9. Metabolismo y salud

Para comprender qué ocurre en nuestro organismo cuando ingresan los nutrientes contenidos en los alimentos, podemos organizar el catabolismo en tres etapas, que se muestran en G.9.3. Las reacciones que ocurren en este proceso permiten obtener la energía contenida en los alimentos en forma de ATP, dando además como resultado CO₂, H₂O y productos de deshecho.

Como podemos observar, el metabolismo de los hidratos de carbono representa la columna vertebral del catabolismo. La oxidación completa de la glucosa es la vía de entrada para el empleo de las otras sustancias combustibles (lípidos y proteínas). De esta forma, para comprender el destino de los nutrientes de la dieta es conveniente comenzar por analizar las rutas metabólicas de los glúcidos.

Etapa I. Obtención de las unidades formadoras de los macronutrientes de la dieta

Los nutrientes provenientes de la dieta deben ser digeridos a sus unidades formadoras para poder ser asimilados y utilizados para la obtención de energía y síntesis de nuevos compuestos. De esta forma, en el sistema digestivo los hidratos de carbono se digieren a monosacáridos, las proteínas a aminoácidos y péptidos y los triglicéridos a ácidos grasos. En esta sección analizaremos cuáles son las reacciones involucradas en este proceso para cada uno de los macronutrientes.

Hidratos de carbono

Los hidratos de carbono son las moléculas alimentarias más abundantes en la naturaleza, constituyen aproximadamente el 75% del peso seco de todas las plantas, granos, verduras, hortalizas y frutas consumidas por el hombre. Estos nutrientes son fundamentales para la dieta humana y representan, en general, más del 50% de las calorías necesarias para el correcto funcionamiento del organismo. Tienen cuatro funciones principales en el organismo:

• Energética: representan aproximadamente el 50-60% de la ingesta calórica. Algunos tejidos, como los del sistema nervioso central, solo utilizan glucosa como fuente de energía. Una vez cubiertas las necesidades energéticas del organismo, una pequeña parte de los hidratos de carbono ingeridos en la dieta se almacena en el hígado y en el músculo, en forma de glucógeno, y el resto se transforma en grasa y se deposita como tal en el tejido adiposo.
• Ahorro de proteínas: si el aporte de hidratos de carbonos de la dieta es insuficiente, el organismo utiliza las proteínas corporales para fines energéticos. Las deficiencias calóricas en la alimentación se compensan utilizando tejidos y proteínas corporales como combustible.
• Regulación del metabolismo lipídico: una ingesta adecuada de hidratos de carbono permite que el metabolismo de las grasas se lleve a cabo correctamente. Si la ingesta de ambos nutrientes no se lleva a cabo de manera equilibrada, el metabolismo lipídico producirá una elevada concentración de cuerpos cetónicos. La cuota recomendada para mantener los procesos metabólicos en equilibrio y evitar la cetosis corresponde a un aporte dietético mínimo de 100 g/día.
• Estructural y regulatoria: aunque representa una pequeña parte del peso del organismo estas funciones son de vital importancia.

La digestión de los hidratos de carbono comienza en la boca, por medio de la \(\alpha\)-amilasa, que actúa sobre el almidón y el glucógeno.

Al llegar al estómago, baja el pH del bolo alimenticio debido al medio ácido del jugo gástrico, lo que inactiva las enzimas de la saliva. Sin embargo, los alimentos ingeridos, por lo general, tardarán un cierto tiempo en llegar al estómago. De esta manera, cuando los alimentos predigeridos se mezclan con el ácido del estómago y con la pepsina, la digestión de las proteínas se inicia y la digestión de los carbohidratos se suspende temporalmente.

En el duodeno (primera porción del intestino delgado) se reinicia la digestión por la acción de las enzimas pancreáticas \(\alpha\)-amilasa e isomaltasa. En el lumen del yeyuno y el íleon (parte media y final del intestino delgado) se completa la hidrólisis de los disacáridos y trisacáridos provenientes de la digestión del almidón y del glucógeno y también de aquellos provenientes del alimento.

