La degradación de los ácidos grasos es el proceso en el cual los ácidos grasos se descomponen en sus metabolitos, generando finalmente acetil-CoA , la molécula de entrada para el ciclo del ácido cítrico , la principal fuente de energía de los organismos vivos, incluidas las bacterias y los animales. [1] [2] Incluye tres pasos principales:
Inicialmente, en el proceso de degradación, los ácidos grasos se almacenan en los adipocitos . La descomposición de esta grasa se conoce como lipólisis . Los productos de la lipólisis, los ácidos grasos libres , se liberan en el torrente sanguíneo y circulan por todo el cuerpo. Durante la descomposición de los triacilglicéridos en ácidos grasos, más del 75% de los ácidos grasos se convierten nuevamente en triacilglicerol, un mecanismo natural para conservar energía, incluso en casos de inanición y ejercicio.
Los ácidos grasos deben activarse antes de poder ser transportados a las mitocondrias , donde se produce la oxidación de los mismos . Este proceso se produce en dos pasos y está catalizado por la enzima acil-CoA sintetasa grasa .
La enzima cataliza primero el ataque nucleofílico sobre el α-fosfato del ATP para formar pirofosfato y una cadena de acilo unida al AMP . El siguiente paso es la formación de un enlace tioéster activado entre la cadena de acilo graso y la coenzima A.
La ecuación balanceada para lo anterior es:
RCOO − + CoASH + ATP → RCO-SCoA + AMP + PP i
Esta reacción de dos pasos es libremente reversible y su equilibrio se encuentra cerca de 1. Para impulsar la reacción, se la acopla a una reacción de hidrólisis fuertemente exergónica: la enzima pirofosfatasa inorgánica escinde el pirofosfato liberado del ATP en dos iones de fosfato, consumiendo una molécula de agua en el proceso. Por lo tanto, la reacción neta se convierte en:
RCOO − + CoASH + ATP → RCO-SCoA+ AMP + 2P i
La membrana mitocondrial interna es impermeable a los ácidos grasos y un sistema transportador de carnitina especializado opera para transportar los ácidos grasos activados desde el citosol a las mitocondrias.
Una vez activado, el acil CoA se transporta a la matriz mitocondrial . Esto ocurre a través de una serie de pasos similares:
La carnitina aciltransferasa I sufre una inhibición alostérica como resultado del malonil-CoA , un intermediario en la biosíntesis de ácidos grasos, para evitar un ciclo inútil entre la beta-oxidación y la síntesis de ácidos grasos .
La oxidación mitocondrial de los ácidos grasos se produce en tres pasos principales:
Después de la activación por ATP, una vez dentro de la mitocondria, la β-oxidación de un ácido graso ocurre a través de cuatro pasos recurrentes:
El producto final de la β-oxidación de un ácido graso de número par es el acetil-CoA , la molécula de entrada al ciclo del ácido cítrico . [3] Si el ácido graso es una cadena de número impar, el producto final de la β-oxidación será el propionil-CoA. Este propionil-CoA se convertirá en el intermediario metilmalonil-CoA y, finalmente, en succinil-CoA, que también entra en el ciclo del TCA.