Resumen Completo de la Beta Oxidación PDF

**RESUMEN COMPLETO DE LA BETA OXIDACIÓN** La utilización de los triglicéridos como fuente de energía es un proceso que tiene lugar en tres etapas sucesivas: 1\. Degradación de los triglicéridos almacenados en el tejido adiposo por la lipasa sensible a hormonas (LSH) y transporte de los ácidos gras...

**RESUMEN COMPLETO DE LA BETA OXIDACIÓN** La utilización de los triglicéridos como fuente de energía es un proceso que tiene lugar en tres etapas sucesivas: 1\. Degradación de los triglicéridos almacenados en el tejido adiposo por la lipasa sensible a hormonas (LSH) y transporte de los ácidos grasos libres hacia las células donde van a ser utilizados como fuente de energía. 2\. Activación de los ácidos grasos libres y entrada a la matriz mitocondrial para su oxidación en las células destino. 3\. Oxidación de los ácidos grasos y obtención de energía (beta oxidación). **PRIMERA ETAPA: DEGRADACIÓN DE LOS TRIGLICÉRIDOS ALMACENADOS EN EL TEJIDO ADIPOSO.** - Ante una necesidad de energía y carencia de glucosa, los triglicéridos almacenados en el tejido adiposo, son degradados por la **lipasa sensible a hormonas (LSH)**, presente en los adipocitos. - El proceso es estimulado por **adrenalina**, la cual se une al **receptor β-adrenérgico** localizado en la membrana plasmática de los adipocitos. - Se libera la **partícula α de la proteína G**, la cual se une a la enzima **adenilato ciclasa**, localizada también en la membrana plasmática de los adipocitos, para activarla. - La enzima adenilato ciclasa activa convierte el **ATP en cAMP**. - El cAMP, se une entonces a la **proteína quinasa PKA**, para activarla. - La PKA activa, **fosforila a la enzima lipasa (LSH)** para activarla y a las **perilipinas** que rodean las gotículas de grasa, para permitir la salida de los triglicéridos contenidos en ellas. - La lipasa activa, hidroliza los triglicéridos, liberando **ácidos grasos libres y glicerol**. - Los ácidos grasos libres salen de los adipocitos y son transportados con la **albúmina sérica** a las células destino. - El glicerol, sale también de los adipocitos y se dirige libremente por el torrente sanguíneo hacia el hígado para la **gluconeogénesis**. **SEGUNDA ETAPA: ACTIVACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS LIBRES Y LANZADERA DE CARNITINA.** - Los ácidos grasos de **cadena larga (14 carbonos o más)**, deberán activarse en el citosol de las células destino con **CoA**. Esta reacción es catalizada por la enzima **acil CoA sintetasa**, la cual se encuentra anclada a la membrana mitocondrial **externa.** - La reacción catalizada por la acil CoA sintetasa es **irreversible y requiere ATP** como fuente de energía. El ATP se rompe en AMP y PPi y se obtiene el ácido graso activado (acil CoA). - El ácido graso activado puede atravesar la membrana externa y llegar al espacio intermembrana, donde la CoA se intercambia por una molécula de **carnitina**. Esta reacción es catalizada por la enzima **CAT-1 (carnitina acil transferasa 1)**, que se encuentra anclada también a la membrana mitocondrial **externa.** - El ácido graso-carnitina, puede entrar a la matriz mitocondrial a través de un transportador llamado **translocasa.** - Ya en la matriz mitocondrial, la carnitina se intercambia ahora por una molécula de **CoA** para regenerar el ácido graso CoA, que ya estará disponible para la beta oxidación. Esta reacción es catalizada por la enzima **CAT-2 (carnitina acil transferasa 2)** anclada en la membrana mitocondrial **interna.** - La carnitina, es una molécula pequeña, muy parecida a un aminoácido que se adquiere de **la carne de la dieta**. También puede ser sintetizada por el organismo a partir de los aminoácidos: **lisina y metionina**. Image **TERCERA ETAPA: BETA OXIDACIÓN** - La beta oxidación ocurre en etapas o "vueltas" de 4 reacciones consecutivas: **primera deshidrogenación, hidratación, segunda deshidrogenación y tiólisis**. En cada vuelta, se liberará un fragmento de **2 carbonos o acetil CoA**, que ya estará disponible para el ciclo de Krebs. - En la **primera deshidrogenación** se obtiene un doble enlace "trans" y una molécula de **FADH~2~.** Esta deshidrogenasa, se encuentra anclada a la membrana mitocondrial interna, para poder ceder sus electrones a la cadena respiratoria. - En la reacción de **hidratación**, una molécula de agua se incorpora al doble enlace para formar un grupo hidroxilo. Esta reacción es catalizada por una enzima **hidratasa.