El intestino delgado está cubierto por vellosidades que proporcionan una superficie absorbente que puede alcanzar los 200 m2. En estos cepillos se completa también la hidrólisis de disacáridos de la dieta, la lactasa (\(\beta\)-galactosidasa) hidroliza la lactosa a glucosa y galactosa, la invertasa (o sacarasa) hidroliza la sacarosa a glucosa y fructosa, y la maltasa hidroliza la maltosa a glucosa.

Los hidratos de carbono no digeribles en el intestino delgado, como la fibra dietaria, una vez en el colon son parcialmente degradados por enzimas de la flora bacteriana hasta distintos compuestos que pueden ser absorbidos en parte.

Proteínas

Como se mencionó anteriormente, las proteínas son moléculas poliméricas, constituidas por gran número de unidades estructurales denominadas aminoácidos, unidos entre sí a través de uniones peptídicas. Estas moléculas están constituidas por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno y otros elementos como azufre, fósforo, hierro, etcétera.

Cada célula viva y todos los fluidos corporales, excepto la bilis y la orina, contienen proteínas. Por otro lado, no existe proceso biológico alguno que no dependa de la presencia o actividad de este tipo de sustancias. Además de su aporte energético, son necesarias para el crecimiento, el mantenimiento corporal, la reparación de tejidos, y la producción de enzimas metabólicas y digestivas.

La calidad nutricional de las proteínas incorporadas en la dieta se define como su capacidad de asegurar el crecimiento corporal o cubrir las necesidades de aminoácidos diarios. Este parámetro depende de dos factores principales: la digestibilidad y el contenido de aminoácidos esenciales.

La digestibilidad de la proteína determina la biodisponibilidad total de sus aminoácidos, tanto los esenciales como los semiesenciales y los no esenciales, para ser efectivamente empleados tanto para cubrir las necesidades energéticas como para la síntesis y recambio proteico. La digestibilidad da idea de qué porcentaje de la proteína ingerida es absorbida a nivel intestinal luego de atravesar el tracto digestivo.

La calidad de una proteína está estrechamente relacionada con el contenido de aminoácidos que el organismo humano no puede producir. Si la proteína de un alimento suministra suficientes aminoácidos esenciales, entonces se llama proteína completa. Al contrario, si no los suministra o no cubre la cantidad requerida se dice que la proteína tiene deficiencia en aminoácidos esenciales

La digestión química de las proteínas que incorporamos en la dieta comienza en el estómago. El ingreso de estas moléculas estimula la secreción de la hormona gastrina, que impulsa la secreción de HCl, que acidifica el jugo gástrico (pH entre 1,5 y 2,5). El pH ácido posee dos funciones, la primera es actuar como antiséptico para las bacterias y células foráneas, y la segunda es intervenir en la desnaturalización proteica.

La activación de las proteasas se realiza por un mecanismo que involucra la forma inactiva (zimógeno) y la forma activa de las enzimas. El pepsinógeno, precursor inactivo, se convierte en pepsina activa en el jugo gástrico. En el estómago, la pepsina hidroliza las proteínas en una mezcla de péptidos más pequeños.

Cuando los contenidos acídicos del estómago pasan al intestino delgado, baja el pH y se libera la hormona secretina a la sangre. Esta hormona estimula al páncreas para que secrete bicarbonato al intestino delgado y neutralice el pH, donde continúa la digestión de las proteínas.

Cuando los aminoácidos llegan a la parte superior del intestino se libera la hormona colecistoquinina, que estimula la secreción de varias enzimas pancreáticas, en forma de zimógenos (tripsinógeno, quimiotripsina y carboxipeptidasa) que tienen actividad a pH entre 7 y 8 y completan la digestión de los péptidos.

