UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN

CRISTOBAL DE HUAMANGA

BETA OXIDACION DE ACIDOS GRASOS

Dr. Emilio RAMIREZ ROCA

El 50% de Energía requerida por el corazón, hígado, riñones y músculos viene de los lípidos.

Ácidos grasos: Son las principales moléculas energéticas de las grasas.

Moléculas ideales para reserva de energía a largo plazo.

Para usar la energía almacenada en los Ácidos grasos:

1° Se liberan los triglicéridos.

2° Se transportan de los tejidos periféricos hacia las mitocondrias para su catabolismo (b-oxidación) hasta Acetil CoA.

3° Continúa el metabolismo en el Ciclo de Krebs hasta degradarse por completo en CO2.

Para iniciar el proceso deben llevarse a las células donde se produce la b-oxidación: Corazón, hígado y músculo esquelético.

Hay 3 fuentes primarias de Ac. Grasos para este metabolismo:

1. De la dieta.

2. Sintetizados en el hígado: Se unen Ac. Grasos + glicerol.

3. Almacenados en adipocitos.

Knoop (1904) fue el primero plantear la ruta de oxidación Ac. grasos.

Usó por primera vez : marcadores metabólicos.

Su experimento: Fue administrar a perros Ácidos grasos con grupo fenil terminal.

Propuso: Oxidación era en forma escalonada,

liberación de los dos carbonos terminales,

es un proceso repetitivo.

OXIDACIÓN DE Ac. GRASOS

Ac. GRASO

CADENA PAR

CADENA IMPAR

Ac. FENILACETICO

Ac. BENZOICO

PRODUCTO

(Orina)

Leloir y Lehninguer (1940): El ATP activa el grupo carboxilo de los ac. grasos.

Lehninguer y Kennedy: Demuestran que el proceso es intramitocondrial.

Lynen, demostró: Activación de los ac. Grasos es dependiente del ATP y Hs-CoA y que los intermediarios son Acil-CoA.

En 1950 se conoce que la oxidación de los ac. grasos se da en 3 etapas:

Activación ácidos grasos,

Transporte a la matriz mitocondrial y

Beta oxidación.

METABOLISMO DE LOS LÍPIDOS

OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS

Transporte

Acil

Carnitina

Carnitina

Carnitina

CoA-SH MATRIZ

MEMBRANA

MITOCONDRIAL

INTERNA

2

3

4

Activación

Ácido

graso

Adenilato de

ácido graso

ATP

Acil

AMP

CoA

CoA-SH

1

1

1

1

Adenilación

Activación de CoA-SH

2 Transferencia carnitina

3 Transferencia a través de la

membrana interna

4 Reconjugación con CoA

Activación y transporte

Acil CoA

Beta-oxidación

Acil

FADH2

CoA

NADH

H2O

CoA-SH

Acetil CoA

Ciclo del ácido cítrico

Ciclo

de

Krebs

Cadena

transporte

electrónico

ATP

1

2

3

4

1

2

Deshidrogenación

Hidratación

3 Deshidrogenación

4 Fragmentación tiolítica

con producción de

Acetil CoA y un CoA

con 2 carbonos menos

que el original

Oxidación

OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS

Transporte

Acil

Carnitina

Carnitina

Carnitina

CoA-SH MATRIZ

MEMBRANA

MITOCONDRIAL

INTERNA

2

3

4

Activación

Ácido

graso

Adenilato de

ácido graso

ATP

Acil

AMP

CoA

CoA-SH

1

1

1

1

Adenilación

Activación de CoA-SH

2 Transferencia carnitina

3 Transferencia a través de la

membrana interna

4 Reconjugación con CoA

Activación y transporte

Acil CoA

Beta-oxidación

Acil

FADH2

CoA

NADH

H2O

CoA-SH

Acetil CoA

Ciclo del ácido cítrico

Ciclo

de

Krebs

Cadena

transporte

electrónico

ATP

1

2

3

4

1

2

Deshidrogenación

Hidratación

3 Deshidrogenación

4 Fragmentación tiolítica

con producción de

Acetil CoA y un CoA

con 2 carbonos menos

que el original

Oxidación

ACTIVACION: Formación de Acil~CoA

Es un proceso REVERSIBLE (ATP y Acil~CoA, moléculas alta energía)

