CATABOLISMO DE LIPIDOS Los ácidos grasos tienen dos misiones principales:
Bloques o sillares de construcción de fosfoglicéridos y glucolípidos, componentes importantes de las membranas biológicas.
Constituyen una fuente importante de la energía en los animales y plantas, pueden acumularse gran cantidad de grasa neutra en ciertos tejidos como combustible de reserva.
La grasa neutra tiene un valor calórico elevado (9 Kcal / gr ), almacenándose en forma prácticamente anhidra en gotitas de grasa intracelular, mientras que el glucógeno y el almidón (4 Kcal / gr) están muy hidratados y no pueden almacenarse en forma tan concentrada ni en tales cantidades. En los Vertebrados la oxidación de los ácidos grasos proporcionan normalmente casi la mitad de la energía de oxidación en el hígado, riñones, músculo cardíaco y esquelético en reposo. Los triglicéridos experimentan una hidrólisis , para liberar sus ácidos grasos componentes en reacciones catalizadas por las lipasas antes de que puedan experimentar su oxidación a CO2 y H2O. Los productos resultantes de la hidrólisis son: a) Glicerina : La glicerina que se obtiene de la hidrólisis de muchos lípidos puede transformarse en
dihidroxiacetona e integrarse en la segunda etapa de la glucólisis hasta
ser
degradada luego, totalmente, en el ciclo de Krebs. Las reacciones de transformación de la glicerina a dihidroxiacetona tiene lugar en el hialoplasma. b) Ácidos grasos : Los ácidos grasos saturados con número par de carbono son degradaddos hasta acetil-CoA, en la matriz de la mitocondria después de haber sido activados a nivel de la membrana mitocondrial. Activación de los ácidos grasos : En la membrana mitocondrial externa, los ácidos grasos se activan por unión con la CoA , al mismo tiempo que el ATP se hidroliza en AMP y PPi. Por tanto, en esta etapa previa a la oxidación de los ácidos grasos se gastan 2ATP.
Transporte de los acil-CoA a través de la membrana mitocondrial interna con la ayuda de la carnitina; debido a la impermeabilidad de esta membrana a la coenzima A, los ácidos grasos la atraviesan unidos temporalmente a la carnitina, que actúa como transportador de grupos acilos.(ver figura)
β -oxidación
de los ácidos grasos : La oxidación de los ácidos grasos
saturados con número par de átomos de carbono, consiste en la liberación sucesiva de fragmentos de dos átomos de carbono a partir del extremo carboxílico del acil-CoA. Este proceso se conoce como β-oxidación porque previamente a la rotura de la molécula de acil-CoA, se produce la oxidación del átomo de carbono β. Los fragmentos de dos carbonos se liberan en forma de acetil-CoA. Cada ciclo de la β-oxidación consta de cuatro reacciones enzimáticas: dehidrogenación, hidratación, deshidrogenación y tiólisis por CoA. Estas etapas son las siguientes:
Como resultado de estas reacciones la cadena del ácido graso se acorta en dos átomos de carbono y se forma FADH2, NADH y acetil-CoA. Este proceso se repite varias veces hasta la degradación total del acil-CoA a acetil. CoA.
A continuación el FADH2 y NADH formados se oxidan en la cadena respiratoria generando ATP y el acetil-CoA se oxida en el ciclo de Krebs. RENDIMIENTO ENERGÉTICO DE LA OXIDACIÓN DEL ESTEARATO. La oxidación de los ácidos grasos produce gran cantidad de ATP. Así por ejemplo, la oxidación completa del estearato genera 146 moléculas de ATP. La degradación del estearil-CoA (acil-CoA de 18 átomos de carbono requiere ocho vueltas de la β-oxidación o Hélice de Lynen), por lo tanto la reacción global de la oxidación completa de una molécula de estearil-CoA es:
La oxidación de cada NADH en la cadena respiratoria produce 3 ATP, mientras que la oxidación del FADH2 da lugar a 2 ATP.
La oxidación del acetil-CoA en el ciclo de Krebs produce 12 ATP, como se ha visto. Así pues, el número de ATP formados en la oxidación del estearil-CoA es de 24 a partir de los 8 NADH, 16 a partir de los 8 FADH 2 y 108 a partir de las 9 moléculas de acetil-CoA, lo que suma un total de 148 ATP. Sin embargo, se gastan dos enlaces de alta energía en la activación del estearato, ya que se rompe el ATP dando AMP y pirofosfato. Por tanto, el rendimiento energético de la oxidación completa del estearato es de 146 ATP.
Estearil- CoA + 8 CoA + 8 FAD + 8 NAD+ +8 H 2 O 9 acetil-CoA + 8 FADH 2 + 8 NADH + 8H+
CATABOLISMO DE LAS PROTEÍNAS Los aminoácidos no son carburantes metabólicos típicos, pues se trata de moléculas muy elaboradas cuya misión principal es participar como sillares en la síntesis de proteínas; sin embargo, cuando se ingieren en exceso (dieta hiperproteicas), sus cadenas carbonadas pueden oxidarse, para obtener energía o bien se transforman en ácidos grasos y se almacena en forma de grasas:
aminoácidos→restos
cetoácido →acetil-CoA →ácidos
grasos→grasas. También en las dietas de ayuno se emplean los aminoácidos como carburantes metabólicos; pero, sobre todo, sus cadenas carbonadas se utilizan como metabolitos precursores de la gluconeogénesis, ya que no es posible formar glucosa a expensas de los ácidos grasos, la reacción :
ácido pirúvico →acetil-CoA + CO 2 es irreversible y sólo funciona en este sentido por tanto, no se pueden transformar las moléculas de acetil-CoA, procedentes de la β-oxidación de los ácidos grasos, en ácido pirúvico y luego en glucosa.
Eliminación del grupo amino
Oxidación de la cadena carbonada:
Transaminaciones.- Son reacciones reversibles Aminoácidos glucogénicos: son aquellos cuyas (participan por igual de los procesos de síntesis y cadenas carbonadas se transforman en ácido degradación de los aminoácidos), catalizadas por pirúvico o en alguno de los intermediarios del ciclo enzimas transaminasas , que se producen en de Krebs; por lo tanto, pueden originar glucosa todos los tejidos, fundamentalmente en el hígado, mediante la gluconeogénesis. tanto en el hialoplasma como en las mitOcondrias.
Desaminación
oxidativa Esta reacción, que Aminoácidos cetogénicos: son aquellos cuyas
conduce a la formación de amoniaco en forma de cadenas carbonadas se transforman en acetil+
ión amonio (NH4 ) a expensas del ácido glutámico y CoA; por lo tanto, en los animales solamente con el enzima
glutamato deshidrogenasa, se pueden oxidarse en el ciclo de Krebs y suministrar
realiza en los animales en el higado y en los energía, o bien se convierten en ácidos grasos y
riĂąones.
se almacenan en forma de grasas.