Lípidos

Los lípidos son un conjunto de sustancias químicamente diversas que están presentes en todos los organismos vivos; se caracterizan por ser insolubles en agua y solubles en solventes no polares. En países desarrollados, aproximadamente el 40% de las necesidades energéticas diarias de los individuos se satisfacen con los lípidos ingeridos en la dieta, aun cuando la ingesta recomendada es menor. Los alimentos están constituidos principalmente por triglicéridos (tg) y el resto son fosfolípidos, glicolípidos, esteroles, vitaminas liposolubles (A, D, E y K), ceras, ácidos grasos, mono y diglicéridos. Los lípidos presentan distintas funciones en el organismo:

• Estructural: son componentes esenciales de las membranas celulares (fosfolípidos, glucolípidos).
• Mensajeros secundarios: los 1,2-diacilgliceroles (dag) tienen características de señalización celular.
• Energética: depósito de energía más importante de la célula en forma de triglicéridos.

El proceso completo de utilización de los lípidos de la dieta incluye las etapas de digestión, absorción, transporte, síntesis y almacenamiento. La digestión se inicia en la boca con la separación y la emulsificación grosera de los lípidos del resto de componentes. La acción de la lipasa lingual produce la hidrólisis incipiente de triglicéridos. Cuando los alimentos entran en el estómago, aun a pH 2-5, sigue actuando la lipasa lingual. El grado de dispersión de la emulsión aumenta por acción de los péptidos que actúan como emulsificantes.

En la primera fracción del intestino delgado se produce una emulsión fina debido a la mezcla de sales biliares, fosfolípidos y colesterol endógeno, dejando accesible los enlaces para ser atacados por las lipasas. Cuando el páncreas libera el bicarbonato de sodio, el pH aumenta por encima de 6,5, activando las lipasas intestinales y pancreáticas, que hidrolizan los triglicéridos a ácidos grasos y glicerol.

Etapa II. Rutas para la obtención de energía

Luego de que los nutrientes de la dieta son digeridos en el sistema digestivo, sus monómeros están disponibles para ingresar a las rutas metabólicas. En estas rutas, la oxidación de la glucosa forma la columna vertebral del metabolismo energético, los monómeros provenientes de lípidos y proteínas se transforman en intermediarios de estas y se convierten en sustratos energéticos. Las rutas catabólicas para obtener energía en forma de ATP incluyen la glucólisis, el ciclo de Krebs y la cadena transportadora de electrones. Estas rutas permiten obtener ATP a partir de la fosforilación a nivel sustrato y la fosforilación oxidativa.

Glucólisis

La glucólisis es la ruta universal para la oxidación de glucosa en animales, plantas y microorganismos. La diferencia de esta ruta, entre una y otra especie, radica en la regulación y en el destino final del piruvato formado, dependiendo de si hay presencia o ausencia de oxígeno. En la glucólisis, una molécula de glucosa de seis carbonos es degradada hasta dos moléculas de piruvato de tres carbonos, con la consecuente formación de ATP. El proceso tiene lugar en el citoplasma y está integrado por 10 reacciones, cada una catalizada por una enzima citosólica. Todos los compuestos de esta ruta están fosforilados.

En la glucólisis se diferencian dos etapas, la fase preparatoria y la fase beneficio. En la fase preparatoria, ocurren los primeros cinco pasos y hay una inversión de energía en forma de ATP en los pasos 1 y 3. En la primera reacción cebadora, la glucosa es fosforilada por el ATP, dando lugar a la glucosa-6-fosfato. El tercer paso es la segunda reacción cebadora y se genera fructosa-1,6-bifosfato. Las enzimas que catalizan ambas reacciones se denominan quinasas y son prácticamente irreversibles en condiciones intracelulares. Estos puntos son fundamentales para la regulación de la glucólisis, la actividad de estas enzimas aumenta siempre que se agota el suministro de ATP, o cuando hay un exceso de ADP y AMP. La formación de dos moléculas de gliceraldehido-3-fosfato es el final de la primera parte de la glucólisis.

