¿Qué es la beta oxidación?

Es un proceso catabólico en el que los ácidos grasos pierden un par de átomos de carbono en cada ciclo, hasta descomponerse por completo en acetil-CoA. El acetil-CoA se oxida en la mitocondria para generar ATP.

¿Para qué sirve la carnitina en la beta oxidación?

La coenzima A no puede pasar la membrana interior de la mitocondria. La carnitina transfiere el ácido graso y lo lleva a la matriz mitocondrial.

¿Cuántas reacciones tiene la beta oxidación?

Cuatro: oxidación del acil-CoA, hidratación, oxidación con NAD+ y tiólisis.

Beta oxidación de ácidos grasos: etapas y rendimiento energético

Resumen

Este documento explica la beta oxidación de los ácidos grasos, el proceso que los descompone en acetil-CoA para producir energía. Describe la activación de los ácidos grasos, su transporte a la mitocondria y las cuatro reacciones del proceso. Incluye un cálculo del rendimiento energético y una breve explicación de los cuerpos cetónicos. El estudiante aprenderá las etapas de la beta oxidación y cómo se obtiene la energía.

Puntos clave

La beta oxidación descompone los ácidos grasos dos carbonos cada vez, hasta formar acetil-CoA.
Antes de la beta oxidación, el ácido graso se activa a acil-CoA con la enzima acil-CoA sintetasa.
La carnitina transporta el acil-CoA a la matriz mitocondrial, porque la membrana interna es impermeable a él.
La beta oxidación tiene cuatro reacciones: oxidación con FAD, hidratación, oxidación con NAD+ y tiólisis.
En cada ciclo se producen 1 NADH, 1 FADH2 y 1 acetil-CoA.
Los cuerpos cetónicos, como el acetoacetato y la acetona, son productos que aparecen cuando el organismo no usa glucosa para obtener energía.

Ponte a prueba

La beta oxidación es un proceso catabólico de los ácidos grasos en el cual estos sufren remoción mediante la oxidación de un par de átomos de carbono sucesivamente en cada ciclo del proceso. Esto continúa hasta que el ácido graso se descompone por completo en forma de moléculas de acetil-CoA, que serán posteriormente oxidados en la mitocondria para generar energía en forma de ATP. La beta oxidación de ácidos grasos consta de cuatro reacciones.

Activación de Ácidos Grasos

El paso previo a estas cuatro reacciones es la activación de los ácidos grasos a acil coenzima A (acil-CoA), la cual tiene lugar en el retículo endoplasmático o en la membrana mitocondrial externa, donde se halla la acil-CoA sintetasa (o ácido graso tioquinasa), la enzima que cataliza esta reacción.

Movilización de Triglicéridos Almacenados

Cuando existe la necesidad de energía metabólica, se movilizan las reservas de triglicéridos almacenadas en el tejido adiposo, transportándose hacia los tejidos como el músculo esquelético, corazón, hígado y corteza renal. En estos órganos, los ácidos grasos de los triglicéridos se oxidan para producir energía.

Movilización de las Grasas y Transporte a la Mitocondria

El ácido graso es transferido a un aminoácido llamado carnitina. La beta oxidación se produce dentro de la mitocondria, específicamente en la matriz mitocondrial. Para transportar los ácidos grasos a la matriz, se precisa una molécula transportadora, ya que la coenzima A no puede pasar por la membrana interior. Para ello, el ácido graso es transferido a la carnitina a través de la carnitina palmitoiltransferasa 1, que a su vez libera la coenzima A. Se llama beta oxidación porque es el carbono beta del ácido graso quien se oxida a una cetona y luego a un tioéster.

Rendimiento Energético

Cálculo: número de átomos de carbono / 2 = número de ciclos de la beta oxidación.
En cada ciclo se produce 1 NADH, 1 FADH y un acetil-CoA; en el último ciclo se producen 2 acetil-CoA.
1 NADH equivale a 3 ATP.
1 FADH equivale a 2 ATP.
1 acetil-CoA entra al ciclo de Krebs y produce 12 ATP.

Degradación de los Ácidos Grasos

Los ácidos grasos cubren hasta el 40% de las necesidades totales de combustible en una dieta normal. En periodos de ayuno o hibernación en ciertos animales, los ácidos grasos son la única fuente de energía. La degradación comprende la oxidación del carbono beta del ácido graso y se lleva a cabo en las mitocondrias y peroxisomas. Se producen una serie de reacciones con unidades de dos carbonos en forma de acetil-CoA, molécula que puede ingresar en el ciclo de Krebs, y coenzimas reducidos (NADH y FADH2) que pueden ingresar en la cadena respiratoria.

Pasos de la Degradación

Activación de los ácidos grasos.
Traslocación a la matriz mitocondrial.

Activación de los Ácidos Grasos (Detalle)

Ocurre en el citosol y es catalizada por la tioquinasa o Acil-CoA sintetasa. El pirofosfato es hidrolizado por una pirofosfatasa, lo que hace que la reacción sea irreversible.

Acetil-CoA: 2 carbonos; cada 2C obtenemos 1 acetil-CoA.

Transporte al Interior de la Mitocondria (Detalle)

La carnitina trasloca las moléculas de acil-CoA al interior de la matriz mitocondrial, ya que la membrana mitocondrial interna es impermeable a los acil-CoA.

Las 4 Reacciones de la Beta Oxidación

Oxidación del acil-CoA, cuyo FAD se reduce a FADH2.
Hidratación por incorporación de una molécula de agua al doble enlace entre los carbonos 2 y 3, catalizada por la enoil-CoA hidratasa (que solo actúa sobre dobles enlaces).
Oxidación catalizada por la hidroxiacil-CoA deshidrogenasa con NAD+ como coenzima, que transforma el grupo hidroxilo a NADH + H+.
Tiólisis entre los carbonos alfa y beta, catalizada por la tiolasa, que libera una molécula de acetil-CoA con dos carbonos menos que el de partida.

Cuerpos Cetónicos

Los cuerpos cetónicos son productos de desecho de las grasas que se producen cuando el organismo utiliza la combustión de las grasas en lugar de la glucosa para generar energía. En el tejido graso del organismo hay células especializadas que almacenan energía en forma de triglicéridos. Cuando el organismo no puede utilizar la glucosa para obtener energía, en el hígado se produce la combustión de la grasa (lipólisis), descomponiendo los lípidos alimentarios en ácidos grasos durante la digestión, apareciendo otras sustancias como el acetoacetato y la acetona, que se denominan cuerpos cetónicos.