ß-oxidación mitocondrial de ácidos grasos saturados de cadena par

La ß-oxidación es un proceso del metabolismo aerobio; se trata de una ruta catabólica espiral en la que cada vez que se repite una secuencia de cuatro reacciones (oxidación, hidratación, oxidación y tiólisis) la cadena del ácido grasose acorta en dos átomos de carbono, que salen en forma de acetil-coA.

En los acil graso-CoA (ver formación) solo hay un átomo de oxígeno pero cada molécula de acetil-CoA tiene un grupo carbonilo (-CO-) por eso en cada serie de reacciones de la ß-oxidación se irá introduciendo un átomo de oxígeno. El nombre del proceso se debe, precisamente, a que la introducción del oxígeno tiene lugar en el carbono ß (3 en la nomenclatura actual) del ácido graso ya que tradicionalmente se ha denominado carbono α al adyacente al grupo carboxilo (ver "Nomenclatura omega de los ácidos grasos").

Las cuatro reacciones de la ß-oxidación son:

1. Oxidación del acil graso-CoA a transΔ²-enoil-CoA (nombre genérico para un ácido graso activado con un doble enlace en transen posición 2) por acción de una acil-CoA deshidrogenasa, una flavoenzima cuyo FAD se reduce a FADH₂.
2. Hidratación por incorporación de una molécula de agua al doble enlace entre los carbonos 2 y 3 catalizada por la enoil-CoA hidratasa (que solo actúa sobre dobles enlaces trans) para dar L-3-hidroxiacil-CoA.
3. Oxidación catalizada por la hidroxiacil-CoA deshidrogenasa, con NAD⁺ como coenzima, que transforma el grupo hidroxilo en carbonilo y produce 3-cetoacil-CoA y NADH + H⁺.
4. Tiólisis entre los carbonos α y ß, catalizada por la tiolasa, que libera una molécula de acetil-CoA al tiempo que la entrada de coenzima A permite que se forme un acil graso-CoA con dos carbonos menos que el de partida.

(Ver reacciones)

El acil graso-CoA generado tras estas cuatro reacciones repetirá el proceso que tendrá lugar las veces necesarias para que al final todos los carbonos del ácido graso de partida salgan en forma de acetil-CoA.

Las moléculas de acetil-CoA generadas pueden proseguir el metabolismo oxidativo entrando al ciclo de Krebs.

FADH₂ y NADH + H⁺ cederán los electrones recogidos en la oxidación del ácido graso a la cadena de transporte electrónico mitocondrial.

Beta oxidación

La beta oxidación (β-oxidación) es un proceso catabólico de los ácidos grasos en el cual sufren remoción, mediante la oxidación, de un par de átomos de carbono sucesivamente en cada ciclo del proceso, hasta que el ácido graso se descompone por completo en forma de moléculas acetil-CoA, que serán posteriormente oxidados en la mitocondriapara generar energía química en forma de (ATP). La β-oxidación de ácidos grasos consta de cuatro reacciones recurrentes.

El resultado de dichas reacciones son unidades de dos carbonos en forma de acetil-CoA, molécula que pueden ingresar en el ciclo de Krebs, y coenzimas reducidos (NADH y FADH₂) que pueden ingresar en la cadena respiratoria.

No obstante, antes de que produzca la oxidación, los ácidos grasos deben activarse con coenzima A y atravesar lamembrana mitocondrial interna, que es impermeable a ellos.

Oxidación por FAD[editar]

El primer paso es la oxidación del ácido graso activado (acil-CoA graso) por FAD. La enzima acil-CoA-deshidrogenasa, una flavoproteína que tiene el coenzima FAD unido covalentemente, cataliza la formación de un doble enlace entre C-2 y C-3. Los productos finales son FADH₂ y un acil-CoA-betainsaturado (trans-Δ²-enoil-CoA) ya que el carbono beta del ácido graso se une con un doble enlace al perder dos hidrógenos (que son ganados por el FAD).

Hidratación[editar]

El siguiente paso es la hidratación (adición de una molécula de agua) del doble enlace trans entre C-2 y C-3. Esta reacción es catalizada por enoil-CoA hidratasa y se obtiene un betahidroxiacil-CoA (L-3-hidroxiacil CoA); es una reacción estereospecífica, formándose exclusivamente el isómero L.

Oxidación por NAD⁺[editar]

El tercer paso es la oxidación de L-3-hidroxiacil CoA por el NAD, catalizada por la L-3-hidroxiacil CoA deshidrogenasa. Esto convierte el grupo hidroxilo del carbono β en un grupo cetónico(lo satura). El producto final es 3-cetoacil-CoA con lo que el carbono βbeta ya ha sido oxidado y está preparado para la escisión.

Tiólisis[editar]

El paso final para la rotura del cetoacil-CoA entre C-2 y C-3 por el grupo tiol de otra molécula de CoA. Esta reacción es catalizada por β-cetotiolasa y da lugar a una molécula de acetil CoA y un acil CoA con dos carbonos menos.

Estas cuatro reacciones continúan hasta que la escición completa de la molécula en unidades de acetil CoA. Por cada ciclo, se forma una molécula de FADH₂, una de NADH y una de acetil CoA.

Esto supone una visión de un ciclo en espiral ya que repite los mismos pasos pero con diferentes sustancias procedentes del ciclo anterior. Por ello se le llamahélice de Lynen.

Los ácidos grasos de un número impar de carbonos siguen las mismas vías, esto es, ciclos de deshidrogenación, hidratación, deshidrogenación y lisis. Sin embargo, en el último paso del ciclo, se forma una molécula de propionil-CoA (3C), potencialmente gluconeogénico, a diferencia de los acetil-CoA (el Acetil-CoA que ingrese en el ciclo de los ácidos tricarboxílicos es completamente oxidado a 2 moléculas de anhídrido carbónico)

Rendimiento energético[editar]

Dado que durante la β-oxidación la cadena de carbonos de los ácidos grasos se rompe en unidades de dos carbonos (unidas al coenzima A) y que cada rotura produce una molécula de FADH₂ y una molécula de NADH + H⁺, es fácil calcular las moléculas de ATP generadas en la oxidación completa de un ácido graso. FADH₂ y NADH van a la cadena respiratoria y los acetil-CoA ingresan en el ciclo de Krebs donde generan GTP y más moléculas de FADH₂ y NADH. Si tomamos como ejemplo el ácido palmítico, ácido graso saturado de 16 carbonos, el rendimiento energético es el siguiente:

Rendimiento de la beta oxidación del ácido palmítico (16 C)
Molécula	Número	Equivalencia de moléculas de ATP [cita requerida]	Ciclo metabólico	Total ATP
NADH	7	2.5	cadena respiratoria	17,5
FADH2	7	1.5	cadena respiratoria	10,5
acetil-CoA	8	10	ciclo de Krebs	80
Activación del ácido graso				-2
Total				106