Como se observa en la figura, el retorno energético tiene lugar en las reacciones posteriores y constituyen la fase beneficio.

El metabolismo posee una regulación hormonal que mantiene constante el nivel de glucosa en sangre (4,5 mM o 80 mg/dL). Este valor es el resultado de la acción combinada de la insulina, el glucagón y la adrenalina en los procesos metabólicos.

La insulina indica alta concentración de glucosa en sangre, como consecuencia, el exceso de glucosa es captado desde la sangre al interior de las células y se transforma en compuestos de almacenamiento, glucógeno y triglicéridos. La adrenalina posee una acción opuesta a la insulina y prepara al organismo para un esfuerzo importante. Estimulan la actividad del corazón, aumentan la tensión arterial, y actúan sobre la contracción y dilatación de los vasos sanguíneos y la musculatura. Por otro lado, el glucagón transmite que los niveles de glucosa en sangre no son suficientes y los tejidos responden produciendo glucosa a partir de la degradación del glucógeno y de la gluconeogénesis y oxidando las grasas para evitar el empleo de glucosa.

Destino del piruvato

El destino del piruvato producido en la glucólisis constituye un punto de ramificación muy importante en el metabolismo energético. En condiciones aérobicas en organismos heterótrofos, como es el ser humano, el piruvato entra en ciclo de Krebs y los cofactores reducidos se oxidan por la cadena transportadora de electrones. En condiciones anaeróbicas, como es el caso del músculo en contracción vigorosa, o en las bacterias lácteas, el piruvato sufre una fermentación láctica. Por otro lado, en levaduras y ciertos microorganismos, el piruvato produce etanol y CO₂.

Si bien en condiciones normales la ruta elegida es la aeróbica, comenzaremos describiendo la ruta anaeróbica que ocurre cuando el músculo se contrae repetida y vigorosamente, saturando la ruta aeróbica que es la de mayor eficiencia energética.

Destino anaeróbico: fermentación láctica

Durante la contracción vigorosa del músculo esquelético, el piruvato no se puede oxidar más, debido a que la presencia de oxígeno es insuficiente. En estas circunstancias, el piruvato se reduce a lactato y los cofactores se oxidan y son regenerados para ser empleados nuevamente en la glucólisis. Hay algunos tejidos, como el cerebro y la retina, que convierten glucosa en lactato, aun en condiciones aeróbicas. La importancia de esta reacción en el organismo es que la célula puede continuar formando ATP, aun cuando no cuenta con el oxígeno suficiente para el funcionamiento de la cadena transportadora de electrones. En el siguiente gráfico se muestra el esquema de reacción de la fermentación láctica.

Destino aeróbico: descarboxilación oxidativa del piruvato

La primera reacción que sufre el piruvato en condiciones aeróbicas es una descarboxilación oxidativa, donde se libera CO₂ y se forma el grupo acetilo de la Acetil–CoA. Este proceso irreversible es catalizado por el complejo piruvato deshidrogenasa, localizado en las mitocondrias de células eucarióticas. Este complejo está formado por múltiples copias de tres enzimas E1- piruvato deshidrogenasa, E2- Lipoil-transacetilasa, E3- Dihidrolipoamida deshidrogenasa. Durante el transcurso de la reacción los intermediarios permanecen unidos a la superficie de las enzimas. En esta reacción intervienen además cinco coenzimas derivadas de vitaminas: el pirofosfato de tiamina (TPP), el flavina adenina dinucleótido (FAD), la coenzima A (CoA-SH), el dinucléotido de nicotinamida (NAD+) y el lipoato. Las mutaciones en los genes de las subunidades de la piruvato deshidrogenasa y la deficiencia de tiamina, producen graves consecuencias y sus síntomas se relacionan con el sistema nervioso central. El NADH formado ingresa a la cadena respiratoria, donde genera ATP por fosforilación oxidativa.

