Metabolismo de Ácidos Grasos: Síntesis y Degradación

Metabolismo de Lípidos: Síntesis y Catabolismo de Ácidos Grasos

La síntesis y el catabolismo de ácidos grasos ocurren de forma simultánea, pero en distintas partes de la célula. El catabolismo se lleva a cabo en las mitocondrias, donde FAD y NAD+ actúan como aceptores de electrones. El anabolismo, por otro lado, ocurre en el citosol, y NADPH actúa como donador de electrones en la síntesis. Los lípidos constituyen más del 10% del peso corporal de un individuo adulto normal, y aproximadamente el 40% de las kcal de la alimentación.

Catabolismo de Lípidos: Oxidación de Ácidos Grasos

La oxidación de ácidos grasos es la principal fuente de energía en el catabolismo de lípidos. El enlace entre el ácido graso y el resto de la molécula se puede hidrolizar mediante la acción de lipasas. Existen diferentes tipos de lipasas, como las lipasas que actúan sobre triacilgliceroles y las fosfolipasas que actúan sobre fosfoacilgliceroles.

Regulación Hormonal de la Liberación de Ácidos Grasos

La liberación de los ácidos grasos de los triacilgliceroles de los adipocitos es controlada por hormonas:

• Una hormona se une a un receptor sobre la membrana plasmática del adipocito.
• El enlace de esta hormona activa a la adenilato ciclasa, que conduce a la producción de proteína cinasa A activa (proteína cinasa dependiente de cAMP).
• La proteína cinasa fosforila a la triacilglicerol lipasa, que escinde los ácidos grasos de la cadena principal de glicerol.
• La principal hormona que ejerce este efecto es la epinefrina (adrenalina).

Lipasa: Cataliza la hidrólisis de uniones éster en los carbonos primarios (a y a’) del glicerol de las grasas neutras (triacilgliceroles).

Isomerasa: Para la hidrólisis de 2-monoacilglicerol (2-MAG) es necesaria la presencia de esta enzima que traslada el grupo acilo de la posición 2 (o β) a la posición 1 (o α). Luego, la hidrólisis del monoacilglicerol (MAG) se completa por acción de la lipasa.

Activación y Transporte de Ácidos Grasos a la Mitocondria

Catabolismo de Lípidos (CATA.LIP): La oxidación de ácidos grasos se inicia con la activación de la molécula. En esta reacción se forma un enlace tioéster entre el grupo carboxilo del ácido graso y el grupo tiol de la coenzima A (CoA-SH). La esterificación se realiza en el citosol, pero las demás reacciones de oxidación de los ácidos grasos ocurren en la matriz mitocondrial.

El ácido graso activado debe ser transportado a la mitocondria para que se efectúe el proceso de oxidación restante. La acil-CoA puede atravesar la membrana mitocondrial externa, pero no la interna. En el espacio intermembrana, el grupo acilo es transferido a la carnitina por transesterificación. Se forma acilcarnitina, que es capaz de atravesar la membrana mitocondrial interna. La acilcarnitina atraviesa la membrana interna a través de un transportador específico (carnitina translocasa). En la matriz, el grupo acilo se transfiere de la carnitina a la CoA-SH mitocondrial por transesterificación (carnitina aciltransferasa).

Beta-Oxidación

En la matriz mitocondrial, una secuencia repetida de reacciones escinde las unidades de dos átomos de carbono del ácido graso, comenzando a partir del extremo carboxílico. Este proceso se conoce como β-oxidación, ya que la escisión oxidativa tiene lugar en el carbono β del grupo acilo esterificado con la CoA. En todo el ciclo se llevan a cabo cuatro reacciones. El número de moléculas de acetil-CoA que se produce es igual a la mitad del número de átomos de carbono del ácido graso original. La acetil-CoA entra en el ciclo del TCA, y lo que resta de la oxidación del ácido graso a CO2 y H2O tiene lugar a través del ciclo del TCA y la cadena de transporte de electrones. Los peroxisomas y glioxisomas también constituyen sitios de β-oxidación.

Formación de Cuerpos Cetónicos

Ocurre por exceso de acetil-CoA generado por la β-oxidación (en la mitocondria del hígado). No se dispone de suficiente oxaloacetato para reaccionar con las grandes cantidades de acetil-CoA para entrar al TCA. Ocurre en dietas ricas en lípidos y bajas en carbohidratos, inanición y diabetes. Los cuerpos cetónicos se transportan por el torrente sanguíneo. El músculo cardíaco y la corteza renal utilizan el acetoacetato como principal fuente de energía.

Pasos en la formación de cuerpos cetónicos:

1. El primer paso es la inversa de la última etapa de la β-oxidación.
2. El acetoacetil-CoA se condensa con otro acetil-CoA para dar HMG-CoA.
3. El HMG-CoA se rompe formando acetoacetato y Ac-CoA.
4. El acetoacetato puede originar los otros cuerpos cetónicos.

Anabolismo de Ácidos Grasos

Los ácidos grasos se sintetizan en el citosol a partir de acetil-CoA que se produce en la mitocondria, por lo tanto, es necesario que estos últimos sean transportados afuera de las mitocondrias. Los restos de acetil-CoA provenientes de la β-oxidación y de la degradación de glucosa o de las cadenas carbonadas de algunos aminoácidos, pueden utilizarse para sintetizar nuevos ácidos grasos. La membrana mitocondrial interna es impermeable a la acetil-CoA. La manera en que salen es como citrato.

Etapas de la Síntesis de Ácidos Grasos

Primera etapa: Síntesis de Malonil-CoA

Carboxilación que requiere HCO3- como fuente de CO2. Catalizada por la acetil-CoA carboxilasa que usa biotina (vitamina B7) como coenzima. Es el principal sitio de regulación de la síntesis de ácidos grasos.

Transferencia del grupo acetilo (Tranf. acetato): Una molécula de acetil-CoA ingresa y la acetil transferasa (AT) transfiere el resto acetilo al sitio activo de la enzima condensante (KS).

Transferencia del grupo malonilo (Tranf. malonilo): El malonil-CoA formado ingresa y se une al residuo de fosfopanteteína de la proteína transportadora de acilos (ACP) por acción de la malonil transferasa (MT).

Condensación de acetilo con malonilo: El carboxilo libre del malonilo se separa como CO2. Se produce la unión de acetilo y malonilo catalizada por la enzima condensante (KS) para formar ceto-acil ACP. Se libera el acetilo de la enzima condensante.

Primera reducción (reducción del grupo ceto): El ceto-acil ACP formado se reduce a hidroxi-acil ACP por acción de la ceto-acil reductasa (KR).

Deshidratación: Se pierde una molécula de agua, reacción catalizada por la hidroxiacil deshidratasa (HD).

Segunda reducción: El compuesto insaturado es hidrogenado por acción de la enoil reductasa (ER).