Acetil coenzima A: qué es, estructura, formación, funciones
¿Qué es la acetil coenzima A?
La acetil coenzima A, abreviado como acetil CoA, es una molécula intermediaria crucial para diversas rutas metabólicas tanto de lípidos como de proteínas y carbohidratos. Entre sus funciones principales destaca entregar el grupo acetilo al ciclo de Krebs.
El origen de la molécula acetil coenzima A puede darse a través de distintas vías; esta molécula puede formarse dentro de la mitocondria o fuera de esta, dependiendo de cuánta glucosa se encuentre en el ambiente. Otra de las características de la acetil CoA es que con su oxidación se produce energía.
Estructura
La coenzima A está formada por un grupo β-mercaptoetilamina unido por un enlace a la vitamina B5, también llamada ácido pantoténico. Igualmente, esta molécula está unida a un nucleótico ADP 3’-fosforilado. Un grupo acetilo (-COCH3) es está unido a esta estructura.
La fórmula química de esta molécula es C23H38N7O17P3S y tiene un peso molecular de 809,5 g/mol.
Formación
Tal como se mencionó anteriormente, la formación de la acetil CoA puede llevarse a cabo dentro o fuera de la mitocondria, y depende de los niveles de glucosa presentes en el medio.
Intramitocondríal
Cuando los niveles de glucosa son altos, la acetil CoA se forma de la siguiente manera: el producto final de la glucólisis es el piruvato. Para que este compuesto pueda ingresar al ciclo de Krebs debe ser transformado en acetil CoA.
Este paso es crucial para conectar la glucólisis con los demás procesos de respiración celular. Este paso ocurre en la matriz mitocondrial (en procariotas ocurre en el citosol). La reacción involucra los siguientes pasos:
- Para que se lleve a cabo esta reacción, la molécula de piruvato debe ingresar a la mitocondria.
- El grupo carboxilo del piruvato es eliminado.
- Posteriormente, esta molécula es oxidada. Este último para involucrar el paso de NAD+ a NADH gracias a los electrones producto de la oxidación.
- La molécula oxidada se une a la coenzima A.
Las reacciones necesarias para la producción de acetil coenzima A son catalizadas por un complejo enzimático de tamaño significativo llamado piruvato deshidrogenasa. Esta reacción requiere la presencia de un grupo de cofactores.
Este paso es crítico en el proceso de la regulación celular, ya que acá se decide la cantidad de acetil CoA que ingresa al ciclo de Krebs.
Cuando los niveles son bajos, la producción de acetil coenzima A es llevada a cabo por la β-oxidación de los ácidos grasos.
Extramitocondrial
Cuando los niveles de glucosa son altos, la cantidad de citrato también incrementa. El citrato es transformado en acetil coezima A y en oxalacetato por la encima ATP citrato liasa.
En contraste, cuando los niveles son bajos, la CoA es aceltilada por la acetil CoA sintetasa. De la misma forma, el etanol sirve como fuente de carbonos para la acetilización por medio de la enzima alcohol deshidrogenasa.
Funciones de la acetil-CoA
La acetil-CoA está presente en una serie de rutas metabólicas variadas. Algunas de estas son las siguientes:
Ciclo del ácido cítrico
La acetil CoA es el combustible necesario para iniciar este ciclo. La acetil coenzima A es condensada junto con una molécula de ácido oxalacético en citrato, reacción catalizada por la enzima citrato sintasa.
Los átomos de dicha molécula continúan su oxidación hasta formar CO2. Por cada molécula de acetil CoA que ingresa en el ciclo se generan 12 moléculas de ATP.
Metabolismo de los lípidos
La acetil CoA es un producto importante del metabolismo de los lípidos. Para que un lípido pase a ser una molécula de acetil coenzima A se requieren los siguientes pasos enzimáticos:
- Los ácidos grasos deben “activarse”. Este proceso consta de la unión del ácido graso a la CoA. Para ello, una molécula de ATP se escinde para aportar la energía que permite dicha unión.
- Ocurre la oxidación del acil coenzima A, específicamente entre los carbonos α y β. Ahora, la molécula recibe el nombre de acil-a enoil CoA. Este paso implica la conversión de FAD a FADH2 (toma los hidrógenos).
- El doble enlace formado en el paso anterior recibe un H en el carbono alfa y un hidroxilo (-OH) en el beta.
- Ocurre la β-oxidación (β porque el proceso ocurre a nivel de ese carbono). El grupo hidroxilo se transforma en un grupo ceto.
- Una molécula de coenzima A escinde el enlace entre los carbonos. Dicho compuesto queda unido al ácido graso restante. El producto es una molécula de acetil CoA y otra con dos átomos de carbono menos (la longitud del último compuesto depende de la longitud inicial del lípido. Por ejemplo, si tenía 18 carbonos el resultado será 16 carbonos finales).
Esta ruta metabólica de cuatro pasos: oxidación, hidratación, oxidación y tiólisis, que se repite hasta quedar como producto final dos molécula de acetil CoA. Es decir, todo el ácido grado pasa a acetil CoA.
Vale recordar que esta molécula es el combustible principal del ciclo de Krebs y pueden ingresar en el mismo. Energéticamente, este proceso origina mayor cantidad de ATP que el metabolismo de carbohidratos.
Síntesis de cuerpos cetónicos
La formación de cuerpos cetónicos ocurre a partir de una molécula de acetil coenzima A, producto de la oxidación lipídica. Esta ruta es denominada cetogénesis y ocurre en el hígado; concretamente, ocurre en las mitocondrias de las células hepáticas.
Los cuerpos cetónicos son un conjunto heterogéneo de compuestos solubles en agua. Son la versión hidrosoluble de los ácidos grasos.
Su papel fundamental es actuar como combustibles para ciertos tejidos. Particularmente en etapas de ayuno, el cerebro puede tomar los cuerpos cetónicos como fuente de energía. En condiciones normales el cerebro recurre a la glucosa.
Ciclo del glioxilato
Esta ruta ocurre en un organelo especializado llamado glioxisoma, presente únicamente en plantas y otros organismos, como protozoarios. La acetil coenzima A es transformada en succinato y puede incorporarse nuevamente en el ciclo del ácido de Krebs.
En otras palabras, esta vía permite saltar ciertas reacciones del ciclo de Krebs. Esta molécula puede convertirse en malato, que a su vez puede convertirse en glucosa.
Los animales no poseen el metabolismo necesario para llevar a cabo esta reacción; por tanto, son incapaces de realizar esta síntesis de azúcares. En los animales todos los carbonos del acetil CoA son oxidados hasta CO2, que no es útil para una ruta de biosíntesis.
La degradación de ácidos grasos tiene como producto final la acetil coenzima A. Por ende, en los animales este compuesto no puede ser reintroducido en vías de síntesis.