Catabolismo de lípidos

Los lípidos son un tipo de moléculas orgánicas que tienen un papel fundamental en la estructura y función de las células. Además de ser una importante fuente de energía, los lípidos también tienen funciones de almacenamiento, aislamiento térmico y protección de órganos vitales.

El catabolismo de lípidos es el proceso mediante el cual estas moléculas complejas se descomponen en sus componentes más simples para liberar energía utilizable. Los lípidos tienen un alto valor calórico, ya que la degradación de 1 gramo de grasa produce hasta 9 kcal, a diferencia de las 4 kcal que producen los glúcidos.

Los lípidos más comunes que se someten al catabolismo son los triglicéridos, que consisten en una molécula de glicerol unida a tres ácidos grasos. La degradación de los triglicéridos se produce en varias etapas y se lleva a cabo principalmente en el tejido adiposo y en el hígado.

Fases del catabolismo de lípidos

El catabolismo de lípidos pasa por distintas fases:

Lipólisis: rompiendo los lípidos

Mediante la lipólisis, las moléculas de triglicéridos se descomponen en.

• Ácidos grasos: La enzima lipasa se encarga de romper los enlaces tipo éster para obtener los ácidos grasos libres, y es activada por hormonas como la adrenalina y el glucagón.
• Glicerol. El glicerol se transforma en glicerol-3-fosfato, que luego se somete a la glucólisis para producir piruvato. El piruvato también ingresa al ciclo de Krebs y contribuye a la generación de energía.

Transporte de ácidos grasos

Los ácidos grasos liberados con la lipólisis tienen que ser transportados hasta las células que necesitan energía, por lo que se unen a albúmina, una proteína de la sangre, y son llevados hasta los tejidos.

ß-oxidación de los ácidos grasos: generando energía

La β-oxidación consiste en la degradación de los ácidos grasos para formar moléculas de acetil-CoA que pueden ser oxidadas posteriormente en el ciclo de Krebs y tiene lugar en la matriz mitocondrial y en los peroxisomas.

La beta oxidación (ß-oxidación) de los ácidos grasos libres que se han obtenido en el citoplasma, consiste en la oxidación del carbono ß del ácido graso mediante las siguientes reacciones:

Activación del ácido graso por el CoA

Como paso previo a la beta oxidación, se produce la activación de los ácidos grasos con CoA para formar acil-CoA. Esta activación se produce en el citosol, catalizada por la enzima acil-CoA sintetasa.:

R–COOH + ATP + CoASH →Acil-CoA sintetasa→ R–CO–SCoA + AMP + PP_i + H₂O

El ácido graso se une al coenzima A (CoA-SH), consumiendo dos enlaces de alta energía del ATP, generando Adenosina Monofosfato, difosfato inorgánico y agua.

Entrada a la matriz mitocondrial

El acil-CoA, para penetrar en la mitocondria, necesita unirse a un transportador, la carnitina, que le permite atravesar la membrana mitocondrial interna.

ß-oxidación de los ácidos grasos

Pisum (traducido al español por Alejandro Porto), CC0, via Wikimedia Commons

Una vez realizados los pasos previos, y ya en la matriz mitocondrial, se producen una serie de reacciones que conducen a la beta oxidación de los ácidos grasos, donde el carbono β se va oxidando y se producen fragmentos de dos átomos de carbono en forma de acetil-CoA:

• Oxidación por deshidrogenación del acil-CoA formándose un acil-CoA insaturado y una molécula reducida de FAD. La enzima acil-CoA deshidrogenasa cataliza la formación de un doble enlace entre C₂ (carbono α) y C₃ (carbono β).
• Hidratación del acil-CoA insaturado. Se hidrata el doble enlace entre los C₂ y C₃ produciéndose 3-hidroxiacilCoA.
• Oxidación por NAD+. El grupo hidroxilo del carbono 3 se transforma en un grupo cetónico, generándose un β-cetoacil-CoA y una molécula de NADH₂.
• Interacción del β-cetoacil-CoA con otra molécula de CoA, dando lugar a acetis-CoA y una acil-CoA, con dos carbonos menos que el que comenzó el ciclo.

En este proceso, los ácidos grasos se descomponen en unidades de dos carbonos y se generan moléculas de acetil-CoA. Estas moléculas ingresan al ciclo de Krebs, que es una serie de reacciones químicas que generan energía en forma de ATP.

Productos de la ß-oxidación de los ácidos grasos: acetil-CoA, NADH, y FADH₂.

Para un ácido graso saturado de 16 átomos de carbono el ciclo se repite 7 veces, y se forman 8 acetil-CoA, 7 NADH y 7 FADH₂. Si el ácido graso es de 12 átomos de carbono, el ciclo se repite 5 veces y en él se forman 6 acetil-CoA, 5 NADH y 5 FADH₂.

El rendimiento energético del ácido graso es mayor que el de la glucosa.