OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS BIOQUÍMICA II Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS La ruta de la oxidación de los ácidos grasos consiste en las siguientes etapas: La activación del grupo carboxilo de los ácidos grasos. El transporte a la matriz mitocondrial. La oxidación escalonada (β-oxidación) de la cadena carbonada de 2 en 2 carbonos, desde el extremo que contiene el grupo carboxilo. Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

RUTA DE OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS ACTIVACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS Los ácidos grasos del citosol deben ser transportados al interior de la membrana mitocondrial para su oxidación. La membrana interna es impermeable a los ácidos grasos de cadena larga y a las ácil-CoA por lo tanto es necesario un sistema de transporte específico (carnitina). Los ácidos grasos se activan mediante la acilación dependiente de ATP de la CoA. Para la formación de los conjugados tioésteres de acilo con la CoA participan las acil-CoA ligasas (para los ácidos grasos de cadena larga, media y corta) ubicadas en las membranas de la mitocondria. Las acil-CoA ligasas utilizan un mecanismo de dos pasos que permite la degradación de ATP para impulasr la formación endergónica del tioéster: (1) se produce la activación del grupo carboxilo por el ATP para producir un aciladenilato, con la liberación simultánea de pirofosfato. (2) el grupo carboxilo activado es atacado por el grupo tiol de la CoA, con lo que desplaza al AMP y forma el derivado acil-CoA. Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

Mecanismo de las reacciones de la Acil CoA ligasa Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS TRANSPORTE A LA MATRIZ MITOCONDRIAL (Proceso de Lanzadera de la Carnitina) La acil-CoA formada en la membrana mitocondrial externa debe atravesar la membrana mitocondrial interna para oxidarse. Se transfiere la porción acilo a la carnitina (transportador) produciendo acil- carnitina que atraviesa la membrana interna. Esta reacción es catalizada por la carnitina aciltransferasa I. La enzima carnitina aciltransferasa II completa el proceso de transferencia intercambiendo acil-carnitina por carnitina libre y produciendo acil-CoA dentro de la matriz. Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ TRANSPORTE A LA MITOCONDRIA Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS RUTA DE LA β - OXIDACIÓN La acil-CoA transportada a la matriz mitocondrial se oxida con una oxidación inicial del carbono β (β-oxidación) y una serie de pasos (con 4 reacciones cada uno) en los que se libera cada vez un fragmento de 2 carbonos. La ruta es cíclica (4 reacciones) y termina formando un acil-CoA acortado en 2 carbonos y un acetil CoA (unidad de 2 carbonos). Cada ciclo de oxidación de una acil-CoA saturado comprende las siguientes reacciones. Deshidrogenación (da un enoil). Hidratación del doble enlace (hidroxilación del carbono β) Deshidrogenación del grupo hidroxilo. Fragementación tiolítica. Ataque de una segunda molécula de CoA sobre el carbono β para liberar acetil-CoA y un acil-CoA 2 carbonos más acortada. Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS Reacción 1: Deshidrogenación Inicial Es catalizada por la acil-CoA deshidrogenasa (con FAD) que deshidrogena entre el Cα y Cβ produciendo trans Δ2-enoil-CoA. La enzima unida al FADH2 sede 1 par de e- a la flavoproteína de transferencia de electrones (ETFP) y de esta a la CoQ a través de la ETF-Q oxidoreductasa y finalmente a la cadena respiratoria produciendo ATP por la fosforilación oxidativa. Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS Reacción 2 y 3: Hidratación y Deshidrogenación Es catalizada por la enoil-CoA hidratasa y la 3-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa (con NAD+). Se produce una hidratación y una deshidrogenación. El carbono 3 está en la posición β produciendo L-β-hidroxiacil-CoA y β- cetoacil-CoA de aquí el término β-oxidación. Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS Reacción 4: Fragementación tiolítica. Es catalizada por la β-cetotiolasa o tiolasa. Se produce un ataque del azufre tiólico nucleofílico de la CoA sobre el carbono ceto pobre en electrones, de la 3-cetoacil-CoA con la fragmentación del enlace α-β y liberación de acetil-CoA y la acil-CoA acortada y preparada para otro ciclo de oxidación. Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

BETA-OXIDACIÓN MITOCONDRIAL Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

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Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ ACIDOS GRASOS Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

FASES DE LA OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS RENDIMIENTO ENERGÉTICO DE LA OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS La ecuación equilibrada para la degradación global de la palmitoil-CoA a 8 moles de acetil-CoA es: Palmitoil-CoA + 7CoA-SH + 7FAD + 7NAD+ + 7H2O 8 acetil-CoA + 7FADH2 + 7NADH + 7 H+ La oxidación de acetil-CoA en una vuelta del CAC produce 12 ATP. El FAD y el NAD producen 2 y 3 ATP respectivamente. Reacción Producción de ATP __________________________________________________________________________ Activación de palmitoil a palmitoil-CoA -2 Oxidación de 8 acetil-CoA 8 x12 = 96 Oxidación de 7 FADH2 7 x 2 = 14 Oxidación de 7NADH 7 x 3 = 21 ___________________________________________________________________________ Neto: palmitato CO2 + H2O 129 ATP Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS CONTROL DE LA OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS La regulación se realiza mediante: La disponibilidad de los sustratos (ácidos grasos). Por el propio sustrato Control hormonal ( para la degradación y liberación). En el caso de la TAG lipasa es regulada mediante cascadas reguladoras por intervención hormonal en la que interviene el AMP cíclico. Acción de la adrenalina, el glucagón y la β-corticotropina que se unen a los receptores de la membrana plasmática y activan a la adenilato ciclasa y este a la proteína quinasa, la cual fosforila y activa a la triacilglicerol lipasa (lipasa) la cual hidroliza a los triacilgliceroles liberabdo ácidos grasos. La malonil-CoA inhibe el movimiento de la acil-CoA a la mitocondria por la lanzadera de la acil-carnitina. Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ Control de la triacilglicerol lipasa en las células adiposas por un sistema de cascada mediado por el AMP cíclico Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