Como dije en otras entradas, respecto al metabolismo, pueden caernos una serie de preguntas de índole matemática en dos sentidos:

  • Rendimiento energético de la oxidación de una molécula de glucosa.
  • Rendimiento energético de la B-oxidación de un ácido graso con un determinado número de carbonos.

RENDIMIENTO ENERGÉTICO GLOBAL DE LA OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA

Recapitulando anteriores entradas, por molécula de glucosa, a través de una respiración aerobia, podríamos obtener un máximo de 38 moléculas de ATP.

Lo que es un rendimiento increíble, especialmente si lo comparamos con las fermentaciones, que solo producen 2 ATP.

Esto está asociado a las fórmulas que desarrollamos en dicha entrada, las cuales se pueden resumir en la siguiente tabla:

ETAPA PRODUCTOS CANTIDAD DE ATP TOTAL
GLUCÓLISIS 2 ATP
2 NADH		 8 ATP
DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA DEL PIRUVATO 2 NADH 6 ATP
CICLO DE KREBS 6 NADH
2 FADH2
2 GTP		 24 ATP
CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES
Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

CONVIERTE:
NADH EN 3 ATP
FADH2 EN 2 ATP
PRODUCCIÓN TOTAL DE ATP 38 ATP

RENDIMIENTO ENERGÉTICO DE LA B-OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS

Como bien sabéis a base de la lectura de otras entradas, el ácido graso va a sufrir un mecanismo de degradación en el que se va a ir oxidando paulatinamente mediante una ruta cíclica.

Esta se produce en la matriz mitocondrial mediante una ruta catabólica denominada B-oxidación de los ácidos grasos, la cual comienza con su activación por unión a la CoA en el citoplasma mediante un enlace tioéster para formar acil-CoA a través de una reacción que requiere el gasto equivalente a dos moléculas de ATP.

Así, puede atravesar las dos membranas mitocondriales al ser reconocidas por una molécula transportadora, la carnitina.

El acil-CoA se halla ahora en disposición de que la porción acilo se oxide en un ciclo de reacciones (ciclo de la B-oxidación) que va escindiendo unidades de dos átomos de carbono, en forma de Acetil Co-A, a partir del extremo carboxilo.

El acetil Co-A se incorpora a la vía catabólica del Ciclo de Krebs, al que le sigue la cadena de transporte de electrones y la fosforilación oxidativa.

Por otro lado, ahora tenemos un Acil-Co-A con dos carbonos nuevos, que emprenderá un nuevo ciclo de B-oxidación, perdiendo otros dos carbonos en forma de Acetil Co-A en este nuevo ciclo y así sucesivamente hasta que solo quede un acil Co-A de 4 carbonos, que se transformará directamente en 2 moléculas de Acetil-Co-A.

Por último, es pertinente señalar que en cada vuelta al ciclo (llamado hélice de Lynnen), se genera una molécula de NADH y otra de FADH2.

Todo ello se resume en el siguiente esquema:

B-oxidación de un ácido graso.
Como podemos observar, el ácido graso se oxida cíclicamente, obteniendo por cada vuelta 1 NADH y 1 FADH2.
Igualmente, pierde dos carbonos en forma de Acetil Co-A, que entrará en la vía catabólica del Ciclo de Krebs.
El Acil-Co-A, con dos carbonos menos, dará lugar a un nuevo ciclo y así sucesivamente hasta quedar con solo 4 carbonos.

¿Y CÓMO HAGO YO LOS PROBLEMAS QUE NOS PIDEN?

Para ello hay que saber las siguientes fórmulas:

  • Nº vueltas a la Hélice de Lynnen: (Nº de carbonos/2) – 1.
  • Nº Acetil-CoA: Nº carbonos/2

Igualmente, hemos de saber que:

  • La molécula de Acetil-Co-A equivale a 12 moléculas de ATP (porque produce 3 NADH, 1 FADH2 y 1 GTP en el Ciclo de Krebs).
  • Cada vuelta a la Hélice de Lynnen produce 1 FADH2 y 1 NADH, es decir, 5 ATP.

Por último, debemos de recordar que se gasta inicialmente el equivalente a 2 ATP para que el ácido graso se pueda degradar.

EJERCICIOS RESUELTOS DE PROBLEMAS DE B-OXIDACIÓN

Si partimos del un ácido graso de 20 átomos de Carbono, ¿Cuánto ATP genera?

  • Nº Acetil-Co-A = Nº carbonos/2.
    • Tenemos 10 moléculas de Acetil Co-A
    • Cada molécula de Acetil-Co-A produce 12 ATP
    • Se produce un total de 120 ATP en esta subfase.
  • Nº Hélice de Lynnen = (Nº Carbonos/2) – 1
    • 9 Vueltas al ciclo.
    • Cada vuelta al ciclo produce 1 FADH2 y 1 NADH, es decir, el equivalente a 5 ATP.
    • Se produce un total de 45 ATP en esta subfase.
  • Activación del ácido graso: se gasta el equivalente a 2 ATP.

Se genera un total de 163 moléculas de ATP.

  TOTAL PRODUCIDO EN LA B-OXIDACIÓN ATP POR CADA UNO ATP TOTAL
ACETIL CO-A (Nº CARBONOS/2) = 10 12 120
NADH HÉLICE DE LYNNEN
(Nº CARBONOS/2) – 1		 9 3 27
FADH2 9 2 18
ACTIVACIÓN DEL ÁCIDO GRASO     -2 -2
TOTAL DE ATP   163