Los ácidos grasos son una importante fuente de carbono y energía para la célula. ¿Cómo se denomina el proceso por el que se incorporan al ciclo de Krebs? Nombre y explique brevemente las diferentes fases en que se divide, y su localización intracelular. [1,25 puntos]
El proceso se denomina BETA-OXIDACIÓN, o hélice de Lynen. Recibe ese nombre porque el ataque oxidativo se produce sobre el carbono beta, el tercero de la cadena contando el carboxilo como primero, y se llama hélice o espiral porque no es un ciclo cerrado: cada vuelta devuelve una molécula más corta que la anterior, de manera que el proceso avanza en espiral hasta agotar la cadena.
Su producto es el acetil-CoA, y ese es precisamente el modo en que los ácidos grasos se incorporan al ciclo de Krebs: no entran como tales, sino troceados de dos en dos carbonos en forma de grupos acetilo.
El proceso se divide en tres fases con localizaciones distintas:
PRIMERA FASE: activación, en el CITOSOL, sobre la cara externa de la membrana mitocondrial externa. El ácido graso es poco reactivo, así que la enzima acil-CoA sintetasa lo une a una coenzima A formando un acil-CoA. Para ello hidroliza un ATP hasta AMP y pirofosfato, es decir, gasta el equivalente a dos enlaces de alta energía. Esta fase es imprescindible: sin ella el ácido graso no podría entrar en las reacciones siguientes.
SEGUNDA FASE: transporte al interior de la mitocondria, a través de la MEMBRANA MITOCONDRIAL INTERNA. El acil-CoA no la atraviesa por sí solo, de modo que su grupo acilo se transfiere a la carnitina; el complejo acil-carnitina cruza la membrana mediante una translocasa y, ya dentro, el acilo se devuelve a otra coenzima A de la matriz y la carnitina regresa. Es la llamada lanzadera de la carnitina, y su velocidad es el punto de control de todo el proceso: la célula regula cuánta grasa quema regulando esta entrada.
TERCERA FASE: la beta-oxidación propiamente dicha, en la MATRIZ MITOCONDRIAL. Es la espiral de cuatro reacciones que se repite:
Una primera oxidación, catalizada por la acil-CoA deshidrogenasa, que forma un doble enlace entre los carbonos alfa y beta y reduce un FAD a
.
Una hidratación, que añade agua a ese doble enlace y coloca un grupo hidroxilo en el carbono beta.
Una segunda oxidación, que convierte ese hidroxilo en grupo cetona y reduce un
a NADH.
Una tiólisis, en la que 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 rinde, por tanto, un acetil-CoA, un NADH y un
, y acorta la cadena en dos carbonos. Un ácido graso saturado de
carbonos da
acetilos tras
vueltas: el palmítico, de 16 carbonos, da 8 acetil-CoA en 7 vueltas.
A partir de ahí el destino es común al de los glúcidos: los acetil-CoA se condensan con el oxalacetato y se oxidan en el ciclo de Krebs, también en la matriz mitocondrial, y las coenzimas reducidas —tanto las de la espiral como las del ciclo— ceden sus electrones a la cadena de transporte de la membrana mitocondrial interna, donde la fosforilación oxidativa las convierte en ATP.