Metabolismo Energético: Beta-oxidación, Ciclo de Krebs y Fosforilación Oxidativa

Beta-oxidación de ácidos grasos

La beta-oxidación de ácidos grasos es un conjunto de cuatro reacciones químicas donde las correspondientes enzimas cortan y forman unidades de dos carbonos que quedan unidos a la Coenzima A (CoA), formando el Acetil-CoA. Este compuesto entra en el ciclo de Krebs y da comienzo a la producción de ATP, entre otros productos. En este proceso, hacen falta 7 vueltas para formar 8 moléculas de Acetil-CoA, 7 NADH + H⁺ y 7 FADH₂.

Rendimiento energético: Lípidos vs. Glucosa

El ácido palmítico rinde en su descomposición completa por hidrólisis 16 CO₂ + 16 H₂O + 129 ATP, mientras que la glucosa rinde 6 CO₂ + 6 H₂O + 36 ATP. Por lo tanto, los lípidos generan una cantidad significativamente mayor de energía.

Fosforilación oxidativa

La fosforilación oxidativa consiste en la transferencia de electrones (e-) de los equivalentes reducidos NADH y FADH, obtenidos en la glucólisis y en el ciclo de Krebs, hasta el oxígeno molecular. Este proceso se encuentra acoplado con la síntesis de ATP.

Ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs es una secuencia de ocho reacciones cíclicas donde el producto de la última reacción es el sustrato de la primera. Este ciclo sucede en la matriz mitocondrial de todas las células eucariotas; en las células procariotas, sucede en el citosol. El objetivo principal es completar la oxidación total de la glucosa, la cual se completa con dos vueltas del ciclo.

Fases del Ciclo de Krebs

Se distinguen tres fases fundamentales:

• Fase 1: El Acetil-CoA se une al ácido oxaloacético, lo que da lugar a la liberación de la Coenzima A y a la formación del ácido cítrico, el cual sufre una serie de reacciones en las que pierde carbonos.
• Fase 2: Se producen tres reacciones de oxidación y descarboxilación que son:
  • Isomerización del ácido cítrico en ácido isocítrico.
  • Oxidación del ácido isocítrico, donde hay una pérdida de un átomo de carbono en forma de CO₂ y la formación de ácido alfa-cetoglutárico.
  • Oxidación del ácido alfa-cetoglutárico con liberación de CO₂ para formar Succinil-CoA; en este punto, el NAD⁺ acepta electrones reduciéndose a NADH + H⁺.
  Después de estas reacciones, se producen dos moléculas de CO₂ y 2 NADH reducidos. También se produce un GTP que vuelve a descomponerse y se acopla a la formación de un ATP.
• Fase 3: Engloba las cuatro reacciones restantes en las cuales se produce la oxidación completa de las moléculas de cuatro carbonos. Se genera un NADH y un FADH, ambos reducidos, y finalmente se origina un ácido oxaloacético que vuelve a la primera reacción.

Balance energético total

En total, una vuelta del ciclo de Krebs produce:

• 3 NADH + H⁺ (los cuales dan lugar a una cadena respiratoria).
• 9 ATP.
• 2 CO₂.
• 1 FADH (que produce 2 ATP).
• 1 GTP (que da lugar a 1 ATP).

En resumen, una vuelta al ciclo de Krebs produce 12 ATP. Todo esto habría que multiplicarlo por dos, ya que hacen falta dos vueltas al ciclo de Krebs para oxidar totalmente a la glucosa.