Pero, va hacia la derecha por la PIROFOSFATASA; que hidroliza el

Pirofosfato

OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS

Transporte

Acil

Carnitina

Carnitina

Carnitina

CoA-SH MATRIZ

MEMBRANA

MITOCONDRIAL

INTERNA

2

3

4

Activación

Ácido

graso

Adenilato de

ácido graso

ATP

Acil

AMP

CoA

CoA-SH

1

1

1

1

Adenilación

Activación de CoA-SH

2 Transferencia carnitina

3 Transferencia a través de la

membrana interna

4 Reconjugación con CoA

Activación y transporte

Acil CoA

Beta-oxidación

Acil

FADH2

CoA

NADH

H2O

CoA-SH

Acetil CoA

Ciclo del ácido cítrico

Ciclo

de

Krebs

Cadena

transporte

electrónico

ATP

1

2

3

4

1

2

Deshidrogenación

Hidratación

3 Deshidrogenación

4 Fragmentación tiolítica

con producción de

Acetil CoA y un CoA

con 2 carbonos menos

que el original

Oxidación

TRANSPORTE Los ácidos grasos y los Acil~CoA de cadena larga son IMPERMEABLES a la membrana mitocondrial Interna. Requieren un sistema de transporte: CARNITINA.

Es un sistema de LANZADERA.

FINALIDAD: Regular la Beta Oxidación y la Síntesis Ácidos

Grasos.

Malonil~CoA fuerte inhibidor de la Carnitina Aciltransferasa I.

OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS

Transporte

Acil

Carnitina

Carnitina

Carnitina

CoA-SH MATRIZ

MEMBRANA

MITOCONDRIAL

INTERNA

2

3

4

Activación

Ácido

graso

Adenilato de

ácido graso

ATP

Acil

AMP

CoA

CoA-SH

1

1

1

1

Adenilación

Activación de CoA-SH

2 Transferencia carnitina

3 Transferencia a través de la

membrana interna

4 Reconjugación con CoA

Activación y transporte

Acil CoA

Beta-oxidación

Acil

FADH2

CoA

NADH

H2O

CoA-SH

Acetil CoA

Ciclo del ácido cítrico

Ciclo

de

Krebs

Cadena

transporte

electrónico

ATP

1

2

3

4

1

2

Deshidrogenación

Hidratación

3 Deshidrogenación

4 Fragmentación tiolítica

con producción de

Acetil CoA y un CoA

con 2 carbonos menos

que el original

Oxidación

Ruta cíclica Cada ciclo produce: Acetil~CoA, Acil~CoA, FADH2 y NADH+ + H+

En 4 Rxs enzimáticas: 1. Deshidrogenación 2. Hidratación 3. Deshidrogenación 4. Fragmentación tiolítica ADEMAS: 5. Oxidación FADH2

6. Oxidación NADH

BETA OXIDACION

PASO Nº 1: DESHIDROGENACION DEL Acil-CoA

FLAVOPROTEINA, USA FAD COMO GRUPO PROSTETICO

DOBLE ENLACE ENTRE C2 Y C3 SE FORMA ENOIL-CoA y FADH2; TRANSFIERE POTENCIAL REDOX CADENA RESPIRATORIA

PASO Nº 2: HIDRATACIÓN

Es una reacción

estereoespecífica

PASO Nº 3: DESHIDROGENACIÓN

Se forma -C=O en C3

Por este paso se denomina BETA OXIDACION Se forma NADH+ + H+ , que transfiere su potencial redox cadena respiratoria

ESPECIFICA PARA ESTEROEISOMERO L

PASO Nº 4: TIÓLISIS SE OBTIENE: ACETIL-CoA ACIL-CoA (-2 C) REACCION MUY EXERGONICA, DESPLAZA LA Rx HACIA DERECHA

β- OXIDACION DE ACIDOS GRASOS MONOINSATURADOS

Los Ac. Grasos insaturados de lípidos naturales: Cis

Por lo tanto: Enoil-CoA hidratasa NO ACTUA

El doble enlace tiene

una inadecuada:

posición (3, 4)

configuración (cis)

Interviene una

enzima auxiliar

Resuelto este inconveniente

continua normalmente la beta

oxidación

β-OXIDACION DE ACIDOS GRASOS POLIINSATURADOS

Actúan dos enzimas

auxiliares

Es dependiente del

NADPH+ + H+

BETA OXIDACION DE ACIDOS GRASOS DE NUMERO

IMPAR DE ATOMOS DE CARBONO

El último sustrato de la beta oxidación: Acil-CoA de cadena impar es el

PROPIONOL-CoA.

