Del Desglose de ácidos grasos sirve para generar energía en las células y se lleva a cabo mediante lo que se conoce como oxidación beta. En el curso de la beta oxidación, se forma acetil-coenzima A, que se descompone en dióxido de carbono y agua o se retroalimenta al ciclo del ácido cítrico. Las alteraciones en la descomposición de los ácidos grasos pueden provocar enfermedades graves.
¿Qué es la degradación de ácidos grasos?
Además de la descomposición de la glucosa en el organismo, la descomposición de los ácidos grasos es un proceso metabólico importante para generar energía en la célula.
Los ácidos grasos se descomponen en las mitocondrias. La degradación tiene lugar a través de la llamada oxidación beta. El término "beta" se originó por el hecho de que la oxidación tiene lugar en el tercer átomo de carbono (átomo de carbono beta) de la molécula de ácido graso.
Al final de un ciclo de oxidación, dos átomos de carbono se separan en forma de ácido acético activado (acetilcoenzima A). Dado que la descomposición de un ácido graso requiere varios ciclos de oxidación, el proceso también se conocía anteriormente como la espiral de ácidos grasos.
La acetil coenzima se descompone aún más en las mitocondrias en cuerpos cetónicos o dióxido de carbono y agua. Cuando regresa al citoplasma desde la mitocondria, se retroalimenta al ciclo del ácido cítrico.
Se produce más energía en la descomposición de los ácidos grasos que en la quema de glucosa.
Función y tarea
La descomposición de los ácidos grasos tiene lugar en varios pasos de reacción y tiene lugar dentro de las mitocondrias. En primer lugar, las moléculas de ácidos grasos se encuentran en el citosol de la célula.
Son moléculas inertes que primero deben activarse para su degradación y transportarse a las mitocondrias. Para activar el ácido graso, la coenzima A se transfiere con la formación de acil-CoA. Primero, el ATP se divide en pirofosfato y AMP. A continuación, se usa AMP para formar acil AMP (acil adenilato).
Una vez que se ha separado el AMP, el ácido graso puede esterificarse con coenzima A para formar acil-CoA. Luego, con la ayuda de la enzima carnitina aciltransferasa I, la carnitina se transfiere al ácido graso activado.
Este complejo es transportado a una mitocondria (matriz mitocondrial) por el transportador de carnitina-acilcarnitina (CACT). Allí, la carnitina se separa de nuevo y la coenzima A se transfiere de nuevo. La carnitina se canaliza fuera de la matriz y la acil-CoA está disponible en la mitocondria para la oxidación beta real.
La oxidación beta real tiene lugar en cuatro pasos de reacción. Los pasos de oxidación clásicos tienen lugar con ácidos grasos saturados de número par. Si se descomponen ácidos grasos de número impar o insaturados, la molécula de partida debe prepararse primero para la oxidación beta mediante reacciones adicionales.
La acil-CoA de los ácidos grasos saturados pares se oxida en una primera etapa de reacción con la ayuda de la enzima acil-CoA deshidrogenasa. Esto crea un doble enlace entre el segundo y tercer átomo de carbono en la posición trans. Además, FAD se convierte en FADH2.
Normalmente, los dobles enlaces de los ácidos grasos insaturados están en la posición cis, pero el siguiente paso en la reacción de degradación de los ácidos grasos solo puede tener lugar con un doble enlace en la posición trans.
En un segundo paso de reacción, la enzima enoil-CoA hidratasa agrega una molécula de agua al átomo de carbono beta para formar un grupo hidroxilo. La llamada L-3-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa luego oxida el átomo de carbono beta a un grupo ceto. Se forma 3-cetoacil-CoA.
En el último paso de reacción, la coenzima A adicional se une al átomo de carbono beta. La acetil-CoA (ácido acético activado) se separa y queda una acil-CoA que es dos átomos de carbono más corta. Esta molécula residual más corta pasa por el siguiente ciclo de reacción hasta una posterior escisión de acetil-CoA.
El proceso continúa hasta que toda la molécula se descompone en ácido acético activado. El proceso inverso a la oxidación beta también sería teóricamente posible, pero no tiene lugar en la naturaleza.
Existe un mecanismo de reacción diferente para la síntesis de ácidos grasos. En la mitocondria, la acetil-CoA se descompone aún más en dióxido de carbono y agua o en cuerpos cetónicos con la liberación de energía. En el caso de los ácidos grasos impares, al final queda propionil-CoA con tres átomos de carbono. Esta molécula se descompone de una manera diferente.
Cuando los ácidos grasos insaturados se descomponen, los dobles enlaces se convierten de configuraciones cis a trans mediante isomerasas específicas.
Enfermedades y dolencias
Los trastornos de degradación de ácidos grasos son raros, pero pueden provocar problemas de salud graves. Casi siempre, se trata de enfermedades genéticas.
Existe una mutación genética correspondiente para casi todas las enzimas relevantes involucradas en la descomposición de los ácidos grasos. Por ejemplo, una deficiencia en la enzima MCAD surge de una mutación genética que se hereda de manera autosómica recesiva. MCAD es responsable de descomponer los ácidos grasos de cadena media. Los síntomas incluyen hipoglucemia (bajo nivel de azúcar en sangre), convulsiones y condiciones comatosas frecuentes. Dado que los ácidos grasos no se pueden utilizar para generar energía aquí, se queman niveles elevados de glucosa. Esto conduce a hipoglucemia y riesgo de coma.
Dado que el cuerpo siempre debe recibir glucosa para la producción de energía, no debe haber abstinencia alimentaria a largo plazo. Si es necesario, se debe administrar una perfusión de glucosa en dosis altas en una crisis aguda.
Además, todas las miopatías son características de los trastornos de degradación de los ácidos grasos mitocondriales. Esto conduce a debilidad muscular, trastornos del metabolismo hepático y condiciones hipoglucémicas. Hasta el 70 por ciento de los afectados quedan ciegos a lo largo de sus vidas.
También se producen enfermedades graves cuando se altera la degradación de ácidos grasos excesivamente largos. Estos ácidos grasos de cadena muy larga no se descomponen en las mitocondrias sino en los peroxisomas. Aquí la enzima ALDP es responsable de la introducción en los peroxisomas. Sin embargo, cuando el ALDP es defectuoso, las moléculas largas de ácidos grasos se acumulan en el citoplasma y, por lo tanto, provocan graves trastornos metabólicos. También se atacan las células nerviosas y la sustancia blanca del cerebro. Este tipo de trastorno de degradación de ácidos grasos conduce a síntomas neurológicos como trastornos del equilibrio, entumecimiento, calambres y glándulas suprarrenales hipoactivas.
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