Ejercicio resuelto de Respiración celular · Biología · 2025

En la asimilación catabólica de las grasas, el último paso consiste en la β-oxidación de los ácidos grasos. Explique el proceso anterior y escriba la reacción global de la β-oxidación del ácido palmítico cuya fórmula química es $\text{CH}_3\text{-}(\text{CH}_2)_{14}\text{-COOH}$. No es necesario aportar el balance energético global. [1,25 puntos]

$\textbf{En la asimilación catabólica de las grasas, el último paso consiste en la }\boldsymbol{\beta}\textbf{-oxidación de los ácidos grasos. Explique el proceso anterior y escriba la reacción global de la }\boldsymbol{\beta}\textbf{-oxidación del ácido palmítico.}$

La beta-oxidación es la ruta que degrada los ácidos grasos a acetil-CoA, y ocurre en la matriz mitocondrial. Recibe ese nombre porque la oxidación se produce sobre el carbono beta, el tercero de la cadena contando el carboxilo como primero.

Antes de que la ruta pueda empezar hacen falta dos operaciones previas. La primera es la activación del ácido graso en el citosol: la acil-CoA sintetasa lo une a una coenzima A para dar acil-CoA, gastando un ATP que se hidroliza hasta AMP y pirofosfato, es decir, el equivalente a dos enlaces de alta energía. La segunda es su entrada en la mitocondria a través de la lanzadera de la carnitina, porque el acil-CoA no atraviesa por sí solo la membrana mitocondrial interna: el grupo acilo se transfiere a la carnitina, el complejo cruza mediante una translocasa y en la matriz se devuelve a otra coenzima A.

Ya en la matriz, la beta-oxidación consiste en una espiral de cuatro reacciones que se repite tantas veces como haga falta:

Oxidación. La acil-CoA deshidrogenasa forma un doble enlace entre los carbonos alfa y beta, y reduce un FAD a $\text{FADH}_2$.

Hidratación. Se añade una molécula de agua al doble enlace, quedando un grupo hidroxilo en el carbono beta.

Segunda oxidación. Ese hidroxilo se oxida a grupo cetona, reduciendo un $\text{NAD}^+$ a NADH.

Tiólisis. Una coenzima A rompe el enlace entre los carbonos alfa y beta, se libera una molécula de acetil-CoA y queda un acil-CoA con dos carbonos menos, que vuelve a entrar en la espiral.

Cada vuelta acorta, por tanto, la cadena en dos carbonos y rinde un acetil-CoA, un NADH y un $\text{FADH}_2$. Los acetil-CoA se incorporan al ciclo de Krebs y las coenzimas reducidas ceden sus electrones a la cadena respiratoria.

El ácido palmítico, $\text{CH}_3\text{-}(\text{CH}_2)_{14}\text{-COOH}$, tiene 16 carbonos, así que da 8 moléculas de acetil-CoA y para ello necesita 7 vueltas de la espiral: la última tiólisis parte una molécula de cuatro carbonos en dos acetilos, de modo que hacen falta una vuelta menos que la mitad de los carbonos. La reacción global, partiendo del palmitoil-CoA ya activado y dentro de la mitocondria, es:

$\text{Palmitoil-CoA} + 7\,\text{CoA} + 7\,\text{FAD} + 7\,\text{NAD}^+ + 7\,\text{H}_2\text{O} \longrightarrow 8\,\text{acetil-CoA} + 7\,\text{FADH}_2 + 7\,\text{NADH} + 7\,\text{H}^+$

Si se prefiere escribirla desde el ácido graso libre, hay que incluir la activación previa:

$\text{Palmitato} + \text{ATP} + 8\,\text{CoA} + 7\,\text{FAD} + 7\,\text{NAD}^+ + 7\,\text{H}_2\text{O} \longrightarrow 8\,\text{acetil-CoA} + \text{AMP} + 2\,\text{P}_i + 7\,\text{FADH}_2 + 7\,\text{NADH} + 7\,\text{H}^+$

Como indica el enunciado, no se pide el balance energético global; baste decir que los ocho acetilos y las catorce coenzimas reducidas hacen del palmítico un combustible mucho más rentable que la glucosa.