Beta Oxidación de ácidos grasos
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Una vez que los ácidos grasos entran a la célula, son transportados al interior de las mitocondrias para ser metabolizados y obtener energía a través de ellos, pero antes necesitan ser activados. Esta activación consiste en la unión a la Coenzima A para formar un Acil-CoA, esta reacción es catalizada por diversos tipos de Acil-CoA Sintasas especializadas en unir ácidos grasos de diferentes tamaños.
Los ácidos grasos de cadena corta (C4 a C6), mediana (C8 a C10) y larga (C12 a C18) son degradados en el interior de la mitocondria, mientras que los ácidos grasos de más de 18 átomos de carbono (> C18) son degradados en el interior de los peroxisomas de la célula.
Primera reacción de la β-Oxidación
Esta es la primera reacción de oxidación, la lleva a cabo la enzima Acil-CoA Deshidrogenasa (Número EC 1.3.8.8), consiste en la eliminación de dos átomos de hidrógeno (de los carbonos α y β) con la formación de un doble enlace. El aceptor de estos átomos de hidrógeno, con sus respectivos electrones de alta energía, es el FAD y forma FADH2.
Recordemos que el FADH2 es una coenzima estrechamente unida a su enzima, así que para poder dejar sus electrones en la Cadena de Transporte de Electrones necesita de una proteína adaptadora, en este caso se llama ETF (del inglés Electron Transfer Flavoprotein) que se encuentra unida a la membrana interna de la mitocondria. La Acil-CoA Deshidrogenasa se acopla a la ETF y le cede sus electrones, luego la ETF puede transferirlos a la Ubiquinona que a su vez los lleva al Complejo III de la Cadena de Transporte de Electrones.
Segunda reacción de la β-Oxidación
En esta reacción, catalizada por la enzima Enoil-CoA Hidratasa (Número EC 4.2.1.17) el trans-Δ2-Enoil-CoA, formado en la reacción anterior, es hidratado para incorporar un átomo de oxígeno que reemplazará al que será removido como grupo acetil en la última reacción.
Tercera reacción de la β-Oxidación
Esta es la segunda reacción de oxidación, llevada a cabo por la enzima Hidroxiacil-CoA Deshidrogenasa (Número EC 1.1.1.35) y ocurre en el carbono β formando un doble enlace con el oxígeno. Esta enzima utiliza NAD+ como aceptor de electrones formando NADH.
Recordemos que el NADH es una coenzima que no está unida fuertemente a su enzima, por lo tanto puede difundir libremente. El NADH lleva sus electrones al Complejo I de la Cadena de Transporte de Electrones.
Cuarta reacción de la β-Oxidación
La última reacción de la β-Oxidación la lleva a cabo la enzima Acil-CoA Acetiltransferasa (Número EC 2.3.1.9). Es una reacción de tiolisis, es decir, se rompe el enlace Tiol formado entre la Coenzima A y el carbono 1 del ácido graso, liberando una molécula de Acetil-CoA. Se denomina tiolisis porque es muy similar a la ruptura por Hidrólisis que involucra una molécula de agua.
Esta ruptura está acoplada a la unión de otra Coenzima A al ácido graso, formando un nuevo Acil-CoA que ahora tiene dos átomos de carbono menos de los que tenía el Acil-CoA que ingresó al ciclo de la β-Oxidación. De esta manera tenemos la liberación de una molécula de Acetil-CoA (que entrará en el Ciclo de Krebs) y la formación de un nuevo Acil-CoA que reanudará un nuevo ciclo de β-Oxidación.
Ir al tema siguiente: Ciclo de las Pentosas Fosfato.
Ir al tema anterior: Cadena de Transporte de Electrones y fosforilación oxidativa.
Una vez que los ácidos grasos entran a la célula, son transportados al interior de las mitocondrias para ser metabolizados y obtener energía a través de ellos, pero antes necesitan ser activados. Esta activación consiste en la unión a la Coenzima A para formar un Acil-CoA, esta reacción es catalizada por diversos tipos de Acil-CoA Sintasas especializadas en unir ácidos grasos de diferentes tamaños.
