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B-OXIDACIÒN
BIOQUIMICA
ENFERMERIA NIVEL 400
β -OXIDACION
Es un proceso catabólico en el que los ácidos grasos, sufren remoción de un par de átomos de
carbono en cada ciclo del proceso, hasta que el ácido graso se descomponga por completo en
forma de moléculas de acetil-CoA oxidados en la mitocondria para generar energía, esto ocurre en
el corazón, musculo esquelético, riñón, pero principalmente se da en el hígado, pero antes se
debe realizar la activación del ácido graso y el transporte hacia la mitocondria.
Activación del ácido graso
Se realiza en el citosol y es catalizada por la enzima TIOQUINASA la que requiere ATP para su
acción, obteniendo acil-CoA esta se une a la carnitina y libera la coenzima A, formando la
acilcarnitina, la enzima que cataliza esta reacción es la carnitinaacetiltransferasa I , de esta
manera puede atravesar la membrana interna mediante un transportador de carnitina llamado
carnitina translocasa y llegar a la matriz mitocondrial y dentro de esta se vuelve a unir la
acilcarnitina a la CoA y la enzima que cataliza es la carnitinaacetiltranferasa II y se convierte
nuevamente en acil-CoA y recién aquí comienza el proceso cíclico de la beta oxidación que se
compone de 4 pasos.
La beta oxidación consiste en 4 pasos y sus productos finales son una molécula de acetilCoA que
ingresa al ciclo de Krebs y una molécula de acil-CoA que ahora tiene 2 carbonos menos, se
producen una molécula de FADH2 y NADH que ingresan a la cadena respiratoria para la obtención
directa de ATP.
Pasos de la beta oxidación:
OXIDACIÓN: La acil-CoA se oxida a trans- enoil- CoA por la enzima acil-CoA-deshidrogenasa el
agente oxidante es el FAD.
HIDRATACIÓN: LA trans- enoil- CoA se convierte en b-hidroxiacil-CoA, catalizada por la enzima
enoil-CoA hidratasa
OXIDACION POR NAD: es la segunda reacción de oxidación la B-hidroxiacil- CoA se convierte
en cetoacil-CoA, por la enzima hidroxiacil-CoA-deshidrogenasa.
TIOLISIS: La enzima tiolasa cataliza la separación de la b-cetoacil-CoA para esta reacción se
requiere una molécula de CoA. Los productos son acetil-CoA y una acil-CoA que es dos átomos de
carbono más corta que la cadena original.
La oxidación de ácidos grasos insaturados requiere dos reacciones adicionales
β-oxidación de los ácidos grasos insaturados plantea el problema de la posición y la
estereoquímica de los dobles enlaces. En efecto, la mayor parte de los dobles enlaces en los
ácidos grasos naturales son cis, mientras que en la β-oxidación se crea un doble enlace trans. Los
dobles enlaces cis no permiten la continuación de la ruta. Para solventar este problema se emplean
dos enzimas auxiliares.
En caso de los ácidos monoinsaturados por ejemplo el ácido oleico, el doble enlace cis entre los
carbono 3 y 4 no permiten la actuación de la Acil-CoA DH, que crea un doble enlace trans entre
los carbono 2 y 3.En caso de los ácidos poli-insaturados por ejemplo ácido linoleico.
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Tres rondas de beta oxidación: En este momento debe presentarse la actividad de las dos
enzimas especiales que son necesarias para la β-oxidación de los ácidos grasos poli-insaturados,
la 2,4- dienoil-CoA Reductasa, puesto que el doble enlace se encuentra ya en posición 2,3 trans se
puede continuar al mecanismo normal de la β-oxidación
Oxidación de los ácidos grasos en peroxisomas
El proceso oxidativo de los ácidos grasos no va encaminado a producir energía debido a que
carecen de cadena transportadora de electrones.
La activación de los ácidos grasos para su oxidación peroxisomal tiene lugar en el propio
peroxisoma. Luego, el proceso de oxidación es similar al de la ß-oxidación mitocondríal con la
diferencia de que la primera oxidación no tiene al FAD como aceptor de electrones sino
directamente al oxígeno, por lo que genera H 2O2 en lugar de FADH2 y la energía (ATP) que
derivaría de la cesión posterior de electrones del FADH2 a la cadena transportadora de electrones
se disipa en forma de calor. Como la tiolasa peroxisomal no es activa con ácidos grasos de menos
de ocho carbonos, los ácidos grasos acortados en el peroxisoma continuarán su oxidación en la
mitocondria. Los ácidos grasos acortados en su longitud mediante la oxidación peroxisomal se
pueden conjugar con carnitina para pasar del peroxisoma a la mitocondria y continuar ahí con la ßoxidación.
