Metabolismo de los lípidos. Los triacilgliceroles deben ser hidrolizados para liberar ácidos grasos y glicerol. Los triacilgliceroles exógenos (quilomicrones) y los endógenos (VLDL) son hidrolizados por la lipoproteína lipasa. Los ácidos grasos liberados penetran en la célula para su oxidación.

Metabolismo del glicerol: su utilización requiere fosforilación, por lo tanto puede ser usado solo por tejidos que posean gliceroquinasa. Se encuentra en hígado, riñon, intestino y glándula mamaria lactante. Convierte glicerol en glicerol-3-P. usa ATP.

Este es transformado en dihidroxiacetona-P por glicerofosfato deshidrogenasa, usa NAD. Esta es convertida en gliceraldehido-3-P por fosfotriosa isomerasa. Estas etapas son reversibles, esta vía permite que el glicerol siga hacia la glucolisis o hacia la gluconeogénesis.

Catabolismo de ácidos grasos. En muchos tejidos, en especial hepático, muscular, miocárdico, renal y adiposo, el principal proceso de degradación comprende la oxidación del carbono beta. Se realiza en la matriz mitocondrial. Pero antes de la oxidación deben cumplirse 2 etapas.

Activación de ácidos grasos. El acido graso se une a coenzima A mediante un enlace tioéster rico en energía. Cataliza la reacción la tioquinasa o acil-CoA sintetasa, junto a ATP. Se hidroliza ATP en AMP y pirofosfato inorgánico (PPi). El pirofosfato es hidrolizado por pirofosfatasa. La activación ocurre en el citosol, la oxidación en la mitocondria, la membrana es impermeable por lo tanto se requiere 1 transportador.

Transferencia de acil-CoA. El acilo de acil-CoA es transferido al compuesto carnitina o b-hidroxi-y-trimetilamoniobutirato, compuesto sintetizado en hígado y riñón a partir de lisina. Comprende 2 enzimas, carnitina aciltransferasa I ubicado en la porción externa de la membrana interna y carnitina ciltransferasa II ubicada en la cara hacia la matriz. Por la I el resto acilo se une por enlace tipo éster al hidroxilo del carbono b de la carnitina, este es transportado a través de la membrana y una vez dentro libera el acilo a CoA para regenerar acil-CoA. Cataliza la enzima II.En la membrana interna existe un contratransportador que ingresa acilcarnitina y expulsa carnitina.Los ácidos grasos de menos de 12 carbonos ingresan libremente sin realizar este ultimo paso.

B-oxidación: el acil-CoA sufre una serie de 4 reacciones que producen liberación de acetil-CoA y acortamiento en 2 carbonos de la cadena del acilo, el ciclo se repite cuantas veces sea necesario.

1) El acil-CoA pierde 2 H en posición a y b. cataliza acil-CoA deshidrogenasa, junto a FAD. Se forma un derivado acil-Coa a-b insaturado de configuración trans. Existen 3 isozimas deshidrogenasas que atacan ácidos grasos de cadena larga (<12), media (6 a 12) y corta (4 a 6).

2) Se agrega agua para saturar el doble enlace y formar b-hidroxiacil-CoA, es catalizada por enoil hidratasa. También llamada cromatasa.

3) El b-hidroxiacil-CoA sufre una nueva deshidrogenizacion en el carbono B para formar b-ceto-acil-CoA, cataliza la reacción la b-hidroxiacil-deshidrogenasa con NAD.

4) El b-ceto-aceil-CoA es escindido a nivel de la unión de los carbonos a y b por acción de tiolasa. Esta reacción requiere otra molécula de coenzima A. se forma acetil-CoA y acil-CoA con 2 C menos.

El ciclo se repite, y los acetatos activos liberados entran en el ciclo del acido cítrico. Si el acido graso es impar, la ultima vuelta da: acetil-Coa y propioni-CoA, este ultimo puede ingresar en la vía de la gluconeogénesis.

Otras vías. Los ácidos grasos de cadena muy larga son oxidados en los peroxisomas. El acil-CoA ingresa en los peroxisomas sin lanzadera de carnitina. Son sometidos a varios ciclos de oxidación y acortados, la secuencia termina en el octanoil-CoA. Los octanoilo y acetilo se eliminan de los peroxisomas en forma de octanoil carnitina y acetilcarnitina y son oxidados en la mitocondria. Se forma FADH2 que no cede sus equivalentes a la cadena respiratoria sino directo al O2 para formar H2O2. Este es convertido en agua y O2 por la catalasa peroxisomal. No hay formación de enlaces de alta energía.

