objetivos de aprendizaje
al final de esta sección, podrá:
- explicar cómo se puede derivar la energía de la grasa
- explicar el propósito y el proceso de la cetogénesis
- describir el proceso de oxidación del cuerpo cetónico
- explicar el propósito y el proceso de la lipogénesis
- discuta cómo los carbohidratos pueden almacenarse como grasa.
- si el aliento de un diabético huele a alcohol, ¿qué podría significar esto?
Las grasas (o triglicéridos) dentro del cuerpo se ingieren como alimentos o se sintetizan por adipocitos o hepatocitos a partir de precursores de carbohidratos., El metabolismo lipídico implica la oxidación de ácidos grasos para generar energía o sintetizar nuevos lípidos a partir de moléculas constituyentes más pequeñas. El metabolismo de los lípidos está asociado con el metabolismo de los carbohidratos, ya que los productos de la glucosa (como el acetil CoA) se pueden convertir en lípidos.
la Figura 1. Una molécula de triglicéridos (a) se descompone en un monoglicérido (b).,
el metabolismo lipídico comienza en el intestino donde los triglicéridos ingeridos se descomponen en ácidos grasos de cadena más pequeña y posteriormente en moléculas de monoglicéridos por lipasas pancreáticas, enzimas que descomponen las grasas después de que son emulsionadas por sales biliares. Cuando los alimentos llegan al intestino delgado en forma de quimo, una hormona digestiva llamada colecistoquinina (CCK) es liberada por las células intestinales en la mucosa intestinal., CCK estimula la liberación de lipasa pancreática del páncreas y estimula la contracción de la vesícula biliar para liberar sales biliares almacenadas en el intestino. La CCK también viaja al cerebro, donde puede actuar como un supresor del hambre.
la Figura 2. Los quilomicrones contienen triglicéridos, moléculas de colesterol y otras apolipoproteínas (moléculas de proteínas)., Funcionan para llevar estas moléculas insolubles en agua desde el intestino, a través del sistema linfático, y en el torrente sanguíneo, que lleva los lípidos al tejido adiposo para su almacenamiento.
juntas, las lipasas pancreáticas y las sales biliares descomponen los triglicéridos en ácidos grasos libres. Estos ácidos grasos pueden ser transportados a través de la membrana intestinal. Sin embargo, una vez que cruzan la membrana, se recombinan para formar nuevamente moléculas de triglicéridos., Dentro de las células intestinales, estos triglicéridos se empaquetan junto con moléculas de colesterol en vesículas de fosfolípidos llamadas quilomicrones. Los quilomicrones permiten que las grasas y el colesterol se muevan dentro del entorno acuoso de sus sistemas linfático y circulatorio. Los quilomicrones salen de los enterocitos por exocitosis y entran en el sistema linfático a través de lacteos en las vellosidades del intestino. Desde el sistema linfático, los quilomicrones se transportan al sistema circulatorio., Una vez en la circulación, pueden ir al hígado o almacenarse en células grasas (adipocitos) que comprenden el tejido adiposo (grasa) que se encuentra en todo el cuerpo.
lipólisis
para obtener energía de la grasa, los triglicéridos deben descomponerse primero por hidrólisis en sus dos componentes principales, ácidos grasos y glicerol. Este proceso, llamado lipólisis, tiene lugar en el citoplasma. Los ácidos grasos resultantes son oxidados por β-oxidación en acetil CoA, que es utilizado por el ciclo de Krebs., El glicerol que se libera de los triglicéridos después de la lipólisis entra directamente en la vía de la glucólisis como DHAP. Debido a que una molécula de triglicéridos produce tres moléculas de ácidos grasos con hasta 16 o más carbonos en cada una, las moléculas de grasa producen más energía que los carbohidratos y son una fuente importante de energía para el cuerpo humano. Los triglicéridos producen más del doble de energía por unidad de masa en comparación con los carbohidratos y las proteínas. Por lo tanto, cuando los niveles de glucosa son bajos, los triglicéridos se pueden convertir en moléculas de acetil CoA y se utilizan para generar ATP a través de la respiración aeróbica.,
la descomposición de los ácidos grasos, llamada oxidación de ácidos grasos o beta (β)-oxidación, comienza en el citoplasma, donde los ácidos grasos se convierten en moléculas de acil CoA graso. Este acil CoA graso se combina con la carnitina para crear una molécula de acil carnitina graso, que ayuda a transportar el ácido graso a través de la membrana mitocondrial. Una vez dentro de la matriz mitocondrial, la molécula de acil carnitina grasa se convierte de nuevo en acil CoA grasa y luego en acetil CoA., El acetil CoA recién formado entra en el ciclo de Krebs y se utiliza para producir ATP de la misma manera que el acetil CoA derivado del piruvato.