Cetogénesis
Es el proceso metabólico por el cual se forman los cuerpos cetónicos por la oxidación (ß-oxidación)
metabólica de las grasas.
En los seres humanos y en la mayoría de los mamíferos, el acetil-CoA formado en el hígado
durante la oxidación de los ácidos grasos puede entrar en el ciclo del ácido cítrico o puede ser
convertido en los “cuerpos cetónicos” acetona, acetoacetato y D-B-hidroxibutirato para su
exportación a otros tejidos. La acetona, producida en menores cantidades que los demás cuerpos
cetónicos, se exhala. El acetoacetato y el D-B-hidroxibutirato son transportados por la sangre a
tejidos diferentes al hígado, donde se convierten en acetil-CoA y se oxidan a través del ciclo del
ácido cítrico, proporcionando gran parte de la energía necesaria para tejidos tales como los
músculos esqueléticos y cardiacos y la corteza suprarrenal. El cerebro, que utiliza preferentemente
glucosa como combustible, puede adaptarse al uso de acetoacetato o D-B-hidroxibutirato en
condiciones de inanición, cuando no es posible disponer de glucosa. La producción y exportación
de cuerpos cetónicos desde el hígado a los tejidos extrahepaticos permite la oxidación continuada
de ácidos grasos en el hígado cuando el acetil-CoA no está siendo oxidado en el ciclo del ácido
cítrico.
Bioquímica del proceso: En condiciones psicológicas, el cuerpo humano deriva su energía desde
la oxidación aeróbica del glicógeno del hígado (un polímero de glucosa) por el Ciclo de Krebs. La
reserva de glicógeno en el hígado asegura el suministro de energía para un día. Cuando el
almacenamiento de glucosa hepática se ha acabado, el cuerpo tiene que buscar otro “combustible”
para producir energía. Los músculos esqueléticos y otras partes del cuerpo humano, excluyendo el
sistema nervioso, extraen energía del acetil-CoA, que es el resultado de la oxidación Beta de los
ácidos grasos. El cerebro, en su lugar, sólo puede derivar energía desde la glucosa.
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Localización: Este proceso de oxidación se realiza en las mitocondrias del hígado, donde también
ocurre la beta oxidación de ácidos grasos, por lo que ambos procesos se encuentran
funcionalmente relacionados. La acetil CoA proveniente de la beta oxidación puede convertirse en
dos ácidos carboxílicos relativamente fuertes que son el ácido acetil acético y el beta
hidroxibutírico, estos y la acetona constituyen los cuerpos cetónicos.
Regulación: La actividad cetogénica del hígado está regulada, en primer lugar, por la liberación de
los ácidos grasos del tejido adiposo por acción de la lipasa hormono sensible, que depende de la
proporción insulina/glucagón y donde los propios cuerpos cetónicos estimulan la producción de
glucagón por el páncreas. Y en segundo lugar por la regulación de la beta oxidación, dependiente
de la concentración de malonil CoA, debido a su efecto inhibidor sobre la entrada de los ácidos
grasos a la matriz mitocondrial. Cuando predomina la beta oxidación sobre la biosíntesis de ácidos
grasos, predomina la cetogénesis.
Estado de cetosis: El fallo de estos mecanismos de regulación provoca el estado de cetosis. Esta
se produce cuando la síntesis de cuerpos cetónicos es mayor que la capacidad de los tejidos
extrahepáticos para degradarlos.
Dieta cetogénica
La dieta cetogénica no es más que un tipo de dieta en la cual la proporción de hidratos se reduce
notablemente con la finalidad de fomentar la oxidación de grasas que da lugar a la formación de
cuerpos cetónicos. Éstos compuestos se utilizan de manera alternativa por el cerebro como fuente
de energía ante la falta de glucosa.
Hay dietas cetogénicas en las cuáles se permite la ingesta de frutas y/o vegetales, pero en
cantidades muy controladas, mientras que otras eliminan por completo toda fuente de hidrato,
prohibiendo la ingesta de cereales, harinas, panificados y también, frutas, verduras y legumbres.
También hay dietas cetogénicas en las cuáles se recurre al ayuno para propiciar la formación inicial
de cuerpos cetónicos que posteriormente debe sostenerse para lograr la pérdida de peso a
expensas de la gran oxidación de grasas.
