Beta-oxidación (β-oxidación)

La beta-oxidación (β-oxidación) es el proceso catabólico por el que los ácidos grasos se degradan a componentes más sencillos, obteniéndose energía.

Este mecanismo tiene una gran importancia en animales complejos, ya que los lípidos poseen un mayor aporte calórico que los demás componentes biológicos: por cada gramo de grasa se pueden obtener hasta 9 kilocalorías (kcal) de energía, mientras que, por ejemplo, a partir de la glucosa, sólo se obtienen 4 kilocalorías. Para que los ácidos grasos puedan sufrir el proceso de β-oxidación, el primer paso que se tiene que dar es la hidrólisis de los lípidos: mediante la acción de enzimas lipasas, los triglicéridos y los fosfolípidos se degradan en sus componentes más sencillos, dando lugar a ácidos grasos y glicerina, en el caso de los triglicéridos; y a ácidos grasos, glicerina y un compuesto alcohólico, en el caso de los fosfolípidos.

Pasos de la beta-oxidación

Los ácidos grasos obtenidos son los que sufren el proceso de β-oxidación, que se puede dividir en los siguientes pasos:

Paso primero. Al ácido graso (obtenido por la hidrólisis de un lípido) se le une una molécula de coenzima A (CoA), gracias a la acción de una enzima denominada acil-CoA sintetasa, y a la energía proporcionada por una molécula de ATP. Esta reacción, producida en el citoplasma de la célula, proporciona una molécula de acil-CoA.

Paso segundo. El acil-CoA se introduce en el interior de la mitocondria, más concretamente en la matriz, gracias a la acción de una molécula orgánica, denominada carnitina. A partir de este punto, todas las reacciones de la β-oxidación se producen en el interior de la matriz mitocondrial. Allí se produce la oxidación de la molécula de acil-CoA debido a la acción de la enzima acil-CoA deshidrogenasa, que elimina dos protones y forma un doble enlace, formándose un acil-CoA insaturado. Esta deshidrogenación está acoplada a la reducción de una molécula de FAD, que pasa a FADH2.

Paso tercero. En este punto, a la molécula de acil-CoA insaturada se le añade una molécula de agua (hidratación), adición catalizada por una hidratasa. Como consecuencia, se rompe el doble enlace formado en el paso anterior, y se forma una molécula llamada β-hidroxiacil-CoA.

Paso cuarto. Se produce una segunda oxidación por la acción de una deshidrogenasa, eliminándose dos protones del hidroxiacil, y obteniéndose una molécula de β-cetoacil-CoA. Acoplada a esta oxidación está la reducción de un NAD, que pasa a NADH.

Paso quinto. El β-cetoacil-CoA interacciona con otra molécula de CoA, obteniéndose una molécula de acetil-CoA, que seguirá el ciclo de Krebs, y otra de acil-CoA, pero con dos carbonos menos que cuando empezó el ciclo.

La molécula de acil-CoA vuelve a iniciar el ciclo de β-oxidación, obteniéndose de nuevo otra molécula de acil-CoA, pero con cuatro carbonos menos que el inicial. De esta manera, se van eliminando carbonos de dos en dos, hasta que la larga cadena de ácido graso se queda reducida a una molécula de acetil-CoA. Por ejemplo, el ácido palmítico es un ácido graso de 16 carbonos, que sufre siete ciclos de β-oxidación, obteniéndose ocho moléculas de acetil-CoA. Todas estas moléculas de acetil-CoA entrarán directamente en el ciclo de Krebs.