la Figura 3. Haga clic para ampliar la imagen. Durante la oxidación de ácidos grasos, los triglicéridos se pueden descomponer en moléculas de acetil CoA y se utilizan como energía cuando los niveles de glucosa son bajos.
cetogénesis
Si se crea un exceso de acetil CoA a partir de la oxidación de ácidos grasos y el ciclo de Krebs está sobrecargado y no puede manejarlo, el acetil CoA se desvía para crear cuerpos cetónicos., Estos cuerpos cetónicos pueden servir como fuente de combustible si los niveles de glucosa son demasiado bajos en el cuerpo. Las cetonas sirven como combustible en tiempos de inanición prolongada o cuando los pacientes sufren de diabetes no controlada y no pueden utilizar la mayor parte de la glucosa circulante. En ambos casos, las reservas de grasa se liberan para generar energía a través del ciclo de Krebs y generarán cuerpos cetónicos cuando se acumula demasiado acetil CoA.
en esta reacción de síntesis de cetonas, el exceso de acetil CoA se convierte en hidroximetilglutaril CoA (HMG CoA)., HMG CoA es un precursor del colesterol y es un intermediario que se convierte posteriormente en β-hidroxibutirato, el cuerpo cetónico primario en la sangre.
la Figura 4. El exceso de acetil CoA se desvía del ciclo de Krebs a la vía de la cetogénesis. Esta reacción ocurre en las mitocondrias de las células hepáticas. El resultado es la producción de β-hidroxibutirato, el cuerpo cetónico primario que se encuentra en la sangre.,
oxidación del cuerpo de cetonas
Los Órganos que tradicionalmente se han pensado que dependen únicamente de la glucosa, como el cerebro, en realidad pueden usar cetonas como fuente de energía alternativa. Esto mantiene el funcionamiento del cerebro cuando la glucosa está limitada. Cuando las cetonas se producen más rápido de lo que se pueden usar, se pueden descomponer en CO2 y acetona. La acetona se elimina por exhalación. Un síntoma de la cetogénesis es que el aliento del paciente huele dulce como el alcohol. Este efecto proporciona una forma de saber si un diabético está controlando adecuadamente la enfermedad., El dióxido de carbono producido puede acidificar la sangre, lo que conduce a la cetoacidosis diabética, una condición peligrosa en los diabéticos.
Las cetonas se oxidan para producir energía para el cerebro. el beta (β)-hidroxibutirato se oxida a acetoacetato y se libera NADH. Se agrega una molécula de HS-CoA al acetoacetato, formando acetoacetil CoA. El carbono dentro del acetoacetil CoA que no está unido al CoA luego se separa, dividiendo la molécula en dos. Este carbono luego se une a otro HS-CoA libre, lo que resulta en dos moléculas de acetil CoA., Estas dos moléculas de acetil CoA se procesan a través del ciclo de Krebs para generar energía.
la Figura 5. Cuando la glucosa está limitada, los cuerpos cetónicos pueden oxidarse para producir acetil CoA que se utilizará en el ciclo de Krebs para generar energía.
