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OXIDACIÓN
DE
ÁCIDOS GRASOS
BIOQUÍMICA II
Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ
OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
La ruta de la oxidación de los ácidos grasos consiste en las
siguientes etapas:
A. La activación del grupo carboxilo de los ácidos grasos.
B. El transporte a la matriz mitocondrial.
C. La oxidación escalonada (β-oxidación) de la cadena
carbonada de 2 en 2 carbonos, desde el extremo que
contiene el grupo carboxilo.
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RUTA DE OXIDACIÓN DE LOS
ÁCIDOS GRASOS
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OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
A.
ACTIVACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
•
Los ácidos grasos del citosol deben ser transportados al interior de la membrana
mitocondrial para su oxidación.
•
La membrana interna es impermeable a los ácidos grasos de cadena larga y a las
ácil-CoA por lo tanto es necesario un sistema de transporte específico (carnitina).
•
Los ácidos grasos se activan mediante la acilación dependiente de ATP de la CoA.
•
Para la formación de los conjugados tioésteres de acilo con la CoA participan las
acil-CoA ligasas (para los ácidos grasos de cadena larga, media y corta) ubicadas
en las membranas de la mitocondria. Las acil-CoA ligasas utilizan un mecanismo
de dos pasos que permite la degradación de ATP para impulasr la formación
endergónica del tioéster: (1) se produce la activación del grupo carboxilo por el
ATP para producir un aciladenilato, con la liberación simultánea de pirofosfato.
(2) el grupo carboxilo activado es atacado por el grupo tiol de la CoA, con lo que
desplaza al AMP y forma el derivado acil-CoA.
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Mecanismo de las reacciones de la Acil CoA ligasa
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OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
B.
TRANSPORTE A LA MATRIZ MITOCONDRIAL (Proceso de Lanzadera de la Carnitina)
•
La acil-CoA formada en la membrana mitocondrial externa debe atravesar la
membrana mitocondrial interna para oxidarse.
•
Se transfiere la porción acilo a la carnitina (transportador) produciendo acilcarnitina que atraviesa la membrana interna. Esta reacción es catalizada por la
carnitina aciltransferasa I.
•
La enzima carnitina aciltransferasa II completa el proceso de transferencia
intercambiendo acil-carnitina por carnitina libre y produciendo acil-CoA
dentro de la matriz.
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TRANSPORTE A LA MITOCONDRIA
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OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
C.
RUTA DE LA β - OXIDACIÓN
•
La acil-CoA transportada a la matriz mitocondrial se oxida con una oxidación
inicial del carbono β (β-oxidación) y una serie de pasos (con 4 reacciones cada
uno) en los que se libera cada vez un fragmento de 2 carbonos.
•
La ruta es cíclica (4 reacciones) y termina formando un acil-CoA acortado en 2
carbonos y un acetil CoA (unidad de 2 carbonos).
•
Cada ciclo de oxidación de una acil-CoA saturado comprende las siguientes
reacciones.
1. Deshidrogenación (da un enoil).
2. Hidratación del doble enlace (hidroxilación del carbono β)
3. Deshidrogenación del grupo hidroxilo.
4. Fragementación tiolítica. Ataque de una segunda molécula de CoA sobre el
carbono β para liberar acetil-CoA y un acil-CoA 2 carbonos más acortada.
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OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
Reacción 1: Deshidrogenación Inicial
-
Es catalizada por la acil-CoA deshidrogenasa (con FAD) que deshidrogena
entre el Cα y Cβ produciendo trans Δ2-enoil-CoA.
-
La enzima unida al FADH2 sede 1 par de e- a la flavoproteína de
transferencia de electrones (ETFP) y de esta a la CoQ a través de la ETF-Q
oxidoreductasa y finalmente a la cadena respiratoria produciendo ATP por la
fosforilación oxidativa.
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OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
Reacción 2 y 3: Hidratación y Deshidrogenación
- Es catalizada por la enoil-CoA hidratasa
deshidrogenasa (con NAD+).
y
la
3-hidroxiacil-CoA
- Se produce una hidratación y una deshidrogenación.
- El carbono 3 está en la posición β produciendo L-β-hidroxiacil-CoA y βcetoacil-CoA de aquí el término β-oxidación.
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OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
Reacción 4: Fragementación tiolítica.
- Es catalizada por la β-cetotiolasa o tiolasa.
- Se produce un ataque del azufre tiólico nucleofílico de la CoA sobre el
carbono ceto pobre en electrones, de la 3-cetoacil-CoA con la fragmentación
del enlace α-β y liberación de acetil-CoA y la acil-CoA acortada y preparada
para otro ciclo de oxidación.
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BETA-OXIDACIÓN
MITOCONDRIAL
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ACIDOS GRASOS
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FASES DE LA OXIDACIÓN
DE LOS ÁCIDOS GRASOS
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OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
RENDIMIENTO ENERGÉTICO DE LA OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
•
La ecuación equilibrada para la degradación global de la palmitoil-CoA a 8 moles de acetil-CoA es:
8 acetil-CoA + 7FADH2 + 7NADH + 7 H+
Palmitoil-CoA + 7CoA-SH + 7FAD + 7NAD+ + 7H2O
•
La oxidación de acetil-CoA en una vuelta del CAC produce 12 ATP.
•
El FAD y el NAD producen 2 y 3 ATP respectivamente.
Reacción
Producción de ATP
__________________________________________________________________________
Activación de palmitoil a palmitoil-CoA
-2
Oxidación de 8 acetil-CoA
8 x12 = 96
Oxidación de 7 FADH2
7 x 2 = 14
Oxidación de 7NADH
7 x 3 = 21
___________________________________________________________________________
Neto: palmitato
CO2 + H2O
129 ATP
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OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
CONTROL DE LA OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
La regulación se realiza mediante:
•
La disponibilidad de los sustratos (ácidos grasos). Por el propio sustrato
•
Control hormonal ( para la degradación y liberación). En el caso de la TAG lipasa es
regulada mediante cascadas reguladoras por intervención hormonal en la que
interviene el AMP cíclico.
•
Acción de la adrenalina, el glucagón y la β-corticotropina que se unen a los receptores de
la membrana plasmática y activan a la adenilato ciclasa y este a la proteína quinasa, la
cual fosforila y activa a la triacilglicerol lipasa (lipasa) la cual hidroliza a los
triacilgliceroles liberabdo ácidos grasos.
•
La malonil-CoA inhibe el movimiento de la acil-CoA a la mitocondria por la
lanzadera de la acil-carnitina.
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Control de la triacilglicerol lipasa en las células adiposas por un sistema de cascada mediado
por el AMP cíclico
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