BETA OXIDACION PEROXISOMAL

Peroxisomas: Organelas presentes

en la mayoría células eucariotas.

Muy similares a los glioxisomas =

células vegetales.

Se lleva a cabo la beta oxidación

Diferencia:

Acil-CoA Deshidrogenasa ligada

FAD, transfiere los electrones

directamente al oxigeno, formando

H2O2 que es descompuesto por la

catalasa.

22

•En cada ciclo se pierden 2 átomos de C en forma de

Acetil-CoA.

•Para degradar completamente un AG de 16 C hacen

faltan 7 ciclos de β-Oxidación.

Nº de ciclos = (nº de C) – 1

2

•En cada ciclo se produce 1 molécula de

FADH2 y otra de NADH + H:

FADH2= 1,5 ATP

NADH + H= 2,5 ATP

•Cada Acetil-CoA en el C. Krebs = 10 ATP

BALANCE ENERGETICO

BALANCE ENERGÉTICO DEL ACIDO PALMITICO

PRODUCCIÓN DE ATP EN LA BETA- OXIDACIÓN

7 MOLÉCULAS DE FADH2 1.5 ATP X 7 = 10.5 ATP

7 MOLÉCULAS DE NADH 2.5 ATP X 7 = 17.5 ATP

SUBTOTAL 28 ATP

8 MOLECULAS ACETIL CoA 10ATP X 8 = 80 ATP

SUBTOTAL = 108 ATP

OXIDACIÓN DE PALMITATO A PALMITOIL CoA = - 2 ATP

TOTAL 106 ATP

•Los acetilos formados en la

b-OXIDACIÓN ingresan al

CICLO DE KREBS para su

oxidación total a CO2.

•Los NADH y FADH2

producidos en el CICLO DE

KREBS forman ATP en la

mitocondria

(FOSFORILACIÓN

OXIDATIVA)

REGULACIÓN DE UTILIZACIÓN DE SUSTRATO EN LA

OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS - Diferentes mecanismos reguladores evitan el gasto excesivo de

sustratos y energía.

- En el caso de la oxidación de los ácidos grasos, la célula posee

mecanismos que permiten activar ó inhibir distintas vías relacionadas a

fin de proveer las necesidades de la célula y no más, según los

diferentes estados metabólicos de la misma.

deshidrogenas

a

La entrada de

los AG a la

mitocondria

es la etapa

limitante de la

oxidación

REGULACIÓN DE UTILIZACIÓN DE SUSTRATO EN LA

OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS

Durante la combustión completa de

un AG se produce gran cantidad de

agua, que deriva de las reacciones

de fosforilación asociadas.

Así, los camellos obtienen agua por

degradación de sus reservas grasas.

El oso pardo hiberna por

períodos de 7 meses.

Mantiene su temperatura

corporal cercana a la normal.

Consume 6000 Kcal/día

durante la hibernación.

Como ejercicio, calcule:

1) El Número de moles de ATP que se producirán por la oxidación completa de

una molécula de ácido palmítico a CO2 y agua, asumiendo 2.5 ATP por par

de electrones transferidos desde el NADH al oxígeno, y 1.5 ATP por cada par

de electrones transferidos desde el FADH2 hasta el oxígeno.

2) El número de moles de agua producidos por la degradación completa de un

mol del triglicérido tripalmitoil glicerol.

3) Empleando el dato anterior, calcule el número de litros de agua que se

producen por la degradación total de 1Kg de tripalmitoil glicerol.

CONCLUSIONES

1.- La beta oxidación de los ácidos grasos es un proceso

catabólico interrelacionado con el Ciclo de Krebs.

2.- Es un proceso cíclico que se realiza en la matriz

mitocondrial, en 4 reacciones enzimáticas y se realiza

en 3 etapas: Activación, el Transporte y la Beta

oxidación.

3.- Tiene un alto rendimiento energético en comparación

con los carbohidratos.

G R A C I A S