Β-oxidación de ácidos grasos: lipólisis, lanzadera de carnitina, ATP

Durante el ayuno o el ejercicio, la lipasa hormonosensible (activada por el glucagón/adrenalina a través del sistema AMPc-PKA) degrada los TG de los adipocitos en glicerol y AG. Los AG pasan a la sangre, se unen a la albúmina y son captados por los tejidos. Los AG ingresan a las mitocondrias mediante la lanzadera de carnitina (la CPT-I es el regulador clave y es inhibida por el malonil-CoA). Betaoxidación: cada ciclo acorta la cadena en 2 carbonos → acetil-CoA + FADH₂ + NADH. Un palmitato genera ~106 ATP.

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Movilización de grasas del tejido adiposo

Los triacilgliceroles, almacenados en los adipocitos durante el período postabsortivo, se movilizan durante el ayuno y el ejercicio físico intenso como fuente de energía. La señal para la lipólisis son el glucagón, la adrenalina y la noradrenalina. Las hormonas se unen a receptores acoplados a proteína G; se disocia la subunidad α, que activa la adenilato ciclasa, la cual cataliza la conversión de ATP en AMPc. El AMPc activa la proteína kinasa A.

La proteincinasa A lleva a cabo dos eventos regulatorios:

Etapas de la lipólisis de los triacilgliceroles

La hidrólisis de los TAG ocurre de forma escalonada:

  1. La lipasa hormonosensible (TAG-lipasa) escinde el primer ácido graso, formando diacilglicerol. Además, la adiponutrina (ATGL) participa en la iniciación de la lipólisis.
  2. La diacilglicerol lipasa escinde el segundo ácido graso para formar monoacilglicerol.
  3. La monoacilglicerol lipasa degrada el monoacilglicerol en glicerol y un tercer ácido graso.

Los ácidos grasos libres pasan a la sangre, se unen a la albúmina y son transportados hacia los tejidos consumidores.

Activación de los ácidos grasos y la lanzadera de carnitina

En el citosol de la célula diana, el ácido graso es activado por la enzima acil-CoA sintetasa:

R–COOH + ATP + HS-CoA → R–CO–S–CoA + AMP + H₄P₂O₇

Se consumen dos enlaces de alta energía (ATP → AMP + PPi).

La membrana mitocondrial interna es impermeable al acil-CoA, por lo que se utiliza la lanzadera de carnitina:

La CAT-I es la principal enzima reguladora de la vía.

Reacciones de la betaoxidación

El proceso ocurre en la matriz mitocondrial en condiciones aeróbicas y está acoplado a la cadena respiratoria. Cada ciclo acorta el ácido graso en 2 átomos de carbono y produce una molécula de acetil-CoA. La oxidación se lleva a cabo en el átomo de carbono β, de ahí su nombre.

  1. Deshidrogenación: la acil-CoA deshidrogenasa extrae hidrógeno entre los carbonos α y β, reduciendo el FAD a FADH₂. Se forma enoil-CoA.
  2. Hidratación: la enoil-CoA hidratasa adiciona agua a través del doble enlace, formando β-hidroxiacil-CoA.
  3. Deshidrogenación: la β-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa oxida el grupo OH, reduciendo el NAD⁺ a NADH. Se obtiene β-cetouacil-CoA.
  4. Tiólisis: la β-cetouacil tiolasa escinde el enlace entre los carbonos α y β mediante la adición de una segunda molécula de CoA. Se liberan acetil-CoA y un acil-CoA acortado en 2 carbonos, el cual entra en un nuevo ciclo.

Balance energético de la betaoxidación

Para un ácido graso con un número par de átomos de carbono n:

Fórmula final: ATP = (n/2) · 12 + (n/2 − 1) · 5 − 2. Para el ácido palmítico (C₁₆): 8·12 + 7·5 − 2 = 129 ATP.

Regulación de la betaoxidación

La velocidad de oxidación de los ácidos grasos depende de varios factores:

El malonil-CoA es el producto de la reacción catalizada por la acetil-CoA carboxilasa. En el hígado y el tejido adiposo, la insulina desfosforila la acetil-CoA carboxilasa a través de una fosfatasa, activándola; la acumulación de malonil-CoA bloquea la CAT-I y la entrada de acilos a la matriz. De este modo, la síntesis y la oxidación de los ácidos grasos no ocurren simultáneamente.

Regulación en el tejido muscular

Los músculos no sintetizan ácidos grasos, pero contienen una isoenzima de la acetil-CoA carboxilasa que produce malonil-CoA para regular la CAT-I. Esta isoenzima se inactiva por fosforilación mediada por dos cinasas:

La acetil-CoA carboxilasa fosforilada está inactiva, la concentración de malonil-CoA desciende, se elimina la inhibición de la CAT-I y se incrementan el transporte de acilos hacia la matriz y la β-oxidación. Así, la adrenalina y un bajo estado energético acoplan el trabajo muscular con la quema activa de ácidos grasos.

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