El acetil-CoA es un metabolito intermediario de gran importancia; constituye el punto de confluencia en la oxidación de los azúcares, ácidos grasos y muchos de los aminoácidos. De esta forma, la regulación de la descarboxilación oxidativa del piruvato es muy importante para la actividad celular. La actividad enzimática es anulada cuando la concentración celular de ATP y la relación [NADH]/[NAD+] son elevadas, y es activada cuando las demandas energéticas son grandes y se necesita un aumento del flujo de acetil-CoA hacia el ciclo. Esta reacción no forma parte del ciclo de Krebs, sin embargo, su regulación está directamente relacionada con él.

Etapa III. Ciclo de Krebs y cadena transportadora de electrones

En condiciones aeróbicas, la glucólisis solo constituye el primer paso en la degradación completa de la glucosa. El piruvato se oxida, pierde CO₂, dando el grupo acetilo, el acetil-CoA, que se oxida en forma completa a CO₂, en el ciclo de Krebs o ciclo de los ácidos tricarboxílicos. Los electrones producidos en las reacciones de oxido-reducción pasan a través de la cadena transportadora de electrones, en la membrana mitocondrial, formando H₂O e impulsando la síntesis de ATP.

Ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs es una ruta cíclica que posee un importante papel energético y sus intermediarios pueden actuar como precursores para la síntesis de una variedad de productos endógenos de las células. El ciclo de Krebs tiene lugar en las mitocondrias de plantas y animales y en el citosol de las células procariotas.

El punto de entrada del acetil-CoA al ciclo de Krebs es a través de una condensación catalizada por la enzima citrato sintasa, con una molécula de oxalacetato, para dar citrato, la coenzima A (CoA-SH) se recicla y se encuentra disponible para intervenir en la descarboxilación oxidativa de otra molécula de piruvato.

La enzima aconitasa cataliza reversiblemente la formación de isocitrato a partir de citrato. Posteriormente, la isocitrato deshidrogenasa oxida a este compuesto a α-cetoglutarato, liberando CO₂.

En el paso siguiente, el α-cetoglutarato forma succinil-CoA y CO₂, en una descarboxilación oxidativa catalizada por el complejo α-cetoglutarato deshidrogenasa. Este paso es idéntico a la descarboxilación oxidativa del piruvato y puede afirmarse casi con totalidad que los dos complejos comparten el origen evolutivo.

La molécula de succinil-CoA posee una alta energía de hidrólisis, por lo tanto, la formación de succinato por medio de la succinil-CoA sintetasa promueve la síntesis de GTP o ATP por fosforilación a nivel sustrato y libera la coenzima A (CoA-SH).

Luego se produce una reacción de óxido-reducción, donde la succinato deshidrogenasa cataliza la formación de fumarato y FADH₂, que ingresa a la cadena transportadora de electrones. En los últimos pasos de esta ruta, la fumarasa hidrata reversiblemente al fumarato formando malato, este se oxida a oxalacetato que queda disponible nuevamente, para condensarse con una molécula Acetil-CoA. Es importante mencionar que el oxalacetato que se regenera al final del ciclo no contiene los mismos átomos de carbón que el oxalacetato original.

De esta forma, en la presente ruta metabólica, por cada vuelta del ciclo se oxida un residuo acetil-CoA a dos moléculas de CO2, se reducen cuatro coenzimas formando tres moléculas de NADH y una de FADH₂ y se genera un GTP que dará posteriormente un ATP.

Cadena transportadora de electrones

El objetivo del catabolismo de los nutrientes ingeridos en la dieta es el de cubrir las necesidades metabólicas a partir de la obtención de energía en forma de ATP. En organismos aerobios, los electrones provenientes de las reacciones de óxido-reducción fluyen hacia el oxígeno, promoviendo la producción de ATP a partir de un proceso conocido como fosforilación oxidativa. Esta síntesis de ATP está impulsada por la transferencia de electrones hacia el oxígeno, a través de una cadena transportadora de electrones. La mayor parte de los electrones que ingresan a la cadena transportadora provienen de la acción de deshidrogenasas que intervienen en las reacciones oxidativas de los glúcidos, lípidos y proteínas metabolizados en el organismo.

