Clase 12. Beta Oxidacion
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN
CRISTOBAL DE HUAMANGA
BETA OXIDACION DE ACIDOS GRASOS
Dr. Emilio RAMIREZ ROCA
El 50% de Energía requerida por el corazón, hígado, riñones y músculos viene de los lípidos.
Ácidos grasos: Son las principales moléculas energéticas de las grasas.
Moléculas ideales para reserva de energía a largo plazo.
Para usar la energía almacenada en los Ácidos grasos:
1° Se liberan los triglicéridos.
2° Se transportan de los tejidos periféricos hacia las mitocondrias para su catabolismo (b-oxidación) hasta Acetil CoA.
3° Continúa el metabolismo en el Ciclo de Krebs hasta degradarse por completo en CO2.
Para iniciar el proceso deben llevarse a las células donde se produce la b-oxidación: Corazón, hígado y músculo esquelético.
Hay 3 fuentes primarias de Ac. Grasos para este metabolismo:
1. De la dieta.
2. Sintetizados en el hígado: Se unen Ac. Grasos + glicerol.
3. Almacenados en adipocitos.
Knoop (1904) fue el primero plantear la ruta de oxidación Ac. grasos.
Usó por primera vez : marcadores metabólicos.
Su experimento: Fue administrar a perros Ácidos grasos con grupo fenil terminal.
Propuso: Oxidación era en forma escalonada,
liberación de los dos carbonos terminales,
es un proceso repetitivo.
OXIDACIÓN DE Ac. GRASOS
Ac. GRASO
CADENA PAR
CADENA IMPAR
Ac. FENILACETICO
Ac. BENZOICO
PRODUCTO
(Orina)
Leloir y Lehninguer (1940): El ATP activa el grupo carboxilo de los ac. grasos.
Lehninguer y Kennedy: Demuestran que el proceso es intramitocondrial.
Lynen, demostró: Activación de los ac. Grasos es dependiente del ATP y Hs-CoA y que los intermediarios son Acil-CoA.
En 1950 se conoce que la oxidación de los ac. grasos se da en 3 etapas:
Activación ácidos grasos,
Transporte a la matriz mitocondrial y
Beta oxidación.
METABOLISMO DE LOS LÍPIDOS
OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS
Transporte
Acil
Carnitina
Carnitina
Carnitina
CoA-SH MATRIZ
MEMBRANA
MITOCONDRIAL
INTERNA
2
3
4
Activación
Ácido
graso
Adenilato de
ácido graso
ATP
Acil
AMP
CoA
CoA-SH
1
1
1
1
Adenilación
Activación de CoA-SH
2 Transferencia carnitina
3 Transferencia a través de la
membrana interna
4 Reconjugación con CoA
Activación y transporte
Acil CoA
Beta-oxidación
Acil
FADH2
CoA
NADH
H2O
CoA-SH
Acetil CoA
Ciclo del ácido cítrico
Ciclo
de
Krebs
Cadena
transporte
electrónico
ATP
1
2
3
4
1
2
Deshidrogenación
Hidratación
3 Deshidrogenación
4 Fragmentación tiolítica
con producción de
Acetil CoA y un CoA
con 2 carbonos menos
que el original
Oxidación
OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS
Transporte
Acil
Carnitina
Carnitina
Carnitina
CoA-SH MATRIZ
MEMBRANA
MITOCONDRIAL
INTERNA
2
3
4
Activación
Ácido
graso
Adenilato de
ácido graso
ATP
Acil
AMP
CoA
CoA-SH
1
1
1
1
Adenilación
Activación de CoA-SH
2 Transferencia carnitina
3 Transferencia a través de la
membrana interna
4 Reconjugación con CoA
Activación y transporte
Acil CoA
Beta-oxidación
Acil
FADH2
CoA
NADH
H2O
CoA-SH
Acetil CoA
Ciclo del ácido cítrico
Ciclo
de
Krebs
Cadena
transporte
electrónico
ATP
1
2
3
4
1
2
Deshidrogenación
Hidratación
3 Deshidrogenación
4 Fragmentación tiolítica
con producción de
Acetil CoA y un CoA
con 2 carbonos menos
que el original
Oxidación
ACTIVACION: Formación de Acil~CoA
