Ejercicio resuelto de Metabolismo celular · Biología · 2024

a) ¿En qué compartimento celular tiene lugar la β-oxidación? ¿Cuántas veces se repite este proceso para la degradación completa de un ácido graso saturado de 12 átomos de carbono y, cuáles y cuántas moléculas se generan? (0,8)

b) ¿En qué compartimento celular tiene lugar el ciclo de Krebs? Indicar cuáles y cuántas moléculas se forman por cada acetil-CoA que entra en este ciclo. Explicar si el acetil-CoA que entra en este ciclo puede provenir de la degradación de glucosa. (1,2)

$\textbf{a) ¿En qué compartimento celular tiene lugar la }\boldsymbol{\beta}\textbf{-oxidación? ¿Cuántas veces se repite este proceso para la degradación completa de un ácido graso saturado de 12 átomos de carbono y, cuáles y cuántas moléculas se generan? (0,8)}$

La beta-oxidación tiene lugar en la matriz mitocondrial; los ácidos grasos de cadena muy larga empiezan a acortarse antes en los peroxisomas. El ácido graso se activa en el citosol uniéndose a la coenzima A y entra en la matriz mediante la lanzadera de la carnitina.

Cada vuelta de la hélice de Lynen separa dos átomos de carbono del extremo carboxilo, de modo que un ácido graso de 12 carbonos se parte en 6 acetil-CoA y para ello hacen falta 5 vueltas: la última vuelta produce dos acetilos de golpe.

$\text{acetil-CoA} = \dfrac{12}{2} = 6 \qquad \text{vueltas} = \dfrac{12}{2} - 1 = 5$

Como en cada vuelta se genera un $FADH_2$ y un NADH, el balance completo es: 6 acetil-CoA, 5 $FADH_2$ y 5 NADH.

$\textbf{b) ¿En qué compartimento celular tiene lugar el ciclo de Krebs? Indicar cuáles y cuántas moléculas se forman por cada acetil-CoA que entra en este ciclo. Explicar si el acetil-CoA que entra en este ciclo puede provenir de la degradación de glucosa. (1,2)}$

El ciclo de Krebs tiene lugar también en la matriz mitocondrial, igual que la beta-oxidación, lo que explica que los dos procesos se acoplen sin necesidad de transportar nada.

Por cada acetil-CoA que entra en el ciclo, es decir, en cada vuelta, se forman: 2 moléculas de $CO_2$, que se desprenden en las dos descarboxilaciones; 3 NADH; 1 $FADH_2$; y 1 GTP, equivalente a un ATP, obtenido por fosforilación a nivel de sustrato.

Sí, el acetil-CoA puede provenir de la degradación de la glucosa, y de hecho ese es su origen más frecuente. El camino es este: la glucosa se degrada en el citosol por la glucólisis hasta dar dos moléculas de ácido pirúvico; el piruvato entra en la mitocondria y allí el complejo de la piruvato deshidrogenasa lo transforma en acetil-CoA mediante una descarboxilación oxidativa, en la que se desprende $CO_2$ y se reduce un $NAD^{+}$. Ese acetil-CoA es idéntico al que procede de los ácidos grasos, y entra en el ciclo exactamente igual. Es el punto donde convergen el catabolismo de los glúcidos, el de los lípidos y el de buena parte de los aminoácidos.