Alfa y omega oxidación. La alfa consiste en la eliminación de un carbono a la vez del extremo carboxilo. Ha sido detectada en el tejido encefálico. La omega oxidación se inicia en el REL por las enzimas hidroxilasas interviniendo 1 citocromo P450. Ninguna de las dos necesita CoA ni producen enlaces de alta energía.

Oxidación de ácidos grasos insaturados. El proceso es similar, sin embargo los ácidos grasos insaturados tienen configuración cis en sus dobles enlaces y el intermediario de la b-oxidacion es de configuración trans (enoil-CoA). Una isomerasa interviene modificando la posición. En ácidos grasos poliinsaturados, el 3-hidroxiacil-CoA formado por la enoil hidratasa a dobles ligaduras cis, tiene configuración D que debe ser cambiada a L por 1 epimerasa.

Balance: hay 2 etapas (1 y 3) en las cuales se transfieren H, en la 1 a FAD en la 3 a NAD. Genera 2 y 3 ATP. 1 acido de 8 C genera 3 vueltas (5 x 3) y 15 ATP, y 4 acetil-CoA (cada 1 12 ATP 12 x 4 = 48 ATP) 48 + 15 – 2 de activación: 61 ATP x 7,3 kcal = 445,3 kcal.

La b-oxidacion alcanza un rendimiento de 40%.

Biosíntesis de ácidos grasos. Es llevada a cabo por 1 complejo multicatalitico localizado en hígado, riñón, cerebro, tejido adiposo, pulmón y glándula mamaria. El principal producto es palmitato, en glándula mamaria el principal es caprico. En la leche materna los ácidos grasos son de longitud media (6 a 10) ya que posee ventajas para la utilización por el lactante. Son captados sin formar quilomicrones y no necesitan del complejo carnitina para ingresar en la mitocondria.

La acetil-CoA deriva predominantemente de la descarboxilacion oxidativa del piruvato.

La síntesis se realiza en el citosol y el acetil-CoA en la mitocondria. La membrana es impermeable a esta última por lo que es necesario un sistema transportador, ya que la carnitina solo es apta para acilos de cadena larga.

Lanzadera de citrato. El acetil-CoA se condensa con oxaloacetato para formar citrato, cataliza la enzima citrato sintasa. Los niveles altos de ATP inhiben la isocitrato deshidrogenasa y por ende al ciclo de Krebs. El citrato atraviesa la membrana interna gracias al transportador de tricarboxilatos o al cotransportador citrato/malato.

En el citosol es escindido por citrato liasa que necesita coenzima A y ATP. Se regenera así acetil-CoA y oxaloacetato. El acetil-CoA se usa para la síntesis de acilos. El oxaloacetato no puede ingresar, es reducido a malato por la malato deshidrogenasa, luego el malato es descarboxilado a piruvato por enzima malica.

Una vez dentro de la mitocondria el piruvato es carboxilado para formar oxaloacetato y cerrar así el ciclo, cataliza la piruvato carboxilasa junto a biotina y ATP.

La primera etapa comprende 1 proceso de carboxilacion con bicarbonato como fuente de CO2, el acetil-CoA es convertido en malonil-CoA. Interviene acetil-CoA carboxilasa con biotina y ATP.

Acido graso sintasa. Formado por 2 subunidades idénticas que trabajan en conjunto. Cada subunidad esta formada por 7 enzimas y la porción transportadora de acilos. Pesa unos 250 kDa y está compuesta por 3 dominios globulares unidos por segmentos de cadena al azar.

1º dominio. Sitio de ingreso y condensación de sustratos. Contiene 3 enzimas: acetiltransferasa, maloniltransferasa y cetoacil sintasa. Esta ultima tiene 1 cisteína cuyo grupo –SH desempeña 1 papel importante.

2º dominio. Sitio de reducción. Contiene cetoacil reductasa, 3-hidroxiacil deshidratasa y enoil reductasa. Además este dominio contiene la proteína transportadora de acilos (PTA)

PTA: posee 4’fosfopanteteina como grupo prostético, formado por mercaptoetanolamina con su grupo –SH libre, acido pantotenico y 1 resto fosfato el cual se une a 1 resto serina de la proteína. La fosfopanteteina fija el acilo mediante enlace tioéster a su grupo –SH y actúa entonces como brazo móvil transportando el acilo de una enzima a la otra.

3º dominio. Sitio de liberación, contiene una tiolesterasa o deacilasa.

Ambas subunidades están dispuestas de forma que la cabeza de 1 enfrenta la cola de otra.

Proceso. Cataliza la adición sucesiva de unidades de 2 C. cada adición requiere malonil-CoA.

