR Y TISULAR:
CELULAR: Tiene lugar en la mitocondria.
TISULAR: En todos los tejidos en que se encuentren mitocondrias,
exceptuando el cerebro donde no se encuentra el complejo de enzimas
de la B-oxidación conocido como “Oxidasas de los Ácidos Grasos”
FUNCIÓN BIOLÓGICA:
Producir Acetil-CoA para el ciclo de Krebs y equivalentes
reductores para el transporte electrónico en condiciones de ayuno.
REACIONES
La oxidación de los ácidos grasos tiene lugar en la mitocondria de
la célula; para ello los ácidos que penetran por la membrana celular
hasta el citosol son "activados" por enzimas especializadas. El proceso
de activación consiste en habilitarlos para que puedan penetrar la
membrana mitocondríal mediante un mecanismo conocido como
"lanzadera" de acidos grasos. Los mecanismos de lanzadera se basan
en la combinación del sustrato con una molécula que sirve como
transportadora del mísmo. En el caso de los ácidos grasos la Coenzima
7. 1

2. R. Silva
A ( CoA), y la Carnitina sirven como lanzaderas para el paso de éstos
hacia el interior de la mitocondria.
ESTRATEGIA GENERAL DE LA OXIDACION DE LOS ACIDOS
GRASOS
Las cadenas hidrocarbonadas son porciones de las moléculas que
poseen baja reactividad, debido a que son muy estables. Puesto que los
ácidos carboxílicos (o ácidos grasos), están constituidos por cadenas
hidrocarbonadas que normalmente oscilan en longitudes de 12 a 20
átomos de carbono, su oxidación depende de un proceso que se ha
denominado "mecanismo de activación" , que es el mismo que sirve
para que la molécula de ácido graso pueda ingresar a la matriz
mitocondrial desde el citosol de la célula. La clave para este proceso de
activación es el grupo carboxilo que poseen las moléculas de ácidos
grasos en el extremo de su cadena.
El grupo carboxilo (COOH), de los ácidos, es su centro de
reactividad; y es a través de ese sitio que las moléculas "activadoras"
tales como la Coenzima A y la Carnitina, entre otras, "anclan" la
molécula del ácido a sí mismas. El enlace que se forma entre la
molécula activadora y el ácido se denomina "tioester" y la molecula
formada, para el caso en que la coenzima A es la activadora, se
denomina "Acil CoA".
DESHIDROGENACION EN LAS POSICIONES ALFA Y BETA DEL
ÁCIDO GRASO ACTIVADO
Este "Acil-CoA" es la molécula que estamos denominando "acido
graso activado". En esta etapa el Acil-CoA es oxidado por la enzima
"Acil-CoA-deshidrogenasa", en los átomos de carbono a y b. Esta
enzima utiliza la coenzima FAD como cofactor. El papel del FAD en este
proceso es producir una insaturación entre los carbonos alfa y beta del
ácido.
Existen varias clases de enzimas "Acil-CoA-deshidrogenasas" ( 4
tipos ); una especifica para cada intervalo de longitud de cadena de
ácido graso. Otra particularidad que tiene este sistema de
deshidrogenasas, es que la coenzima FAD está fuertemente adherida a
la enzima, de tal forma que, en este caso, la coenzima funciona como
7. 2

3. R. Silva
grupo prostético, es decir no se separa de la enzima. Así, después de
retirar los electrones del sustrato, la coenzima cede éstos a otra
portadora de electrones de estructura similar, llamada "flavoproteina
transferidora de electrones".
HIDRATACION DEL ÁCIDO GRASO INSATURADO
El doble enlace producido en la etapa anterior es hidratado por la
enzima "enoil-CoA-hidratasa"; una enzima específica para este tipo
de ácidos insaturados ( pro supuesto, cuando están activados por la
coenzima A, es decir cuando están en forma de enoil-CoA).
OXIDACION DEL HIDROXIACIDO HASTA CETOACIDO
El hidroxiacil-CoA es oxidado por medio de la enzima "3-
hidroxiacil-CoA deshidrogenasa": En esta etapa la enzima especifica
para este sustrato utiliza NAD+ como coenzima. El resultado de la
oxidación ( una deshidrogenación ) es la formación de un grupo
carbonilo ("ceto") en la posición beta . El compuesto obtenido se
denomina "3-oxoacil-CoA" o también "cetoacil-CoA"-
DESCOMPOSICION DEL BETA-CETOACIDO
El Beta-cetoacil-CoA experimenta la ruptura del enlace carbono-
carbono, (2-3) por medio de la enzima "Acetil-CoA-
acetiltransferasa", comunmente conocida como "Tiolasa" : En esta
reacción la ruptura se logra mediante la participación de otra molécula
de coenzima A, cuyo papel es capturar el residuo de ácido que resulta
de la escisión. El residuo restante denominado "grupo acetilo" sigue
anclado a la coenzima A que participó en las tres etapas anteriores y se
constituye en el complejo denominado "Acetil-CoA" ; El "Acetil-
CoA"es la "materia prima para el ciclo de Krebs.
(Ver las fórmulas de las reacciones en la siguiente página)
7. 3