Patología
Déficit de acil CoA-deshidrogenasa de cadena media (MCAD)
La deficiencia de la cadena media la enzima Acil-Coa deshidrogenasa (MCAD) es un trastorno
hereditario. Los niños con este trastorno tienen una enzima inactiva llamada cadena media acilCoA deshidrogenasa. La enzima envuelta en la deficiencia MCAD normalmente descompone las
grasas de los alimentos que comemos, así como también las grasas que se encuentran
almacenadas en el cuerpo. En los niños con MCAD, esta enzima no cumple su función
adecuadamente. Normalmente cuando una persona consume grasas, estas se descomponen para
ser utilizadas como energía, debido a que los niños con MCAD que carecen de esta enzima para
descomponer las grasas completamente, el cuerpo debe utilizar la glucosa como recurso alterno de
energía. Una vez la glucosa en el cuerpo ha sido utilizada, puede aparecer la hipoglucemia.
Cuando una persona ayuna, el cuerpo utiliza normalmente la grasa de reserva en energía, el
cuerpo utiliza nuevamente la glucosa como fuente alterna de energía. Sintomas: agotamiento, piel
pegajosa,irritabilidad, fiebre diarrea y vómitos. Si no recibe tratamiento puede presentarse un coma
o incluso la muerte. Teniendo como grupo de riesgo a los recién nacidos, se estima que 1 en 5000
a 12000 infantes nacen con este trastorno.
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El diagnóstico de los defectos de oxidación se realiza a partir de la sospecha clínica, mediante el
estudio de los siguientes parámetros.
Laboratorio general: durante los episodios de descompensación se puede detectar hipoglucemia
hipocetósica, con cetonemia o cetonuria proporcionalmente baja o ausente, aumento de las
transaminasas, disminución del tiempo de protrombina, hiperamonemia, acidosis metabólica,
aumento del ácido láctico.
Otros exámenes realizados:
 nivel plasmático de carnitina total
 ésteres de acilcarnitinas
 acilglicinas
 ácidos orgánicos en orina
Tratamiento Nutricional
Fase aguda: se debe prescribir alimentación parenteral con glucosa intravenosa en dosis de 10
mg/kg/min o más, para mantener la glicemia en 100 mg/dl. Esto estimula la secreción de insulina y
bloquea la liberación de ácidos grasos libres desde el tejido adiposo y su oxidación en el tejido
hepático y muscular
Fase crónica: el objetivo principal es prevenir la hipoglucemia a través de una dieta fraccionada
para evitar períodos de ayunos. Esto implica considerar la alimentación nocturna y el uso de
almidón crudo similar al tratamiento en la glucogenosis (1.5 - 2.0 g/kg/día). En niños menores el
ayuno no debe ser superior a las 4 horas y en mayores puede llegar hasta 8 horas.
Farmacológica:
Es necesaria la suplementación con ácidos grasos esenciales (3-4% del total de calorías),
especialmente de ácidos linoléico (aceite de maíz o maravilla) y a-linolénico (aceite de soya o
canola). El ácido docosahexaenoico (DHA) se proporcionan 65 mg/día en lactantes y 130 mg/día
en niños con más de 20 kilos de peso, con ello se prevendrá deficiencias de DHA. Este ácido graso
es esencial para la formación de estructuras de membrana del cerebro y retina.
Dieta ácidos grasos
Los principales componentes lipídicos de la dieta son los triacilgliceroles, el colesterol y los
fosfolípidos; pero como los triacilgliceroles constituyen el aporte lipídico mayoritario (en torno al
90%), en la dieta se habla simplemente de grasa saturada o insaturada en función del tipo de
ácidos grasos que contengan esos triacilgliceroles.
La dieta de la población occidental actual ha variado mucho comparada con la de hace unos
10. 000 años; aparte de la disminución en la ingesta de hidratos de carbono, antioxidantes y calcio,
ha habido aumento de calorías (acompañado de un menor gasto energético) y, en relación con los
ácidos grasos, aumento de las grasas saturadas, de los ácidos grasos trans y de los ω-6 respecto
a los ω-3. Una dieta alta en grasa saturada incrementa la acumulación de colesterol en las
arterias. El colesterol es una sustancia suave y cerosa que puede causar obstrucción o bloqueo de
las arterias. Comer grasas insaturadas en lugar de las grasas saturadas puede ayudar a bajar el
colesterol LDL. La mayoría de los aceites vegetales que son líquidos a temperatura ambiente
tienen grasas insaturadas.
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