TEMA 45: BETA-OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS SATURADOS. BALANCE ENERGÉTICO. PAPEL DE LOS PEROXISOMAS EN LA La beta-oxidación tiene lugar en el interior de la mitocondria.Los ácidos grasos que se encuentran activados en forma de acil-CoA en el citoplasma no pueden atravesar la membrana mitocondrial interna para pasar a la matriz, por lo que necesitan la lanzadera de carnitina para ello. Una vez dentro se unen a una CoA mitocondrial activándose de nuevo. Entonces sufre 4 reacciones oxidativas, que van acortando el ácido graso de 2 en 2 carbonos. El ácido graso sufre n degradaciones hasta la oxidación completa a acetil-CoA.

PASOS DE LA β-OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS SATURADOS: Activación del ácido graso (CONSUMO DE 2 ATP):

Esta reacción está catalizada por la acil-CoA sintetasas . La reacción sucede en dos pasos y comporta la formación de un intermediario acil graso-adenilato.

El pirofosfato (PPi) formado en la reacción de activación es inmediatamente hidrolizado por una pirofosfato inorgánico hidrolasa, que empuja la reacción de activación en la dirección de formación de acil graso-CoA.En el aciladenilato el grupo carboxilo del ácido graso esta enlaza con el grupo fosforilo del AMP formando un enlace de alto poder energéticoReacción global:

Transporte del grupo acilo mediante la carnitina:Los ácidos grasos se unen transitoriamente al grupo hidroxilo de la carnitina, para formar acil-carnitina.Esta trasnesterificación es catalizada por la carnitina aciltransferasa I de la membrana externa.El éster acil-carnitina penetra a continuación en la matriz por difusión facilitada mediante el trasnportador de acil-canitina/carnitina de la membrana interna mitocondrial.El grupo acilo es transferido enzimáticamente desde la carnitina al CoA intramitocondrial por la carnitina aciltransferesa II.La carnitina libre del interior de la matriz vuelve a penetrar en el espacio intermembrana mediante le transportador acil-carnitina/carnitina.

o Estructura de la carnitina:Compuesto de cuatro carbono.Hidroxilado en el carbono β.En la posición grupo amino trimetiladoGrupo carboxilo en C-1

Reacciones del ciclo de β-oxidación de ácidos grasos saturados:o 1ºetapa (oxidación):Se produce una deshidrogenación de los carbonos α y β, formándose un doble enlace en posición trans.Reacción catalizada por la acil-CoA deshidrogenasa, dependiente de FAD.La acil-CoA deshidrogenasas son estereoespecíficas, siempre forman estereisómero trans.Existen varios lisozimas especializados según la longitud de cadena.

Se forma el trans 2-enoil-CoA.o 2º etapa (hidratación):Se adiciona agua al doble enlace para formar el estereoisómero L-3-hidroxiacil-CoA Esta reacción esta catalizada por la enoil-CoA hidratasa.La enoil-CoA hidratasa no es específica sino que si el sustrato es el isómero trans dará el estereoisómero L, y si es el cis dara el D.o 3º etapa (oxidación):Se deshidrogena el L-β.hidrxiacil-CoA para formar β-cetoacil-CoA.Reacción catalizada por la β-hidroxiacil-CoA deshidrgenasa, dependiente de NAD.o 4º etapa :La β-cetoacil-CoA reacciona con una molécula libre de CoA para dar lugar a la separación del fragmento carboxilo terminal de dos carbonos de la cadena original de ácido graso en forma de acetil-CoA + acil-CoA (con dos carbonos menos).Reacción catalizada por la β-cetoacil-CoA tiolasa.

BALANCE ENERGÉTICO DE LA β-OXIDACIÓN DEL PALMITIL-CoA HASTA ACETIL CoA:La β-oxidación se produce en 7 ciclos.

Cada molécula de FADH2 formada durante la oxidación del ácido graso dona un par de electrones al complejo II de la cadena respiratoria y se generan alrededor de 1,5 ATP.Cada molécula de NADH formada libera un par de electrones al complejo I (NADH deshidrogenasa mitocondrial) de la cadena respiratoria generándose unos 2,5 ATP.El acetil-CoA pasa al ciclo de krebs donde se oxida completamente hasta CO2 y H2O.

Ciclo de krebs 8 GTP 80 ATP8 GTP

REGULACIÓN DE LA β-OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS:Se produce un control alostérico para impedir que los grupos acil de la CoA entren en la mitocondria, por tanto controlan la actividad de la carnitina aciltransferasa I.Por lo tanto el malonil-CoA es el inhibidor de la carnitina aciltransferasa I. Además el malonil-CoA es un precursos para la síntesis de ácidos grasos.También existe un control a nivel genético donde el PPAR controla la síntesis de las enzimas necesarias para la oxidación de ácidos grasos.

PAPEL DE LOS PEROXISOMAS EN LA DEGRADACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS:En los peroxisomas se degradan los ácidos grasos extralargos (+ 22 C). Los intermediarios de la β-oxidación son derivados del CoA y el proceso sucede en cuatro paso de igual forma que en la mitocondria. Pasos:o Deshidrogenación:

Catalizada por la acil-CoA deshidrogenasaLos FADH2 generado transmite sus electrones al O2 formándose H2O2, con lo que de esta forma se pierde poder energético al no obtenerse ATP del FADH2.

o Hidratación del doble enlace:o Oxidación del β-hidroxiacil-CoA a cetona:

Se produce NADH.o Rotura tiolítica a cargo del CoA.El NADH producido pasará al citosol y mediante lanzaderas entrará en la mitocondria para pasar al transporte de electrones y formar ATP.

NOTA: Si la lanzadera que lo transporta es la de glicerol 3-fosfato se formaran 1,5/2 ATP por NADH. Si la lanzadera que lo transporta es la de malato/aspartato se formaran 2,5/3 ATP por NADH.

El Acetil-CoA formado pasará al ciclo de Krebs.El ácido graso limitante de degradación en los peroxisomas son los octanoil-CoA que tienen que pasar a la mitocondria a través de la Carnitina y una vez dentro se produciran 3 ciclos de β- oxidación.

-2 ATP(activación) 106 ATP