lipogénesis
Cuando los niveles de glucosa son abundantes, El exceso de acetil CoA generado por la glucólisis se puede convertir en ácidos grasos, triglicéridos, colesterol, esteroides y sales biliares., Este proceso, llamado lipogénesis, crea lípidos (grasa) a partir del acetil CoA y tiene lugar en el citoplasma de los adipocitos (células grasas) y hepatocitos (células hepáticas). Cuando usted come más glucosa o carbohidratos de los que su cuerpo necesita, su sistema utiliza acetil CoA para convertir el exceso en grasa. Aunque hay varias fuentes metabólicas de acetil CoA, se deriva más comúnmente de la glucólisis. La disponibilidad de acetil CoA es significativa, porque inicia la lipogénesis., La lipogénesis comienza con acetil CoA y avanza por la adición posterior de dos átomos de carbono de otro acetil CoA; este proceso se repite hasta que los ácidos grasos son la longitud apropiada. Debido a que este es un proceso anabólico de creación de bonos, se consume ATP. Sin embargo, la creación de triglicéridos y lípidos es una forma eficiente de almacenar la energía disponible en los carbohidratos. Los triglicéridos y lípidos, moléculas de alta energía, se almacenan en el tejido adiposo hasta que se necesitan.,
aunque la lipogénesis ocurre en el citoplasma, el acetil CoA necesario se crea en las mitocondrias y no se puede transportar a través de la membrana mitocondrial. Para resolver este problema, el piruvato se convierte en oxaloacetato y acetil CoA. Se requieren dos enzimas diferentes para estas conversiones. El oxaloacetato se forma a través de la acción de la piruvato carboxilasa, mientras que la acción de la piruvato deshidrogenasa crea acetil CoA. El oxaloacetato y el acetil CoA se combinan para formar citrato, que puede atravesar la membrana mitocondrial y entrar en el citoplasma., En el citoplasma, el citrato se convierte de nuevo en oxaloacetato y acetil CoA. El oxaloacetato se convierte en malato y luego en piruvato. El piruvato cruza de nuevo a través de la membrana mitocondrial para esperar el siguiente ciclo de lipogénesis. El acetil CoA se convierte en malonil CoA que se utiliza para sintetizar ácidos grasos. La figura 6 resume las vías del metabolismo lipídico.
la Figura 6. Los lípidos pueden seguir una de varias vías durante el metabolismo. El glicerol y los ácidos grasos siguen diferentes vías.,
revisión del Capítulo
Los lípidos están disponibles para el cuerpo de tres fuentes. Pueden ser ingeridos en la dieta, almacenados en el tejido adiposo del cuerpo, o sintetizados en el hígado. Las grasas ingeridas en la dieta se digieren en el intestino delgado. Los triglicéridos se descomponen en monoglicéridos y ácidos grasos libres, luego se importan a través de la mucosa intestinal. Una vez cruzados, los triglicéridos se resintetizan y se transportan al hígado o al tejido adiposo., Los ácidos grasos se oxidan a través de ácidos grasos o β-oxidación en moléculas de acetil CoA de dos carbonos, que luego pueden entrar en el ciclo de Krebs para generar ATP. Si se crea un exceso de acetil CoA y se sobrecarga la capacidad del ciclo de Krebs, el acetil CoA se puede utilizar para sintetizar cuerpos cetónicos. Cuando la glucosa está limitada, los cuerpos cetónicos pueden oxidarse y usarse como combustible. El exceso de acetil CoA generado por el exceso de glucosa o ingestión de carbohidratos se puede utilizar para la síntesis de ácidos grasos o la lipogénesis. Acetil CoA se utiliza para crear lípidos, triglicéridos, hormonas esteroides, colesterol y sales biliares., La lipólisis es la descomposición de los triglicéridos en glicerol y ácidos grasos, lo que los hace más fáciles de procesar para el cuerpo.
autocomprobación
responda La(s) pregunta (s) a continuación para ver qué tan bien entiende los temas tratados en la sección anterior.