La cadena transportadora de electrones está constituida por una serie de transportadores, la mayoría proteínas integrales de membrana, con grupos prostéticos, capaces de aceptar y donar uno o dos electrones. Cada componente de la cadena puede aceptar electrones del transportador precedente y transferirlos al siguiente, en un orden específico. El sistema ordenado de estas moléculas transportadoras de electrones en la membrana mitocondrial es conocido como cadena respiratoria o cadena transportadora de electrones.

Durante las reacciones catabólicas del metabolismo, los cofactores se reducen, aceptando los electrones de las reacciones de oxido-reducción. Estas moléculas fluyen hacia la membrana mitocondrial donde ceden sus electrones a la cadena respiratoria. En la primera reacción, el NADH cede dos electrones y un protón al mononucleótido de flavina (FMN). En este proceso se regenera el NAD⁺ y el FMN, al haber aceptado dos electrones y un protón, capta un protón adicional del medio interno con lo que se reduce a FMNH₂.

La molécula de FMN se encuentra unida a una proteína integral de gran tamaño que atraviesa completamente la membrana mitocondrial. El FMNH₂ transfiere los dos primeros protones al medio externo. Por otro lado, los dos electrones se transfieren a través de una ferroproteína sulfurada. El FMNH₂ al ceder los protones y electrones retorna a su forma oxidada original y puede de nuevo ser reducido por el NADH.

Las proteínas ferrosulfuradas ceden los electrones a dos moléculas de ubiquinona (Q), o coenzima Q. Cada uno de estos compuestos adquiere un protón del medio interno y adopta el estado de reducción intermedio (QH*). Las semiquinonas resultantes captan luego dos electrones más, suministrados por el citocromo B y, con dos protones procedentes del medio interno de la mitocondria, se reducen completamente a hidroquinona (QH₂). Cada hidroxiquinona cede un electrón al citocromo C₁ y libera un protón adicional, sumando un total de cuatro protones liberados al medio externo. Nuevamente en estado intermedio, las semiquinonas ceden el protón restante al medio externo y retornan el electrón al citocromo B. De esta forma, la ubiquinona cierra el “Ciclo Q” y se completa la liberación de seis protones al medio.

Los dos electrones restantes continúan atravesando la cadena respiratoria a través de los citocromos C₁, C, A, A₃. Finalmente, los electrones son cedidos a un átomo de oxígeno, y dos protones adicionales son captados del medio interno de la mitocondria formando una molécula de agua. Es importante mencionar que en la coenzima Q existe un segundo punto de entrada a la cadena respiratoria, donde el FADH₂ cede sus electrones.

Durante esta larga serie de reacciones de óxido reducción, el par de electrones atraviesa tres veces la membrana, se liberan 6 H⁺ y se forma una molécula de agua.

El bombeo de protones a través de la membrana mitocondrial provoca que la matriz sea alcalina con respecto al espacio extramitocondrial. Este gradiente de protones adquiere una energía conocida como fuerza protón-motriz que impulsa la síntesis de ATP por un complejo proteico de la membrana interna, conocida como ATP-sintetasa. Por cada par de protones que atraviesan la membrana se genera una molécula de ATP. De esta forma, la reoxidación del NADH produce tres ATP, mientras que el FADH₂, origina dos ATP.

La fosforilación oxidativa produce la mayor cantidad de energía en forma de ATP utilizada en el metabolismo en condiciones aérobicas y su regulación está vinculada con las necesidades energéticas del organismo. La actividad de la cadena respiratoria depende en general de la presencia de sus sustratos: ADP, coenzimas reducidas y oxígeno.

