Biosíntesis de ácidos grasos

Los ácidos grasos son biomoléculas muy importantes para los seres vivos, se lleva a cabo en el citoplasma y citosol. Son los principales constituyentes de los triglicéridos (aceites y grasas, que actúan como reserva energética) y de los fosfolípidos (que forman el armazón de las membranas celulares). Su biosíntesis es, pues, de crucial importancia para todos los organismos.[1]

Esquema que representa la biosíntesis del ácido palmítico

El principal precursor de los ácidos grasos es el malonil-CoA, una molécula que aporta dos de sus tres átomos de carbono al esqueleto carbonado del ácido graso en crecimiento. El malonil-CoA proviene, a su vez, del acetil-CoA. Todas las reacciones de síntesis de ácidos grasos tienen lugar en el citosol de las células.

Síntesis de malonil-CoA

En la síntesis de los ácidos grasos interviene un intermediario que no participa en la degradación (beta-oxidación), el malonil-CoA. El malonil-CoA se forma a partir de acetil-CoA y de bicarbonato, reacción que consume ATP y que está catalizada por la acetil-CoA carboxilasa, enzima que requiere biotina como cofactor.[1]

Síntesis de malonil-CoA; reacción de la acetil-CoA carboxilasa.
Los colores corresponden a: enzima, coenzimas, substratos, iones metálicos, fosfato y bicarbonato

Elongación

Como en la β-oxidación de A.C, la elongación ocurre a través de cuatro reacciones recurrentes. En el diagrama adjunto, las unidades de acetil y malonil se muestran como sus tioésteres con su proteína transportadora de acilos (ACP); así es los microorganismos y las plantas sintetizan sus ácidos grasos. En cambio, en los animales, esas mismas reacciones ocurren en una gran enzima dimérica, la ácido graso sintasa que tiene todas las actividades enzimáticas necesarias para la síntesis y liberación de ácidos grasos libres.

PasoDescripciónReacciónEnzima
CondensaciónEl primer paso es la condensación del acetil-ACP y el malonil-ACP, lo que conduce a la formación de acetoacetil-ACP con liberación de CO2.
β-Cetoacil-ACP sintasa
Reducción del acetoacetil-ACPEn este paso, el acetoacetil-ACP es reducido por el NADPH a D-3-hidroxibutiril-ACP. El doble enlace se reduce a un grupo hidroxilo. Solo se forma el isómero D.
β-Cetoacil-ACP reductasa
DeshidrataciónEn esta reacción, el D-3-hidroxibutiril-ACP es deshidratado a crotonil-ACP.
3-Hidroxiacil-ACP deshidratasa
Reducción del crotonil-ACPDurante este paso final, el crotonil-ACP es reducido por el NADPH a butiril-ACP.
Enoil-ACP reductasa

En el primer ciclo se condensan un acetil-ACP y un malonil-ACP (derivado del anterior), por lo que se juntan 4 carbonos de golpe. En los ciclos siguientes ya solo se añadirá un malonil-ACP, por lo que se irán añadiendo carbonos de dos en dos. El producto final del proceso es siempre ácido palmítico, un ácido graso saturado de 16 carbonos, que es inmediatamente esterificado con el coenzima A, para formar palmitoil-CoA (lo mismo se hace con cualquier ácido graso proveniente de la dieta). A partir de él, una vez transportado al retículo endoplasmático, pueden sintetizarse otros ácidos grasos.

En vista de lo anterior, se entiende la siguiente estequeometría:

8 Acetil-CoA + 14 (NADPH + H+) + 7 ATP → Ácido palmítico (C16) + 8 CoA + 14 NADP+ + 7 (ADP + Pi) + 7 H2O

Dado que el Á.palmítico tiene 16 carbonos, se requieren 7 ciclos (de 4 carbonos el primero y 2 los siguientes) para formarlo. Por ello se necesitan:

  • 8 Acetil-CoA: uno por cada ciclo (para transformarse en 7 malonil-CoA) más uno extra en el primero, que se condensa tal cual.
  • 7 ATP: necesario uno en cada ciclo para transformar el Acetil-CoA en Malonil-CoA.
  • 14 NADPH: Dos por ciclo.

Referencias
  1. Nelson, D. L. & Cox, M. M. 2006. Lehninger Principios de Bioquímica, 4ª edición. Ed. Omega, Barcelona. ISBN 978-84-282-1410-0
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