Entrada de Acil-CoA a la mitocondria
La enzima Carnitina Palmitoiltransferasa I (CPT-I) (Número EC 2.3.1.21), ubicada en la membrana mitocondrial externa, separa a la Acil-CoA, liberando Coenzima A en el citoplasma y uniendo el acil- a la Carnitina que se encuentra disponible en el espacio intermembranal, originando Acil-Carnitina. Posteriormente, una proteína transportadora, llamada carnitina-acilcarnitina translocasa, situada en la membrana mitocondrial interna, transfiere a la Acil-Carnitina a la matríz mitoncondrial, donde la Carnitina Palmitoiltrasnferasa II (CPT-II) separa a la Carnitina y une al ácido graso a una molécula de Coenzima A de la matríz generando así un Acil-CoA en el interior de la mitocondria, lista para entrar a la β-Oxidación. La carnitina se devuelve al espacio intermembranario mediante la translocasa y puede reaccionar de nuevo con otro Acil-CoA, repitiéndose el ciclo.
Los ácidos grasos de cadena corta (C4 a C6), mediana (C8 a C10) y larga (C12 a C18) son degradados en el interior de la mitocondria, mientras que los ácidos grasos de más de 18 átomos de carbono (> C18) son degradados en el interior de los peroxisomas de la célula.
Degradación de ácidos grasos por la β-Oxidación
La degradación de los ácidos grasos en el interior de la matríz mitocondrial se lleva a cabo a través de una serie de reacciones oxidativas en el carbono β, de ahí el nombre de la ruta. Al final de estas reacciones se separan una unidad de dos carbonos en forma de Acetil-CoA y un Acil-CoA que ahora tiene dos átomos de carbono menos. Este Acil-CoA sufre otro ciclo de β-Oxidación y así sicesivamente hasta consumir todos los átomos de carbono. Por cada ciclo se forman un FADH2 y un NADH. Veamos como ocurre este proceso con más detalle.Primera reacción de la β-Oxidación
Esta es la primera reacción de oxidación, la lleva a cabo la enzima Acil-CoA Deshidrogenasa (Número EC 1.3.8.8), consiste en la eliminación de dos átomos de hidrógeno (de los carbonos α y β) con la formación de un doble enlace. El aceptor de estos átomos de hidrógeno, con sus respectivos electrones de alta energía, es el FAD y forma FADH2.
Recordemos que el FADH2 es una coenzima estrechamente unida a su enzima, así que para poder dejar sus electrones en la Cadena de Transporte de Electrones necesita de una proteína adaptadora, en este caso se llama ETF (del inglés Electron Transfer Flavoprotein) que se encuentra unida a la membrana interna de la mitocondria. La Acil-CoA Deshidrogenasa se acopla a la ETF y le cede sus electrones, luego la ETF puede transferirlos a la Ubiquinona que a su vez los lleva al Complejo III de la Cadena de Transporte de Electrones.
Segunda reacción de la β-Oxidación
En esta reacción, catalizada por la enzima Enoil-CoA Hidratasa (Número EC 4.2.1.17) el trans-Δ2-Enoil-CoA, formado en la reacción anterior, es hidratado para incorporar un átomo de oxígeno que reemplazará al que será removido como grupo acetil en la última reacción.
Tercera reacción de la β-Oxidación
Esta es la segunda reacción de oxidación, llevada a cabo por la enzima Hidroxiacil-CoA Deshidrogenasa (Número EC 1.1.1.35) y ocurre en el carbono β formando un doble enlace con el oxígeno. Esta enzima utiliza NAD+ como aceptor de electrones formando NADH.
Recordemos que el NADH es una coenzima que no está unida fuertemente a su enzima, por lo tanto puede difundir libremente. El NADH lleva sus electrones al Complejo I de la Cadena de Transporte de Electrones.
Cuarta reacción de la β-Oxidación
La última reacción de la β-Oxidación la lleva a cabo la enzima Acil-CoA Acetiltransferasa (Número EC 2.3.1.9). Es una reacción de tiolisis, es decir, se rompe el enlace Tiol formado entre la Coenzima A y el carbono 1 del ácido graso, liberando una molécula de Acetil-CoA. Se denomina tiolisis porque es muy similar a la ruptura por Hidrólisis que involucra una molécula de agua.
Esta ruptura está acoplada a la unión de otra Coenzima A al ácido graso, formando un nuevo Acil-CoA que ahora tiene dos átomos de carbono menos de los que tenía el Acil-CoA que ingresó al ciclo de la β-Oxidación. De esta manera tenemos la liberación de una molécula de Acetil-CoA (que entrará en el Ciclo de Krebs) y la formación de un nuevo Acil-CoA que reanudará un nuevo ciclo de β-Oxidación.
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