Es un proceso REVERSIBLE (ATP y Acil~CoA, moléculas alta energía)
Pero, va hacia la derecha por la PIROFOSFATASA; que hidroliza el
Pirofosfato
OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS
Transporte
Acil
Carnitina
Carnitina
Carnitina
CoA-SH MATRIZ
MEMBRANA
MITOCONDRIAL
INTERNA
2
3
4
Activación
Ácido
graso
Adenilato de
ácido graso
ATP
Acil
AMP
CoA
CoA-SH
1
1
1
1
Adenilación
Activación de CoA-SH
2 Transferencia carnitina
3 Transferencia a través de la
membrana interna
4 Reconjugación con CoA
Activación y transporte
Acil CoA
Beta-oxidación
Acil
FADH2
CoA
NADH
H2O
CoA-SH
Acetil CoA
Ciclo del ácido cítrico
Ciclo
de
Krebs
Cadena
transporte
electrónico
ATP
1
2
3
4
1
2
Deshidrogenación
Hidratación
3 Deshidrogenación
4 Fragmentación tiolítica
con producción de
Acetil CoA y un CoA
con 2 carbonos menos
que el original
Oxidación
TRANSPORTE Los ácidos grasos y los Acil~CoA de cadena larga son IMPERMEABLES a la membrana mitocondrial Interna. Requieren un sistema de transporte: CARNITINA.
Es un sistema de LANZADERA.
FINALIDAD: Regular la Beta Oxidación y la Síntesis Ácidos
Grasos.
Malonil~CoA fuerte inhibidor de la Carnitina Aciltransferasa I.
OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS
Transporte
Acil
Carnitina
Carnitina
Carnitina
CoA-SH MATRIZ
MEMBRANA
MITOCONDRIAL
INTERNA
2
3
4
Activación
Ácido
graso
Adenilato de
ácido graso
ATP
Acil
AMP
CoA
CoA-SH
1
1
1
1
Adenilación
Activación de CoA-SH
2 Transferencia carnitina
3 Transferencia a través de la
membrana interna
4 Reconjugación con CoA
Activación y transporte
Acil CoA
Beta-oxidación
Acil
FADH2
CoA
NADH
H2O
CoA-SH
Acetil CoA
Ciclo del ácido cítrico
Ciclo
de
Krebs
Cadena
transporte
electrónico
ATP
1
2
3
4
1
2
Deshidrogenación
Hidratación
3 Deshidrogenación
4 Fragmentación tiolítica
con producción de
Acetil CoA y un CoA
con 2 carbonos menos
que el original
Oxidación
Ruta cíclica Cada ciclo produce: Acetil~CoA, Acil~CoA, FADH2 y NADH+ + H+
En 4 Rxs enzimáticas: 1. Deshidrogenación 2. Hidratación 3. Deshidrogenación 4. Fragmentación tiolítica ADEMAS: 5. Oxidación FADH2
6. Oxidación NADH
BETA OXIDACION
PASO Nº 1: DESHIDROGENACION DEL Acil-CoA
FLAVOPROTEINA, USA FAD COMO GRUPO PROSTETICO
DOBLE ENLACE ENTRE C2 Y C3 SE FORMA ENOIL-CoA y FADH2; TRANSFIERE POTENCIAL REDOX CADENA RESPIRATORIA
PASO Nº 2: HIDRATACIÓN
Es una reacción
estereoespecífica
PASO Nº 3: DESHIDROGENACIÓN
Se forma -C=O en C3
Por este paso se denomina BETA OXIDACION Se forma NADH+ + H+ , que transfiere su potencial redox cadena respiratoria
ESPECIFICA PARA ESTEROEISOMERO L
PASO Nº 4: TIÓLISIS SE OBTIENE: ACETIL-CoA ACIL-CoA (-2 C) REACCION MUY EXERGONICA, DESPLAZA LA Rx HACIA DERECHA
β- OXIDACION DE ACIDOS GRASOS MONOINSATURADOS
Los Ac. Grasos insaturados de lípidos naturales: Cis
Por lo tanto: Enoil-CoA hidratasa NO ACTUA
El doble enlace tiene
una inadecuada:
posición (3, 4)
configuración (cis)
Interviene una
enzima auxiliar
Resuelto este inconveniente
continua normalmente la beta
oxidación
β-OXIDACION DE ACIDOS GRASOS POLIINSATURADOS
Actúan dos enzimas
auxiliares
Es dependiente del
NADPH+ + H+
BETA OXIDACION DE ACIDOS GRASOS DE NUMERO
IMPAR DE ATOMOS DE CARBONO
El último sustrato de la beta oxidación: Acil-CoA de cadena impar es el
PROPIONOL-CoA.
