Descarboxilación oxidativa

Para que el piruvato formado en la glucólisis entre al ciclo de Krebs y que su oxidación siga generando energía debe ser descarboxilado en el citosol de procariotas y la matriz mitocondrial de eucariotas. Aunque es un proceso corto y que no genera ATP es imprescindible para que tenga lugar la respiración celular.

La transformación del ácido pirúvico en acetil-CoA está catalizada por la piruvato descarboxilasa, que es en realidad un complejo enzimático que cataliza 4 reacciones enzimáticas consecutivas.

Descarboxilación del piruvato

En síntesis

Lo que sucede al descarboxilar el piruvato es:

  1. Se elimina un grupo carboxilo dando lugar a una molécula de CO2.
  2. Se transfiere al acetilo resultante la coenzima A, dando lugar al acetil-CoA.
  3. Un NAD+ es reducido a NADH + H

En profundidad

Descarboxilación del piruvato, formación de acetil-CoA

  1. En la primera reacción el pirúvico se une a la tiamina pirofosfato (TPP) liberando una molécula de CO2 y un acetaldehído-TPP. Es una reacción muy lenta, que limita la velocidad total de la reacción. Está llevada a cabo por la Piruvato deshidrogenasa (E1) del complejo.

Piruvato +TPP –> Hidroxietil-TPP + CO2

2. El complejo acetaldehído-TPP se oxida con una lipoamida generando una acetil-lipoamida y liberando el TPP. Está llevada a cabo por la aciltransferasa (E2) del complejo.

Hidroexitil-TPP + Lipoamida –> TPP+ + Acetil-lipoamida

3. El acetil-lipamida reacciona entonces con el cofactor CoA-SH, transfiriéndole el acetil que al oxidarse conserva el enlace rico en energía y se libera dihidrolipoamida y acetil-CoA a la matriz mitocondrial. También es catalizada por la aciltransferasa (E2) del complejo.

Acetil-lipoamida + CoA-SH –> Dihidrolipoamida + acetil-CoA

4. El enlace disulfuro de la lipoamida se reemplaza en la última reacción que cataliza la dihidrolipoil deshidrogenasa (E3) en el que un NAD+ se reduce a NADH + H+ y se repone el enlace disulfuro de la lipoamida.

 Dihidrolipoamida + NAD+–>  Lipoamida + NADH+H+

Regulación

Regulación alostérica

La piruvato descarboxilasa se inhibe alostericamente:

  • A nivel de sustrato por los productos directos de la reacción: Acetil-coA inhibe a la transacetilasa (E2) y el NADH + H+ a la deshidrogenasa (E3). A su vez la CoA-SH activa a la E2 y el NAD+ a la E3.
  • Según el nivel energético. La deshidrogenasa (E3) se inhibe cuando la concentración de GTP es alta y se activa cuando es el AMP el que tiene mayor proporción en la célula.

Modificación covalente

En los animales vertebrados puede tener lugar un segundo nivel de regulación por modificación covalente en la deshidrogenasa (E1) del complejo. Hay dos enzimas, una fosfoproteína fosfatasa y una quinasa  que se encargan de desfosforilar o fosforilar un residuo serina de la E1 que activa o inactiva toda la reacción.

  • La desfosforilación, que es la activación del complejo, incrementa cuando hay en la célula gran concentración de calcio y también de insulina, por lo que hay un control hormonal de esta ruta.
  • La fosforilación, que es la inactivación del complejo, incrementa cuando hay mayor concentración de ATP/ADP, acetil-Coa/CoA y NADH/NAD+, y disminuye cuando hay una alta concentración de piruvato.

El siguiente paso en la respiración celular es el ciclo de Krebs y lo puedes encontrar aquí:
Ciclo de Krebs

 

 

Deja un comentario