Síntesis de ácidos grasos

Además de los hidratos de carbono y las proteínas, los lípidos son la tercera macromolécula principal que consumimos en nuestra dieta.

Los alimentos grasos incluyen la carne roja, los productos lácteos e incluso la mantequilla de cacahuete. Los lípidos se presentan en muchas formas, como el colesterol, el glicerol, los fosfolípidos y los ácidos grasos.

De ellos, los ácidos grasos son la forma más simple de lípidos: son básicamente cadenas largas de carbono e hidrógeno, que se agrupan según su longitud en ácidos grasos de cadena corta, media, larga y muy larga.

Los ácidos grasos también pueden combinarse con el glicerol para formar triacilglicéridos, que están formados por tres ácidos grasos unidos a una molécula de glicerol, y es la principal forma de almacenamiento de grasa en el organismo.

Los ácidos grasos de cadena corta y media se obtienen principalmente de la dieta, pero el hígado y las células grasas pueden sintetizar ácidos grasos de cadena larg Esto se produce mediante la combinación de muchas moléculas de 2 carbonos, llamadas acetil-coenzima A o acetil-CoA, en un único ácido graso de 16 carbonos y cadena larga, llamado palmitoil-coenzima A o palmitoil-CoA.

El palmitoil-CoA puede servir entonces como precursor de ácidos grasos de cadena aún más larga. Para producir palmitoil-CoA, la acetil-CoA proporciona los átomos de carbono y el nicotinamida adenina dinucleótido fosfato, o NADPH, los átomos de hidrógeno.

La mayor parte de la acetil-CoA utilizada para fabricar ácidos grasos procede del metabolismo de los hidratos de carbono, concretamente de la glucosa, que es una molécula de azúcar de 6 carbonos Después de tomar una comida rica en glucosa, las concentraciones de glucosa en la sangre aumentan rá pidament En respuesta, el páncreas secreta insulina, una hormona que hace que las células procesen la glucosa.

En el interior de las células, la glucosa puede entrar en la glucólisis, donde se descompone en dos moléculas de piruvato de 3 carbonos, lo que produce un poco de energía en forma de trifosfato de adenosina, o ATP.

A continuación, el piruvato pasa a la mitocondria y se convierte en acetil-CoA mediante una enzima llamada piruvato deshidrogenasa.

Dentro de la mitocondria, la acetil CoA entra en el ciclo del ácido cítrico combinándose con una molécula llamada oxaloacetato, para formar citrato El citrato puede entonces continuar en el ciclo del ácido cítrico, que genera portadores de electrones que pueden unirse a la cadena de transporte de electrones y a la fosforilación oxidativa.

Todo esto conduce a la formación de mucho más ATP. Cuanta más glucosa haya, más ATP se forma.

El ATP inhibe algunas enzimas del ciclo del ácido cítrico, ralentizándolo en general, y eso significa que la acetil-CoA extra puede utilizarse para fabricar ácidos grasos en su lugar Sin embargo, las enzimas necesarias para la síntesis de ácidos grasos se encuentran en el citoplasma, por lo que para iniciar la síntesis de ácidos grasos, la acetil-CoA debe salir de la mitocondria.

La acetil-CoA no puede atravesar la membrana mitocondrial, por lo que, para llegar al citoplasma, se combina con el oxaloacetato para formar citrato, igual que lo haría para entrar en el ciclo del ácido cítrico.

Así que cuando hay mucho ATP, el citrato atraviesa la membrana mitocondrial y entra en el citoplasm En el citoplasma, una enzima llamada citrato liasa, escinde el citrato de nuevo en acetil-CoA y oxaloacetato.

Este proceso de conversión y reconversión se denomina la lanzadera del citrato. Mientras tanto, el oxaloacetato se recicla y vuelve a la mitocondria para que pueda estar disponible para la siguiente acetil-CoA que llegue.

El oxaloacetato tampoco puede atravesar la membrana. Una enzima llamada enzima málica convierte el oxaloacetato en piruvato, formando NADPH a partir de NADP+ en el proceso.

El piruvato puede atravesar la membrana mitocondrial, y una enzima llamada piruvato carboxilasa lo convierte de nuevo en oxaloacetato, que puede comenzar un nuevo ciclo.

Los altos niveles de acetil-CoA también aumentan la actividad de la piruvato carboxilasa, de modo que el oxaloacetato queda disponible.

Una vez que la acetil-CoA está en el citoplasma, para empezar la síntesis de ácidos grasos se necesita NADPH para proporcionar los hidrógenos Parte de ese NADPH es generado por la enzima málica cuando convierte el oxaloacetato en piruvato.

Y el resto proviene del metabolismo del exceso de glucosa en una vía llamada vía de las pentosas-fosfato Una vez que hay suficiente NADPH, la acetil-CoA puede comenzar su transformación hacia la palmitoil-CoA.

En primer lugar, una enzima llamada acetil-CoA carboxilasa añade un grupo carboxilo a la acetil-CoA, convirtiéndola en malonil-CoA de 3 carbonos Esta enzima necesita 3 cofactores, que pueden recordarse fácilmente con la regla nemotécnica ABC.

La "A" corresponde al ATP, la "B" a la biotina, o vitamina B7, y la "C" al dióxido de carbono, o CO2, que es la fuente del grupo carboxilo.