BETA OXIDACION PEROXISOMAL
Peroxisomas: Organelas presentes
en la mayoría células eucariotas.
Muy similares a los glioxisomas =
células vegetales.
Se lleva a cabo la beta oxidación
Diferencia:
Acil-CoA Deshidrogenasa ligada
FAD, transfiere los electrones
directamente al oxigeno, formando
H2O2 que es descompuesto por la
catalasa.
22
•En cada ciclo se pierden 2 átomos de C en forma de
Acetil-CoA.
•Para degradar completamente un AG de 16 C hacen
faltan 7 ciclos de β-Oxidación.
Nº de ciclos = (nº de C) – 1
2
•En cada ciclo se produce 1 molécula de
FADH2 y otra de NADH + H:
FADH2= 1,5 ATP
NADH + H= 2,5 ATP
•Cada Acetil-CoA en el C. Krebs = 10 ATP
BALANCE ENERGETICO
BALANCE ENERGÉTICO DEL ACIDO PALMITICO
PRODUCCIÓN DE ATP EN LA BETA- OXIDACIÓN
7 MOLÉCULAS DE FADH2 1.5 ATP X 7 = 10.5 ATP
7 MOLÉCULAS DE NADH 2.5 ATP X 7 = 17.5 ATP
SUBTOTAL 28 ATP
8 MOLECULAS ACETIL CoA 10ATP X 8 = 80 ATP
SUBTOTAL = 108 ATP
OXIDACIÓN DE PALMITATO A PALMITOIL CoA = - 2 ATP
TOTAL 106 ATP
•Los acetilos formados en la
b-OXIDACIÓN ingresan al
CICLO DE KREBS para su
oxidación total a CO2.
•Los NADH y FADH2
producidos en el CICLO DE
KREBS forman ATP en la
mitocondria
(FOSFORILACIÓN
OXIDATIVA)
REGULACIÓN DE UTILIZACIÓN DE SUSTRATO EN LA
OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS - Diferentes mecanismos reguladores evitan el gasto excesivo de
sustratos y energía.
- En el caso de la oxidación de los ácidos grasos, la célula posee
mecanismos que permiten activar ó inhibir distintas vías relacionadas a
fin de proveer las necesidades de la célula y no más, según los
diferentes estados metabólicos de la misma.
deshidrogenas
a
La entrada de
los AG a la
mitocondria
es la etapa
limitante de la
oxidación
REGULACIÓN DE UTILIZACIÓN DE SUSTRATO EN LA
OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS
Durante la combustión completa de
un AG se produce gran cantidad de
agua, que deriva de las reacciones
de fosforilación asociadas.
Así, los camellos obtienen agua por
degradación de sus reservas grasas.
El oso pardo hiberna por
períodos de 7 meses.
Mantiene su temperatura
corporal cercana a la normal.
Consume 6000 Kcal/día
durante la hibernación.
Como ejercicio, calcule:
1) El Número de moles de ATP que se producirán por la oxidación completa de
una molécula de ácido palmítico a CO2 y agua, asumiendo 2.5 ATP por par
de electrones transferidos desde el NADH al oxígeno, y 1.5 ATP por cada par
de electrones transferidos desde el FADH2 hasta el oxígeno.
2) El número de moles de agua producidos por la degradación completa de un
mol del triglicérido tripalmitoil glicerol.
3) Empleando el dato anterior, calcule el número de litros de agua que se
producen por la degradación total de 1Kg de tripalmitoil glicerol.
CONCLUSIONES
1.- La beta oxidación de los ácidos grasos es un proceso
catabólico interrelacionado con el Ciclo de Krebs.
2.- Es un proceso cíclico que se realiza en la matriz
mitocondrial, en 4 reacciones enzimáticas y se realiza
en 3 etapas: Activación, el Transporte y la Beta
oxidación.
3.- Tiene un alto rendimiento energético en comparación
con los carbohidratos.
G R A C I A S