Balance energético del ácido esteárico (18:0): ATP generado por β‑oxidación, ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa
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Balance energético del ácido esteárico (18:0)
Balance energético del ácido esteárico: El balance energético (BE) de los ácidos grasos depende del número de átomos de carbono del ácido graso. El ácido esteárico (18:0), para atravesar la membrana mitocondrial, consume 2 ATP. Una vez en la matriz mitocondrial, entra en la β-oxidación y se producen una serie de reacciones que se repiten por cada par de átomos de carbono formándose finalmente acetil‑CoA, que se incorpora al ciclo de Krebs. Además, se generan NADH y FADH2, que ceden electrones a la cadena respiratoria y, por la fosforilación oxidativa, se transforman en ATP.
Productos de la β-oxidación del ácido esteárico
En el BE global, el ácido esteárico genera: 9 acetil‑CoA + 8 NADH + 8 FADH2.
Oxidación del acetil‑CoA en el ciclo de Krebs
La oxidación de cada molécula de acetil‑CoA produce: 1 ATP (o GTP) + 3 NADH + 1 FADH2. Por tanto, 9 moléculas de acetil‑CoA generan: 9 ATP + 27 NADH + 9 FADH2.
Cálculo de ATP procedente de transportadores de electrones
- Los NADH totales procedentes del ácido esteárico son: 27 (del ciclo de Krebs) + 8 (de la β-oxidación) = 35 NADH. Cada NADH produce ≈ 3 ATP → 35 × 3 = 105 ATP.
- Los FADH2 totales son: 9 (del ciclo de Krebs) + 8 (de la β-oxidación) = 17 FADH2. Cada FADH2 produce ≈ 2 ATP → 17 × 2 = 34 ATP.
Balance final
Sumando las contribuciones: 9 ATP (substrato directo del ciclo de Krebs) + 105 ATP (por NADH) + 34 ATP (por FADH2) menos 2 ATP consumidos en el transporte a la matriz mitocondrial = 146 ATP.
Balance energético de la cadena respiratoria (fosforilación oxidativa)
La cadena respiratoria es un conjunto de moléculas transportadoras de electrones de la membrana mitocondrial interna. La circulación de electrones se produce por reacciones de óxido‑reducción. A partir de NADH y FADH2 procedentes del ciclo de Krebs se obtienen ATP. Este proceso de síntesis de ATP producido por el transporte de electrones se llama fosforilación oxidativa y, de forma aproximada, por cada molécula de NADH se forman 3 ATP y por cada molécula de FADH2 se forman 2 ATP.
El ciclo de Krebs
El ciclo de Krebs es una secuencia de reacciones en las que el acetil‑CoA procedente del piruvato, ácidos grasos, etc., se oxida formando H2O, CO2 y energía en forma de ATP, NADH y FADH2. Se realiza en la matriz mitocondrial.
La oxidación de una molécula de acetil‑CoA libera: 1 ATP + 3 NADH + 1 FADH2. Los NADH y los FADH2 ceden sus electrones a las moléculas transportadoras de la membrana mitocondrial y producen ATP.
El ciclo de Krebs es una vía anfibólica, pues se utiliza tanto en los procesos catabólicos como anabólicos. Según el texto, por una molécula de glucosa se producen: 4 ATP + 10 NADH + 2 FADH2, y por una molécula de ácido esteárico: 9 ATP + 27 NADH + 9 FADH2.
Balance energético de la glucólisis
BE de la glucólisis: La glucólisis conduce a la formación de piruvato y se realiza en el citosol. Consta de dos etapas: una que consume energía y otra que la produce. En la primera etapa se consumen 2 ATP; en la segunda, se producen 4 ATP + 2 NADH, quedando el balance neto por una molécula de glucosa: 2 piruvatos + 2 ATP + 2 NADH.
Destino del piruvato
El siguiente paso en el catabolismo de la glucosa es la degradación del piruvato, que sigue dos vías según la presencia o ausencia de oxígeno en las células:
Fermentación del piruvato (ausencia de O2)
Se produce en ausencia de oxígeno y consume NADH. Hay dos tipos principales:
- Fermentación alcohólica: produce 2 etanol + 2 ATP + 2 CO2 + 2 H2O (por cada molécula de glucosa).
- Fermentación láctica: produce 2 lactatos + 2 ATP + 2 H2O (por cada molécula de glucosa).
Oxidación del piruvato (presencia de O2)
Se produce en presencia de oxígeno, se realiza en la matriz mitocondrial y produce acetil‑CoA y NADH. Así, una glucosa produce 2 acetil‑CoA + 2 ATP + 4 NADH. Por tanto, la degradación de la glucosa:
- Si es por vía anaerobia (fermentación): produce 2 ATP netos.
- Si es por vía aerobia: produce 2 ATP netos de la glucólisis más 4 NADH (y los acetil‑CoA continúan degradándose en el ciclo de Krebs), lo que da lugar a un mayor rendimiento energético total.
En condiciones anaerobias, productos como el etanol y el lactato no se degradan más en la vía respiratoria hasta que exista oxígeno o condiciones metabólicas que permitan su reutilización.