Sin embargo, este carbono adicional no contribuirá a la cadena de ácidos grasos, ya que se pierde post eriorment Se considera el paso limitante de la síntesis de ácidos grasos.

Lo que significa que la velocidad de esta reacción determinará la velocidad general a la que se produce toda la síntesis de ácidos grasos, por lo que la acetil CoA carboxilasa está estrechamente regulada.

Existen dos tipos de regulación: la regulación hormonal y la regulación alostérica. En la regulación hormonal intervienen las hormonas pancreáticas insulina y glucagón, que actúan añadiendo o eliminando un grupo fosfato en la acetil CoA carboxilasa Cuando la insulina se libera, como después de consumir hidratos de carbono, activa la enzima proteína fosfatasa 2, que elimina un grupo fosfato de la acetil-CoA carboxilasa aumentando su activida Por otro lado, cuando el glucagón se libera como cuando se está en ayunas, activa una enzima llamada monofosfato de adenosina, o cinasa dependiente de AMP, que añade un grupo fosfato a la acetil-CoA carboxilasa disminuyendo su actividad.

Por lo tanto, el glucagón básicamente "ata" la enzima, y la insulina la libera. Esto tiene sentido porque los ácidos grasos se descomponen para proporcionar energía cuando la persona ha ayunado, no se utiliza energía para sintetizarlos desde cero.

El otro tipo de regulación es la alostérica, y es cuando una molécula aumenta o disminuye la actividad de una enzima al unirse a un sitio diferente en la enzima que el sitio donde se une el sustrato.

El citrato aumenta alostéricamente la actividad de la acetil-CoA carboxilasa, mientras que los ácidos grasos la inhiben alostéricamente, señalando que ya hay suficientes ácidos grasos y no es necesario sintetizar más.

Ahora viene lo esencial. Para polimerizar los monómeros de acetil-CoA, se necesita un complejo enzimático llamado complejo de la ácido graso sintasa.

En general, el complejo enzimático está formado por muchas enzimas diferentes y se parece un poco a una judía Tiene dos dominios de unión separados en cada extremo de la judía; en un extremo hay una proteína transportadora de acil, o ACP, y en el otro extremo hay una enzima que tiene un aminoácido cisteína en una posición muy expuesta.

En la ACP es donde se unen inicialmente la acetil-CoA y la malonil-CoA, y en el residuo de aminoácido cisteína es donde se produce el lípido en crecimiento.

Primero, una enzima que forma parte del complejo de la ácido grasa sintasa llamada acetil-CoA ACP transacilasa elimina un grupo CoA de una molécula de acetil-CoA.

A continuación, la enzima une la molécula de 2 carbonos acetato a la ACP, y luego el acetato salta espontáneamente al residuo de cisteína.

Ahora que el acetato está unido al residuo de cisteína, el residuo ACP está vacío. Así que es hora de traer ese malonil-CoA inicial que hicimos en el primer paso de la síntesis de ácidos grasos.

Otra enzima que forma parte del complejo de la ácido graso sintasa llamada malonil-CoA ACP transacilasa elimina un grupo CoA de la molécula de malonil-CoA que se formó en el primer paso de la síntesis de ácidos grasos.

A continuación, la enzima une la molécula de 3 carbonos malonato al grupo ACP. Así que ahora hay un acetato de 2 carbonos en el extremo de la cisteína y un malonato de 3 carbonos en el extremo de la ACP.

En este punto, otra enzima del complejo de la ácido graso sintasa llamada 3-cetoacil-ACP sintasa hace dos cosas importantes En primer lugar, corta el carbono que la acetil-CoA carboxilasa añadió previamente y lo libera como CO2, dejando un acetato de 2 carbonos.

Entonces, la 3-cetoacil-ACP sintasa mueve este acetato y lo condensa con la molécula de acetato unida al grupo cisteína.

Dos carbonos sobre 2 carbonos dan una cadena de ácido graso de 4 carbonos unida al grupo cisteína. Estas dos reacciones requieren el hidrógeno de 2 moléculas de NADPH.

Este ciclo se repite de nuevo cuando la siguiente molécula de malonil-CoA entrante se une al grupo ACP libre Y esto se produce durante 7 ciclos hasta que hay un polímero de ácido graso de 16 carbonos de longitud.

En cada ciclo se necesita 1 acetil-CoA para convertirla en malonil-CoA, y 2 moléculas de NADPH. Pero, en el primer paso, se utiliza una molécula adicional de acetato en el grupo ACP, en lugar de convertirlo en malonil-CoA.

Así que, resumiendo: para sintetizar la palmitoil-CoA de 16 carbonos, se necesita un total de 8 acetil-CoA y 14 moléculas de NADPH.

Una vez sintetizados los ácidos grasos, se almacenan en el hígado y en las células grasas en forma de triacilglicéridos y, cuando se necesitan, pueden descomponerse para producir ATP.

##Resumen Como breve resumen... Los ácidos grasos son compuestos de carbono ricos en energía que se sintetizan en el citoplasma de las células del hígado y grasas y se consideran una de las principales formas de almacenamiento de energ La síntesis de ácidos grasos consiste en la conversión de moléculas de acetil-CoA de 2 carbonos en palmitoil-CoA de 16 carbonos, en presencia de NADPH.

Los tres pasos principales de la síntesis de ácidos grasos son la lanzadera de citrato, la acetil-CoA carboxilasa, que es la enzima que limita la velocidad, y finalmente, el complejo de la ácido graso sintasa.