1. 1 molécula de acetil-CoA llega al dominio 1 y la acetiltransferasa une el resto acetilo a un grupo –SH en la enzima condensante. Se libera CoA-SH

2. El malonil-CoA ingresa por el mismo dominio y por accion de malonil transferasa el malonilo es transferido al grupo –SH de la fosfopanteteina de PTA en el dominio 2 de la subunidad vecina. El resto malonilo queda muy próximo al acetilo ligado a la enzima condensante de la otra unidad.

3. Del malonilo se separa 1 carboxilo como CO2, inmediatamente se une el acetilo al sitio que ocupaba el CO2. El acetilo se desprende de la enzima condensante, cuyo –SH queda libre. El CO2 liberado del malonilo es el mismo que ingresó en la carboxilacion inicial. La importancia de la carboxilacion y descarboxilacion es por que se libera la energía necesaria para la condensación de acilos. La unión del resto acetilo con malonilo es catalizada por 3-cetoacil-PTA sintasa. El cetoacil formado sigue unido a PTA que lo desplaza hacia la ultima enzima.

4. El acetoacetil-PTA recibe 2 H en reacción catalizada por cetoacil reductasa. Se forma asi 3-hidroxibutiril-PTA

5. Esta ultima pierde 1 molécula de agua en reacción catalizada por 3-hidroxiacil deshidratasa y se forma un acilo insaturado entre C2 y 3 (butenoil (delta2-PTA))

6. El compuesto anterior es reducido por enoil reductasa con NADP como donante. Se forma butiril-PTA

El resto de acilo de 4 C es transferido al –SH de la enzima condensante del lado opuesto. Se libera el grupo –SH de la fosfopanteteina en cual ingresa otro malonilo y se repite el ciclo hasta obtener un acilo de 16 C. la tiolesterasa produce la hidrolisis y liberación de palmitato que debe ser activado a acil-CoA antes de proseguir otra vía metabólica. La glándula mamaria contiene decanoil deacilasa que libera acilos de 10C. los equivalentes de reducción son obtenidos principalmente por la vía de la pentosa fosfato.

Elongación de ácidos grasos. Luego de la activación del acilo por la tioquinasa para formar palmitoil-CoA intervienen 2 sistemas. 1 microsomal ubicado en la faz citosolica del retículo endoplasmatico, el malonil-CoA provee los restos de 2 C y el NADPH los hidrógenos.

Otro sistema en mitocondrias utiliza acetil-CoA y NADH o NADPH como donantes de H. las etapas son similares a la síntesis pero la cadena no está unida a PTA.

Monoinsaturados: se forman por 1 sistema de transporte de electrones formado por la flavoproteina NADH-citocromo b5 reductasa, citocromo b5 y delta9 desaturasa. Los electrones son transferidos de NADH a FAD, de esta al Fe del citocromo b5 y luego a un Fe no heminico (Fe-S) de la desaturasa. Finalmente esta ultima interactua con O2 y acil-CoA saturado. Se forma una doble ligadura entre el C9 y el C10 y se liberan dos moléculas de agua.

Poliinsaturados: se forman agregando 1 ligadura al monoinsaturado, una de las particularidades es que no todos los organismos pueden agregar ligaduras en cualquier lugar. El ser humano posee además de delta9, delta 5 y 6 desaturasas, pero carece de aquellas para formar acido linoleico (omega 6) y linolenico (omega 3) por eso se los considera esenciales.

Biosíntesis de triacilgliceroles. Requiere la activación previa de glicerol y ácidos grasos a glicerol-3-P y acil-CoA. En ambos casos el proceso requiere ATP y la quinasa correspondiente. En hígado, intestino, glándula mamaria y riñón, la gliceroquinasa cataliza la activación de glicerol, en musculo proviene de dihidroxiacetona-P. catalizada por glicerofosfato deshidrogenasa.

Los ácidos grasos son activados por tioquinasa junto a ATP y CoA. El glicerol-3-P es esterificado en los hidroxilos de C 1 y 2 por 2 acilos transferidos desde acil-CoA para formar 1-2 diacilglicerol-P, también llamado acido fosfatidico. Reacción catalizada por glicerofosfato aciltransferasa.

El acido fosfatidico sufre hidrolisis por 1 fosfatasa (acido fosfatidico fofohidrolasa) y es convertido en 1,2-diacilglicerol. Una nueva molécula de acil-CoA transfiere otro acilo al diacilglicerol en enlace éster y se forma triacilglicerol. Reacción catalizada por diacilglicerol aciltransferasa. Todas las enzimas involucradas se encuentran en el retículo endoplasmatico liso.