** - En la **segunda deshidrogenación**, se forma una cetona y se libera una molécula de **NADH**, que también cederá sus electrones a la cadena respiratoria. - La última reacción, corresponde a la **tiólisis**, en donde se romperá el enlace covalente entre los enlaces α y β con CoA-SH (no con agua), liberando una molécula de **acetil CoA** y dejando una cadena acortada en 2 carbonos pero activada con la CoA. - Las vueltas de la beta oxidación, se repiten las veces necesarias para romper completamente la cadena de carbonos del ácido graso activado. - Los **ácidos grasos insaturados**, se oxidan de la misma manera que los ácidos grasos saturados, sólo que requieren de una **isomerasa adicional**, que cambie su doble CIS a TRANS y que lo traslade a la posición correcta, es decir entre α y β. - Los **ácidos grasos de cadena impar**, liberan acetil CoA y una molécula de 3 C llamada **propionil CoA**. Este fragmento de 3 carbonos, se puede aprovechar, ya que con la ayuda de tres enzimas (carboxilasa, epimerasa y mutasa), puede ser convertido en succinil CoA y entrar al ciclo de Krebs. Este proceso requiere de **ATP, HCO~3~, biotina y vitamina B~12~** para realizarse correctamente. **REGULACIÓN DE LA BETA OXIDACIÓN** 1\. El punto más importante de control es la enzima **CAT-1** de la lanzadera de carnitina. Ya que esta enzima controla la entrada de los ácidos grasos a la mitocondria, si éstos no llegan a la matriz mitocondrial, no se podrán oxidar. La CAT-1 se inhibe con **malonil CoA**, que es el primer intermediario de la β-reducción (vía opuesta a la β-oxidación). 2\. Un **exceso de glucosa**, inhibirá también la oxidación de los ácidos grasos, ya que la presencia de **insulina**, mantendrá inactiva a la enzima **LSH** de los adipocitos. 3\. Un **exceso de ATP**, detiene tanto la β-oxidación, como el ciclo de Krebs, ya que es un indicio de que hay suficiente energía en las células. 4\. Un **exceso de NADH**, bloquea la segunda deshidrogenasa de la β-oxidación y también el ciclo de Krebs. 5\. Un **exceso de acetil CoA**, bloquea a la tiolasa. **RENDIMIENTO ENERGÉTICO DE LA BETA OXIDACIÓN:** 1\. Ácidos grasos saturados de cadena par. a\) Moléculas de acetil CoA liberadas = Número de carbonos del ácido graso / 2 Multiplicar ese número por 12 (ATP producidos en una vuelta del ciclo de Krebs). b\) Número de vueltas = (Número de carbonos del ácido graso / 2) - 1 Considerar que en cada vuelta de la β-oxidación, se libera un NADH y un FADH~2~. Multiplicar el número de NADH por 3 y el número de FADH~2~ por 2. c\) Al total hay que restarle 1 ATP, utilizado para la activación del ácido graso. 2\. Los ácidos grasos insaturados y los de cadena impar, liberan una menor cantidad de ATP, en relación a los de cadena saturada. Esta diferencia, no es muy significativa. a\) Por cada doble enlace presente en el ácido graso insaturado hay que restar 2 ATP (1 FADH~2~), ya que en estas condiciones la beta oxidación se saltará el primer paso. Ejempos: **Número de C** **16** **20** **24** ----------------- ----------------- ------------------- -------------------- Acetil CoA 8 X 12 = **96** 10 X 12 = **120** 12 X 12 = **144** Vueltas β-ox 7 9 11 NADH 7 X 3 = **21** 9 X 3 = **27** 11 X 3 = **33** FADH2 7 X 2 = **14** 9 X 2 = **18** 11 X 2 = **22** ATP 131-1 = **130** 165-1 = **164** 199 -- 1 = **198** **ASPECTOS CLINICOS DE LA BETA OXIDACIÓN** 1\. La **deficiencia de vitamina B~12~**, ya sea por falta del factor intrínseco, o por no consumirla en la dieta, puede provocar dos trastornos simultáneos: a\) La acumulación de los ácidos grasos de **cadena impar** en las membranas neuronales, lo cual puede provocar **problemas neurológicos**. b\) **Anemia megaloblástica o perniciosa**, ya que la vitamina B~12~ es necesaria para la síntesis de ácidos nucleicos en los eritrocitos. La vitamina B~12~ desempeña un papel clave como coenzima en la síntesis de DNA y en la maduración celular, así como en la síntesis de lípidos neuronales. 2\. **Síndrome de la muerte súbita de lactantes** causado por la deficiencia de la **deshidrogenasa FAD dependiente** de la beta oxidación de los ácidos grasos de **cadena media**. Los bebés, no pueden oxidar los ácidos grasos de cadena media presentes en la leche materna, por lo tanto no hay acetil CoA para activar la gluconeogénesis, tampoco NADH ni ATP. La falta de acetil CoA, afecta la cetogénesis pues no hay el sustrato para sintetizarlos. El resultado de este cuadro es **hipoglucemia, hipocetonemia y muerte**. 3\. **Enfermedad cardiaca grave** causada por la deficiencia de la **deshidrogenasa NADH dependiente** de la beta oxidación, de los ácidos grasos de **cadena larga**. El corazón y el músculo esquelético en reposo obtienen su fuente de energía de la beta oxidación mayoritariamente.