Beta Oxidación de Ácidos Grasos

¿Qué es la beta-oxidación de ácidos grasos?

La beta-oxidación de ácidos grasos es una vía metabólica clave en la que los ácidos grasos de cadena larga son descompuestos para formar acetil-CoA, una molécula esencial que entra al ciclo de Krebs para producir energía en forma de ATP. Este proceso también genera NADH y FADH₂, los cuales alimentan la cadena de transporte de electrones para la producción de más ATP. La beta-oxidación ocurre en la matriz mitocondrial de las células y es vital cuando los niveles de glucosa son bajos, como en el ayuno o en períodos de actividad física intensa. (Berg et al., 2015; Baynes & Dominiczak, 2015).

¿Para qué sirve la beta-oxidación de ácidos grasos?

La beta-oxidación tiene como principal función generar energía a partir de los ácidos grasos. Este proceso permite la liberación de ATP, NADH y FADH₂, que son utilizados en la fosforilación oxidativa para producir energía que las células necesitan para sus funciones. Además de ser una fuente importante de energía en condiciones de ayuno o ejercicio, la beta-oxidación también juega un papel fundamental en el metabolismo de los lípidos y la regulación del equilibrio energético de la célula. (Rodwell, 2011; Champe & Harvey, 2004).

¿Dónde ocurre la beta-oxidación de ácidos grasos?

La beta-oxidación tiene lugar principalmente en la matriz mitocondrial, que es el lugar donde se encuentra la maquinaria enzimática necesaria para descomponer los ácidos grasos. Sin embargo, antes de que los ácidos grasos puedan ingresar a la mitocondria, deben ser activados en el citosol formando acil-CoA. Una vez activados, los ácidos grasos son transportados a través de la membrana mitocondrial externa en forma de un complejo con carnitina y luego se reactivan a acil-CoA dentro de la mitocondria. (Berg et al., 2015).

¿Cuáles son los pasos de la beta-oxidación de ácidos grasos?

La beta-oxidación consta de cuatro pasos enzimáticos repetidos que cada vez liberan una molécula de acetil-CoA, reduciendo la longitud de la cadena del ácido graso. Los pasos son los siguientes:
1. Activación del ácido graso:
El ácido graso es activado en el citosol al unirse a Coenzima A (CoA), formando acil-CoA. Este proceso requiere ATP y es catalizado por la enzima acil-CoA sintetasa (Berg et al., 2015).
2. Transporte de acil-CoA a la mitocondria:
El acil-CoA es transportado al interior de la mitocondria a través de un sistema de transportadores. El complejo acil-CoA se une a carnitina, formando acil-carnitina, que puede atravesar la membrana mitocondrial externa. Una vez dentro de la mitocondria, el grupo acilo se transfiere de nuevo a CoA. Este paso es catalizado por carnitina aciltransferasa I y II (Rodwell, 2011).
3. Reacciones enzimáticas de la beta-oxidación:
Una vez en la matriz mitocondrial, el acil-CoA pasa por una serie de reacciones enzimáticas que eliminan dos átomos de carbono a la vez:
• Deshidrogenación: El acil-CoA sufre una deshidrogenación catalizada por acil-CoA deshidrogenasa, produciendo FADH₂ (que se utilizará en la cadena de transporte de electrones).
• Hidratación: El doble enlace entre los carbonos α y β se hidrata en una reacción catalizada por enoyl-CoA hidratasa.
• Segunda deshidrogenación: El alcohol formado en el paso anterior es deshidrogenado por β-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa, produciendo NADH.
• Tiolisis: En el último paso, tiolasa rompe el enlace entre el carbono α y β, liberando acetil-CoA y dejando un acil-CoA de dos carbonos menos.
Este ciclo se repite hasta que la cadena del ácido graso se descompone completamente en unidades de acetil-CoA (Baynes & Dominiczak, 2015).
4. Finalización:
Al final del proceso, los ácidos grasos se convierten completamente en acetil-CoA, que entra al ciclo de Krebs para producir ATP. La cantidad total de ATP generada depende del número de carbonos del ácido graso original. (Rodwell, 2011).

¿Por qué es importante la beta-oxidación de ácidos grasos?

La beta-oxidación es un proceso clave para la producción de energía, especialmente cuando los niveles de glucosa son bajos. Es particularmente importante durante el ayuno, el ejercicio prolongado y en células con una alta demanda energética, como las del músculo esquelético y el corazón. Los ácidos grasos son una fuente mucho más eficiente de energía que la glucosa, ya que producen más moléculas de ATP por unidad de carbono.

Además, la beta-oxidación está directamente vinculada al metabolismo de los lípidos y al equilibrio energético de la célula, permitiendo la conversión de reservas lipídicas en energía útil. Este proceso también está involucrado en la regulación de niveles de insulina, ya que la liberación de energía mediante la beta-oxidación puede influir en la sensibilidad a la insulina, especialmente en el contexto de trastornos metabólicos como la diabetes tipo 2 (Baynes & Dominiczak, 2015; Berg et al., 2015).

Pasos:
1. Activación del ácido graso → Acil-CoA (citoplasma)
2. Transporte mitocondrial vía carnitina palmitoiltransferasa I (CPT I)
3. Serie de reacciones:
• Oxidación → FADH₂
• Hidratación
• Oxidación → NADH
• Tiolisis → Acetil-CoA

Se repite en espiral hasta degradar todo el ácido graso.

Productos por vuelta:
• 1 Acetil-CoA
• 1 NADH
• 1 FADH₂

Ejemplo: ácido palmítico (16C) produce:
• 8 acetil-CoA
• 7 NADH
• 7 FADH₂

Regulación / Inhibición:
• CPT-I inhibida por malonil-CoA (intermedio de síntesis de ácidos grasos)
• Activada en ayuno, inhibida en estado alimentado

Material de complemento, créditos al canal de YouTube:

Dr. Luca Merlini https://www.youtube.com/@DrLucaMerlini

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