La síntesis de los ácidos grasos se inicia a partir de moléculas de acetil - S - CoA, aunque las reacciones son bastante diferentes a las de degradación. La β oxidación se realiza en la matriz mitocondrial y el anabolismo de estos compuestos ocurre en el citoplasma.
A continuación se verán las reacciones que conducen a la síntesis de un ácido graso.
REACCIÓN 1: TRANSFERENCIA DEL GRUPO ACETILO DE LA ACETIL - S - CoA A LA PROTEINA ACP – SH
La síntesis de un ácido graso se inicia con dos moléculas de acetil - S - CoA, aunque cada una de ellas sigue transformaciones diferentes. Una, es transferida a una proteína que se llama proteína acarreadora de acilos (ACP - SH). La síntesis de los ácidos grasos y sus intermediarios, ocurre estando unidos a esta cadena polipeptídica, en lugar de a la CoA - SH, como ocurre durante su degradación. La unión de los acilos a la proteína, al igual que con la coenzima A, se efectúa también mediante un azufre. La enzima que cataliza esta reacción se llama ACP - acil - transferasa. (Figura 13.42).
REACCIÓN 2: TRANSFERENCIA DEL GRUPO ACETILO DE LA ACETIL - S - A CP A LA SINTETASA – SH
En este paso el grupo acetilo, unido a la proteína acarreadora de acilos, se transfiere a una de las enzimas que realizan la síntesis de los ácidos grasos: la β - cetoacil - ACP – sintetasa, produciéndose acetil - S - sintetasa. Figura (13.43).
REACCIÓN 3: FORMACIÓN DE MALONIL - S – CoA
En esta reacción la segunda molécula de acetil - S - CoA que integrará al ácido graso se carboxila, para producir malonil - S - CoA. El carbono para la carboxilación es proporcionado por el ácido carbónico. La reacción requiere de una molécula de ATP, la cual se hidroliza en ADP y Pi. La enzima que cataliza este paso se llama acetil - S - CoA carboxilasa. (Figura 13.44).
REACCIÓN 4: FORMACIÓN DE MALONIL - S – ACP
En esta reacción el grupo malonil, formado en la reacción anterior, es transferido de la CoA - SH a una molécula de la proteína acarreadora de acilos (ACP - SH), la enzima de esta reacción es la malonil – ACP - transferasa. (Figura 13.45).
REACCIÓN 5: FORMACIÓN DE ACETOACETIL - S – ACP
Esta reacción está catalizada por la enzima β - cetoacil - ACP - sintetasa que en los esquemas se ha abreviado como sint., la cual previamente ha sido cargada con una molécula de acetilo (Figura 13.43).
En el proceso el malonil - S - ACP se descarboxila, quedando como CO2 el átomo de carbono que ingresó en la reacción que se muestra en la Figura 13.44, fusionándose los cuatro átomos restantes para formar acetoacetil - S - ACP. La reacción se muestra en la Figura 13.46.
REACCIÓN 6: REDUCCIÓN DEL ACETOACETIL - S - ACP A EXPENSAS DE NADPH.
En este punto el acetoacetil - S - ACP, producido en la reacción anterior, es reducido para formar D – β hidroxibutiril - S - ACP. La enzima que cataliza esta reacción es la β - cetoacil - S - ACP reductasa que usa como cofactor una molécula de NADPH. (Figura 13.47).
REACCIÓN 7: DESHIDRATACIÓN DEL D - β - HIDROXIBUTIRIL - S – ACP
Con la deshidratación del D - β - hidroxibutiril - S - ACP se forma el derivado insaturado de cuatro carbonos: 2, 3 - trans - butenoil - S - ACP. La enzima que cataliza esta reacción es la D - β - hidroxiacil – S ACP deshidratasa . (Figura 13.48).
REACCIÓN 8: REDUCCIÓN DEL 2, 3 - TRANS - BUTENOIL - S – ACP
En esta reacción la enzima 2, 3 - trans - butenoil – S - ACP reductasa, que usa NADPH, reduce al 2, 3 - trans - butenoil - S - ACP, produciendo butiril - S - ACP. (Figura 13.49).
Con la reacción de la Figura 13.49 se completa un ciclo de la β - oxidación. El siguiente ciclo, catalizado por las enzimas ya descritas, comienza con la transferencia del butiril, de la ACP - SH, hacia la sintetasa (Sint.), produciéndose butiril - S - Sintetasa. (Figura 13.50).
En la siguiente reacción entra una molécula de malonil - S - ACP, que ha sido sintetizada a partir de acetil - S - CoA, como se aprecia en las Figuras 13.44 y 13.45. El grupo butirilo se une al malonil, con la pérdida de un átomo de carbono como CO2, produciéndose un derivado de seis átomos de carbono: β - cetohexanoil - S - ACP. (Figura 13.51).
La molécula de β - cetohexanoil - S - ACP se reduce, se deshidrata y se reduce nuevamente, para formar finalmente el hexanoil - S - ACP, con lo que termina otro ciclo. El hexanoil es transferido nuevamente a la sintetasa, para unir otros dos átomos de carbono, formándose el derivado de 8 carbonos y así sucesivamente.
En la Figura 13.52 se aprecia un resumen de las reacciones para completar un ciclo de la síntesis de un ácido graso saturado.
Figura 13.52 Resumen de las reacciones para el primer ciclo en la síntesis de un ácido graso saturado. (Figura elaborada por el autor).
Cuando el grupo acilo ha crecido hasta tener 16 carbonos (palmitoil - S - ACP), o sea cuando se han producido 7 vueltas del ciclo de la síntesis de los ácidos grasos, el acilo se libera de la proteína acarreadora de acilos, mediante una hidrólisis que produce ácido palmítico y ACP - SH. Los ácidos grasos con un número mayor de carbonos y los insaturados, son sintetizados a partir de modificaciones que se realizan en la estructura del ácido palmítico.
Los átomos de carbono de cualquier molécula que durante su degradación produzca acetil - S - CoA, pueden ser convertidos en ácidos grasos y después a triacilgliceroles que son almacenados en el tejido adiposo. Es decir, cuando hay un exceso de energía, las moléculas de acetil - S - CoA sobrantes, en lugar de ingresar al ciclo de Krebs, son almacenadas como grasas.