El pasaje de los electrones a través de la membrana provoca un bombeo de protones que genera un gradiente de concentraciones entre los espacios separados por la membrana mitocondrial interna, que es mayor en el exterior que en la matriz. Esta diferencia de concentraciones provoca consecuentemente un gradiente de carga, más positiva en el exterior que en el interior. Estos dos elementos (gradiente químico y gradiente de carga) constituyen la fuerza protón motriz que impulsa la síntesis de ATP, mediante la bomba ATPasa.

Oxidación de aminoácidos y ácidos grasos

Como mencionamos anteriormente, la oxidación de los glúcidos constituye la columna vertebral para la obtención de energía de todos los nutrientes ingeridos en la dieta. En esta sección estudiaremos como los aminoácidos y los ácidos grasos se convierten en intermediarios capaces de entrar a estas rutas y ser oxidados para generar ATP.

Oxidación de aminoácidos

El organismo humano puede degradar por vía oxidativa las proteínas en dos situaciones metabólicas distintas:

• Dieta rica en proteínas.
• Inanición o diabetes Mellitus (se recurre a las proteínas corporales como combustible).

En estas dos situaciones metabólicas, los aminoácidos pierden sus grupos amino, y los α-cetoácidos así formados pueden tomar dos rutas: oxidarse a CO₂ y H₂O, o convertirse en glucosa y proporcionar energía para el funcionamiento del cerebro, músculos y otros tejidos.

Durante la degradación de los aminoácidos se producen compuestos intermediarios del metabolismo, que se pueden oxidar en el ciclo de Krebs. La mayoría de los aminoácidos se oxidan en el hígado y algunos de ellos (los aminoácidos de cadena ramificada) también en el músculo.

Existen veinte aminoácidos con distintos esqueletos carbonados, por lo tanto, existen veinte rutas catabólicas distintas para su degradación. Estas rutas catabólicas convergen para formar cinco intermediarios por los que esqueletos carbonados de los aminoácidos pueden entrar en el ciclo del ácido cítrico: acetil-CoA, α-cetoglutarato, succinil- CoA, fumarato y oxalacetato (G.9.13).

Hay un factor importante que distingue la degradación de aminoácidos de los otros procesos catabólicos: la presencia de un grupo amino. Por lo tanto, todas las rutas oxidativas de los aminoácidos pasan por una etapa clave, donde se separa este grupo amino.

Oxidación de ácidos grasos

Para que los ácidos grasos contenidos en los triglicéridos puedan utilizarse con fines energéticos e ingresar a las rutas catabólicas, se necesitan tres pasos:

• Movilización de triglicéridos

  Esta instancia es fundamental, ya que son insolubles en el torrente sanguíneo. Luego de que los lípidos de la dieta atraviesan el torrente sanguíneo, se forman estructuras lipoproteícas encargadas de transportar estos compuestos a los órganos y tejidos donde serán utilizados.




• Introducción de los ácidos grasos en la mitocondria donde se degradarán.

  Las enzimas para la oxidación de los ácidos grasos en las células animales se localizan en la matriz mitocondrial. Para que los ácidos grasos que se encuentran en el citosol puedan entrar en la mitocondria deben sufrir una serie de tres reacciones enzimáticas. Este proceso se denomina activación de ácidos grasos.




• Degradación de la molécula de ácidos grasos (β-oxidación de los ácidos grasos).

  Una vez en la matriz mitocondrial, las moléculas de acil-CoA son degradadas mediante una secuencia repetitiva de cuatro reacciones que incluyen: una reacción de deshidrogenación, donde una molécula de FAD se reduce a FADH2; una etapa de hidratación seguida de la segunda deshidrogenación, donde se produce NADH; y, finalmente, se produce una tiólisis donde interviene la coenzima A.

Como resultado de estas reacciones, la cadena del ácido graso se recorta en dos carbonos y se genera FADH2, acetil-CoA. Esta serie de reacciones se conoce como β-oxidación porque la oxidación tiene lugar en el carbono β. De esta forma, el acetil-CoA procedente de la oxidación de ácidos grasos entra en la ruta oxidativa final común