4. R. Silva
Reacciones de beta-oxidación
7. 4
O
O
CoA SH
Ácido Graso
CH2 CR
-
CH2
ATP
AMP + PPi
Mg2 +
O
CoACH3
SC
O
O
O
CH2
Fp (Flavoproteína)
R CoACH2 SC
Acil-CoA
CH2R CoACH2 SC
Acil-CoA
Fp H2
CHR CoACH SC
Trans-enoil-CoA
O
OO
CoA SH
CHR CoACH2 SC
3-hidroxi-acil-CoA
CR CoACH2
SC
3-Ceto-acil-CoA
H2 O
OH
NAD+
NADH + H+
O
CoAR SC
Acetil-CoA
+
Acil-CoA
Membrana
Mitocondrial
Transportador
Carnitina
Acil-CoA
SIntetasa
Acil-CoA
deshidrogenasa
Enoil-CoA
hidratasa
3-Hidroxi-acil-CoA
deshidrogenasa
Tiolasa

5. R. Silva
ESQUEMA
7. 5
Ácido Graso
Acil-CoA
SIntetasa
Acil-CoA
Ácido Graso Activado
Membrana
Mitotocondrial
Transportador
Carnitina
Acil-CoA
Trans-enoil-CoA
Fp (Flavoproteína)
Fp H2
H2
O
3-hidroxi-acil-CoA
NAD+
NADH + H+
3-Ceto-acil-CoA
CoA-SH
Acil-CoA + Acetil-CoA
Acil-CoA
deshidrogenasa
Enoil-CoA
hidratasa
3-Hidroxi-acil-CoA
deshidrogenasa
Tiolasa
CICLO
DEL
A.CIITRIC
O
CO2

6. R. Silva
INTEGRACION
7. 6
T.A.G
BETA-OXIDACION
CICLO
DE
KREBSS
CETOGENESIS
CADENA RESPIRATORIA
FOSFORILACION
OXIDATIVA
AGL
Acil.CoA
ACETIL CoA
COLESTEROL
NADH,H
FADH2
ATP

7. R. Silva
REGULACIÓN DE β-OXIDACIÓN
La estimulación de la oxidación de Ac grasos por carnitina
se debe a la acción de la enzima, Carnitin – Acil – Transferasa
(CATI) que cataliza la transferencia del grupo acilo desde su
enlace con el CoASH (Acil-CoA) a un enlace con el grupo
hidróxilo de la cernitina (Enlace Acil-carnitina) altamente
energético y así formado atraviesa después la membrana
mitocondrial interna y en la última etapa el grupo acilo es
transferido al CoASH intramitocondrial por acción de un
segundo tipo de Carnitín-Acil-Transferasa (CATII) localizado en
la superficie interna de la membrana.
FÓRMULA GLOBAL
Acil – Carnitina + CoA ⇔ Acil – CoA + Carnitina
ESQUEMA
RELACIONES CLÍNICAS
7. 7
Citosol
R - C
O
SCoA
Acil-CoA
Carnitina
CoASH
Acil-Carnitina
MMI
CAT
I
CAT
I
R - C
O
O-Carnitina
CAT
II
CoASH
R - C
O
O-Carnitina
R - C
O
SCoA
Matriz Mitocondrial
Carnitina
CAT
II
Acil-Carnitina
Acil-CoA

8. R. Silva
DEFICIENCIA DE CARNITINA :
Se da principalmente en recién nacidos prematuros, también en
pacientes con Aciduria. Se debe a que al no haber carnitina, que
participa en la transferencia de ácidos grasos al interior de las
mitocondrias, para su oxidación. Esto justifica que estos pacientes
presenten debilidad muscular e intolerancia al ejercicio por su
incapacidad para lograr suficiente cantidad de energía derivada de la B-
oxidación, también contribuye al acumulo de aciltrigliceridos en los
músculos de los pacientes
DEFICIENCIA DE CARNITINPALMITOILTRANSFERASA
HEPÁTICA I:
Trastorno de la oxidación de ácidos grasos que conlleva a
debilidad muscular recurrente, Mioglobinuria, Hipoglicemia y baja
concentración plasmática de cuerpos cetónicos
VOMITO JAMAIQUINO:
Causada por ingestión de frutas verdes, contiene la toxina Hipo
glicina que inactiva la Acil-CoA deshidrogenasa inhibiendo así la B-
oxidación y causando Hipoglucamia.
7. 8