La degradación de los ácidos grasos es el proceso en el que los ácidos grasos se descomponen en sus metabolitos, generando finalmente acetil-CoA , la molécula de entrada para el ciclo del ácido cítrico , el principal aporte energético de los animales. Incluye tres pasos principales:
- Lipólisis y liberación del tejido adiposo.
- Activación y transporte a la mitocondria
- β-oxidación
Lipólisis y liberación
Inicialmente en el proceso de degradación, los ácidos grasos se almacenan en las células grasas ( adipocitos ). La descomposición de esta grasa se conoce como lipólisis . Los productos de la lipólisis, los ácidos grasos libres , se liberan en el torrente sanguíneo y circulan por todo el cuerpo. Durante la descomposición de los triacilgliceroles en ácidos grasos, más del 75% de los ácidos grasos se vuelven a convertir en triacilglicerol, un mecanismo natural para conservar energía, incluso en casos de inanición y ejercicio.
Activación y transporte a la mitocondria
Los ácidos grasos deben activarse antes de que puedan ser transportados a las mitocondrias , donde se produce la oxidación de los ácidos grasos . Este proceso ocurre en dos pasos catalizados por la enzima grasa acil-CoA sintetasa .
Formación de un enlace tioéster activado
La enzima cataliza primero el ataque nucleofílico sobre el α-fosfato de ATP para formar pirofosfato y una cadena de acilo unida al AMP . El siguiente paso es la formación de una activa tioéster unión entre la cadena de acilo graso y la coenzima A .
La ecuación balanceada para lo anterior es:
RCOO - + CoASH + ATP → RCO-SCoA + AMP + PP i
Esta reacción de dos pasos es libremente reversible y su equilibrio se encuentra cerca de 1. Para impulsar la reacción, la reacción se acopla a una reacción de hidrólisis fuertemente exergónica: la enzima inorgánica la pirofosfatasa escinde el pirofosfato liberado del ATP en dos iones fosfato, consumiendo una molécula de agua en el proceso. Por lo tanto, la reacción neta se convierte en:
RCOO - + CoASH + ATP → RCO-SCoA + AMP + 2P i
Transporte a la matriz mitocondrial
La membrana mitocondrial interna es impermeable a los ácidos grasos y un sistema portador de carnitina especializado opera para transportar los ácidos grasos activados del citosol a las mitocondrias.
Una vez activado, el acil CoA se transporta a la matriz mitocondrial . Esto ocurre mediante una serie de pasos similares:
- La acil CoA se conjuga con la carnitina por la carnitina aciltransferasa I (palmitoiltransferasa) I ubicada en la membrana mitocondrial externa
- La acil carnitina se transporta al interior mediante un translocase
- La acil carnitina (como la palmitoilcarnitina ) se convierte en acil CoA por la carnitina aciltransferasa (palmitoiltransferasa) II ubicada en la membrana mitocondrial interna. La carnitina liberada vuelve al citosol.
Es importante señalar que la carnitina aciltransferasa I sufre una inhibición alostérica como resultado de la malonil-CoA , un intermedio en la biosíntesis de ácidos grasos, con el fin de prevenir el ciclo inútil entre la beta-oxidación y la síntesis de ácidos grasos .
La oxidación mitocondrial de ácidos grasos tiene lugar en tres pasos principales:
- La β-oxidación ocurre para convertir los ácidos grasos en unidades de acetil-CoA de 2 carbonos.
- La acetil-CoA entra en el ciclo de TCA para generar NADH reducido y FADH 2 reducido .
- Los cofactores reducidos NADH y FADH 2 participan en la cadena de transporte de electrones en las mitocondrias para producir ATP. No hay participación directa del ácido graso.
β-oxidación
Después de la activación por ATP, una vez dentro de las mitocondrias, la β-oxidación de los ácidos grasos ocurre a través de cuatro pasos recurrentes:
El producto final de la β-oxidación de un ácido graso de número par es acetil-CoA , la molécula de entrada para el ciclo del ácido cítrico . Si el ácido graso es una cadena impar, el producto final de la β-oxidación será propionil-CoA. Esta propionil-CoA se convertirá en metilmalonil-CoA intermedio y eventualmente succinil-CoA, que también entra en el ciclo de TCA.