Síntesis y oxidación de cuerpos cetónicos: bioquímica del suministro de energía durante el ayuno

Mecanismos de síntesis de cuerpos cetónicos en el hígado durante el ayuno y la diabetes mellitus, sus vías de oxidación en tejidos periféricos, cálculo del rendimiento energético y causas del desarrollo de cetoacidosis.

Completar como lección

Significado biológico de los cuerpos cetónicos

En condiciones de ayuno prolongado, diabetes mellitus y ejercicio físico intenso prolongado, los ácidos grasos se convierten en el sustrato energético principal para la mayoría de los tejidos. Sin embargo, al ser moléculas hidrófobas y no poder atravesar la barrera hematoencefálica, el tejido nervioso requiere una fuente de energía alternativa. Esta función la desempeñan los cuerpos cetónicos: acetoacetato, β-hidroxibutirato y acetona.

Normalmente, la concentración de cuerpos cetónicos en la sangre es extremadamente baja (alrededor de 1,3 mg/dl), mientras que el nivel de glucosa es de 60–100 mg/dl. El aumento en la concentración de cuerpos cetónicos ocurre solo en caso de déficit de carbohidratos y lipólisis activa.

Condiciones que desencadenan la cetogénesis

El desencadenante hormonal es el glucagón, el cual activa la lipólisis en los adipocitos a través del sistema de la adenilciclasa. Como resultado, una gran cantidad de ácidos grasos llega a la sangre y, posteriormente, al hígado. En el hepatocito se intensifica la β-oxidación, cuyos productos son acetil-CoA y NADH.

Precisamente el exceso de acetil-CoA en las mitocondrias del hepatocito desencadena la biosíntesis de cuerpos cetónicos.

Reacciones de síntesis de cuerpos cetónicos

  1. Condensación de dos moléculas de acetil-CoA por acción de la tiolasa con formación de acetoacetil-CoA y liberación de coenzima A libre.
  2. Adición de una tercera molécula de acetil-CoA con la participación de la enzima reguladora HMG-CoA sintasa y formación de β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA (HMG-CoA).
  3. Escisión del HMG-CoA por la HMG-CoA liasa con liberación de acetil-CoA y formación de acetoacetato.
  4. Reducción del acetoacetato a β-hidroxibutirato con la participación de la β-hidroxibutirato deshidrogenasa; la reacción es reversible y su dirección depende de la proporción NADH/NAD⁺.
  5. A alta concentración, el acetoacetato puede descarboxilarse de manera no enzimática con formación de acetona, la cual no se utiliza como fuente de energía y se excreta a través del aire espirado y la orina.

La HMG-CoA sintasa es inhibida por la coenzima A libre. Durante el aporte activo de ácidos grasos a la mitocondria, la CoA se consume en su activación, su concentración disminuye y se desinhibe la vía de la cetogénesis.

Cetoacidosis y sus causas

El acetoacetato y el β-hidroxibutirato son ácidos orgánicos y se disocian fácilmente con la formación de un anión y un protón H⁺. Cuando su concentración aumenta significativamente, se desarrollan cetonemia, cetonuria y cetoacidosis metabólica, una complicación característica de la diabetes mellitus descompensada y del ayuno prolongado. La acidificación del medio desplaza el equilibrio de la disociación de proteínas y altera el funcionamiento de los sistemas enzimáticos.

Oxidación de los cuerpos cetónicos en los tejidos periféricos

Los cuerpos cetónicos se oxidan en todos los tejidos que poseen mitocondrias, excepto en el propio hígado y los eritrocitos. El hígado no contiene la enzima succinil-CoA:acetoacetat-CoA transferasa, por lo que no es capaz de utilizar sus propios cuerpos cetónicos.

  1. El β-hidroxibutirato se oxida por la β-hidroxibutirato deshidrogenasa a acetoacetato con la formación de NADH.
  2. El acetoacetato es activado por la succinil-CoA:acetoacetat-CoA transferasa; el donante de CoA es el succinil-CoA, que se convierte así en succinato, el cual se incorpora al ciclo de Krebs.
  3. El acetoacetil-CoA resultante se escinde por la tiolasa en dos moléculas de acetil-CoA.
  4. Cada molécula de acetil-CoA se oxida en el ciclo del ácido cítrico y la cadena de transporte de electrones acoplada.

Rendimiento energético

Cálculo de ATP en la oxidación completa de una molécula:

La activación del acetoacetato a expensas del succinil-CoA es energéticamente favorable para la célula, ya que el succinato obtenido se incorpora inmediatamente al funcionamiento del ciclo de Krebs.

Puntos clave

¿Algo no queda claro? Pregúntale a la IA

El tutor de IA ha leído el resumen de esta lección y te explicará el tema con palabras sencillas.

Respuesta generada por IA; compárela con el manual.

Temas adicionales de bioquímica: aquello que no entró en el bloque principal.

Mecanismo de lanzadera malato-aspartato, detoxificación de etanol y xenobióticos, catabolismo del hemo, efecto Bohr. En la plataforma encontrarás la conexión de estos temas con la clínica y un tutor de IA para un análisis profundo.

lanzadera malato · etanol · bilirrubina · efecto Bohr · xenobióticos
Guías metodológicas
599 ₽/mes · en bioquímica
Guías interactivas, exámenes y casos clínicos, repetición espaciada
Todo en la plataforma
3 600 ₽/mes · en bioquímica
Todo lo de «Guías» + videoclases y materiales de estudio
Máximo
5 400 ₽/mes · en bioquímica
Todo + IA para resúmenes, tutor de voz con IA 50 min al día, chuletas y Simulador Premium
Abrir demo reembolso en 7 días

«Llegué en cero en bioquímica y anatomía en noviembre. Esperaba aprobar como fuera. ¡Gracias a WhiteCoat Pro aprobé ambos exámenes!»

L Lera · SUSMU · Examen aprobado
Siguiente lección Síntesis de triacilgliceroles y glycerofosfolípidos: sustratos, rutas y enzimas

Resumen del tema en la guía de referencia

Definiciones, datos clave y preguntas de examen en una sola página.

Datos fiscales: ИП Aulov Aleksandr Andréievich · INN 772830395578 · OGRNIP 319774600307273 · SechenovUniverskill@yandex.ru · Oferta pública · Política de privacidad