(Ciencias de Joseleg)(Biología)(Introducción y biología celular)(La respiración celular)(Introducción)(Generalidades de la respiración celular)(La betaoxidación de la grasa)(Introducción al ciclo de Krebs)(Reacciones del ciclo de Krebs 1, hasta GTP)(Reacciones del ciclo de Krebs 2, regeneración del oxaloacetato)( Coenzimas y membrana celular en la respiración celular)(Portadores de electrones en la cadena de transporte respiratoria)(La cadena de transporte de electrones respiratoria)(Fosforilación oxidativa)(El ejercicio y la respiración aeróbica)(Resumen)(Evolución)(¿Y por qué engordamos?)(Referencias bibliográficas)(Documento versión word)
Antes de iniciar el ciclo de Krebs vale la pena mencionar
otro ciclo que va a aportar muchas mayores cantidades del ingrediente base del
ciclo de Krebs, nos referimos al ciclo de betaoxidación de la grasa. De hecho,
en el músculo lo normal es que el piruvato generado por glucólisis siga la
fermentación láctica y luegi se regenera glucosa por medio de la
gluconeogénesis. El ciclo de Krebs para lo que nos interesa entonces dependerá
casi de manera exclusiva del ciclo de la betaoxidación de la grasa.
(YouTube) β-OXIDACIÓN
La glucólisis no es la única ruta metabólica que produce acetil-Coenzima A, existen otras, y en términos humanos una de las más importantes “no solo educativa, sino estéticamente” es la que involucra a los ácidos grasos, o simplemente grasas. De cierta forma este es el mecanismo en que el cuerpo “literalmente” quema las grasas para producir energía celular, es interesante como muchas veces es pasado por alto en los textos de biología básica. En cualquier caso, se debe recordar que un ácido graso no es más que un ácido carboxílico relativamente largo, por lo cual su característica primordial es tener una punta alifática muy grande que lo hace insoluble en agua y un grupo COOH en un extremo que es bastante reactivo. Los ácidos grasos pueden ser oxidados por diversas rutas, que pueden ser la alfa, la beta y la omega.
Figura 1. Ruta resumida de
la betaoxidación, la cual termina en la acetilcoenzima A.
La alfa oxidación se caracteriza por oxidar los ácidos grasos ramificados, los cuales son muy poco comunes dado que los triglicéridos, o portadores de grasa más comunes en la sangre portan siempre ácidos grasos no ramificados. Se puede dar tanto en el retículo endoplasmático como en la mitocondria. La omega oxidación es otra ruta de oxidación minoritaria de ácidos grasos es la ω-oxidación, que tiene lugar en el retículo endoplasmático de muchos tejidos; se produce una hidroxilación sobre el carbono metílico (–CH3) en el extremo de la molécula opuesto al grupo carboxilo (–COOH).
Utiliza el tipo de reacción de la oxidasa de función mixta y
requiere citocromo P450, 02 y NADPH. Luego, el ácido graso hidroxilado se oxida
en el citosol a un ácido dicarboxílico (un grupo carboxilo en cada extremo de
la molécula); este proceso se da principalmente en ácidos grasos de mediana
longitud. Para los ácidos grasos de cadena más larga se emplea la ruta de los
peroxisomas, los peroxisomas, que contienen enzimas similares, aunque no
idénticas, de los de la β-oxidación mitocondrial. Así, por ejemplo, en la
deshidrogenación inicial, se forma H2O2 que es eliminado por la catalasa. Los
peroxisomas tienen especificad para ácidos grasos de cadena más larga y a
menudo no degradan totalmente la molécula, por lo que una posible función de
este proceso sea el acortamiento de ácidos grasos de cadena larga hasta un
punto en que la mitocondria pueda completar su β-oxidación.
La oxidación beta de los ácidos grasos se denomina de este
modo porque corta la cadena en el enlace beta, es decir entre el segundo y
tercer carbono de un ácido carboxílico (contando desde el carbono del grupo
carboxilo”, el proceso libera en cada vuelta del ciclo 1 molécula de
acetilcoenzima A. Para llevar a cabo el resto de las reacciones de la
respiración aeróbica en caso de que no exista suficiente azúcar disponible en
el citoplasma. El ciclo consta de cuatro reacciones cíclicas y una reacción de
ingreso. La reacción de ingreso se caracteriza por la unión de la
acetilcoenzima A al extremo carboxilo del ácido graso “lo cual es bastante
obvio dado que es el extremo carboxilo la zona más reactiva de cualquier ácido
carboxílico”. La primera reacción es una oxidación por FAD para formar FADH2
el cual puede ser empleado posteriormente para impulsar otras reacciones o
preferentemente para impulsar la cadena de transporte de electrones.
La segunda reacción es una hidratación reversible en la que
se adiciona un grupo hidroxilo "o retirando un doble enlace en caso de que
el ácido carboxílico sea insaturado" en el carbono 3 de la cadena del
ácido carboxílico. Esta reacción es destacable, sin agua el equilibrio de la
reacción tendería al alargamiento de la molécula de grasa con la producción de
agua. Lo que en otras palabras indica que ¡sin agua no puede oxidarse la grasa!
La tercera reacción nuevamente es una oxidación por una coenzima, la NAD para
formar NADH la cual puede emplearse para impulsar la cadena de transporte de
electrones.
La cuarta reacción se denomina tiólisis, lo cual traduce a
rompimiento por azufre, en esta reacción un segundo acetilcoenzima A se
adiciona al tercer carbono que ahora se convierte en el primer carbono de un
nuevo ácido carboxílico con dos carbonos de menos. Dado que ya se tiene una
unión a la acetilcoenzima A la oxidación puede proseguir hasta formar
completamente acetilcoenzima A en caso de que hubiéramos tenido un ácido
carboxílico con número de carbonos par, o a la formación de un ácido
carboxílico de tres carbonos en caso de que se tuviera un ácido carboxílico de
cadena impar.
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