OXIDACIÓN DEL PIRUVATO A ACETIL CoA
EDINSON SALDAÑA ROJAS
Rutas catabólicas Las rutas catabólicas sirven para capturar la energía química en forma de trifosfato de adenosina (ATP TP)) a partir de la degradación de moléculas de combustibles ricos en energía. El catabolismo permite también que las moléculas de la dieta (o moléculas de nutrientes almacenadas en las células) se conviertan en unidades estructurales necesarias para la síntesis de moléculas complejas. La generación de energía por degradación de moléculas complejas se produce en tres etapas, como se muestra en la figura [Not [Nota: a: las las ruta rutass cat cataból abólic icas as norm normal alme ment nte e son son oxida xidati tiva vass y nece necesi sita tan n coenz oenzim imas as como omo el + ].
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En la Etapa 1, el carbono de los combustibles metabólicos se incorporan a la Acetil-CoA. En la Etapa 2, el Ciclo del Ácido Cítrico, la oxidación del carbono produce 2 , Transportadores electrónicos reducidos y una pequeña cantidad de ATP. En la Etapa 3, los Transportadores electrónicos reducidos se reoxidan, aportando energía para la síntesis de más ATP.
DE LA RESPIRACIÓN
DESTINOS ALTERNATIVOS DEL PIRUVATO CARBOXILACIÓN DEL PIRUVATO A OXALACETATO La carboxilación del piruvato a oxalacetato (OAA) por la piruvato carboxilasa es una reacción dependiente de biotina. Esta reacción es importante porque repone los productos intermedios del ciclo del ácido cítrico y proporciona sustrato para gluconeogénesis
DESTINOS ALTERNATIVOS DEL PIRUVATO DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA DEL PIRUVATO La descarboxilación oxidativa del piruvato por el Complejo Piruvato Deshidrogenasa es una ruta importante en tejidos con una elevada capacidad oxidativa, como el músculo. El piruvato deshidrogenasa convierte de manera irreversible el piruvato, el producto final de la glucólisis, en Acetil-CoA, un combustible principal del Ciclo de los Ácidos Tricarboxílicos ( ATC ) y la unidad estructural para la síntesis de ácidos grasos.
El piruvato, el producto final de la glucólisis aerobia, debe de ser transportado al interior de la mitocondria antes de que pueda entrar en el ciclo de los ATC. Esto se consigue mediante un transportador específico del piruvato que lo ayuda a atravesar la membrana mitocondrial interna.
Una vez en la matriz, el piruvato es convertido en Acetil-CoA por medio del Complejo Piruvato Deshidrogenasa, un complejo multienzimático. Hablando con precisión, el Complejo Piruvato Deshidrogenasa (Complejo PDH ) no forma parte del propio Ciclo de los Acidos Tricarboxilicos ( ATC ), sino que es una fuente importante de Acetil-CoA, el sustrato de 2 carbonos del ciclo.
Enzimas componentes: El Complejo Piruvato Deshidrogenasa (Complejo PDH ) es un agregado plurimolecular de tres enzimas, la Piruvato Deshidrogenasa (PDH ), también llamada descarboxilasa), la Dihidrolipoil Transacetilasa y la Dihidrolipoil Deshidrogenasa. Cada una cataliza una parte de la reacción total. Su asociación física enlaza las reacciones en la secuencia adecuada sin la liberación de productos intermedios. Además de las enzimas que participan en la conversión de piruvato a acetil-CoA, el complejo también contiene dos enzimas reguladoras fuertemente unidas, la Piruvato Deshidrogenasa Cinasa y la Piruvato Deshidrogenasa Fosfatasa.
Coenzimas: El Complejo PDH contiene 5 coenzimas que actúan como portadores u oxidantes para los productos intermedios de las reacciones mostradas en la figura, la Piruvato Deshidrogenasa (PDH), necesita pirofostato de tiamina, la Dihidrolipoil Transacetilasa, necesita ácido lipoico y Coenzima A y la Dihidrolipoil Deshidrogenasa necesita dinucleotido de flavima y adenina (FAD) y + .
Necesidades Para que la oxidación del Piruvato hasta Acetil CoA se lleve en optimas condiciones se presentan las siguientes necesidades: NECESIDADES: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
TPP (TIAMINA PIROFOSFATO) NAD+ FAD+ CoASH ACIDO LIPOICO COMPLEJO MULTIENZIMATICO PIRUVATO DESHIDROGENASA - PIRUVATO DESHIDROGENASA (PDH) - DIHIDROLIPOIL DESHIDROGENASA - DIHIDROLIPOIL TRANSACETILASA
Regulación del Complejo Piruvato Deshidrogenasa: La modificación covalente por las dos enzimas reguladoras que son parte del complejo activan e inactivan la Piruvato Deshidrogenasa (PDH ) de manera alternativa. La PDH cinasa independiente de AMP cíclico fosforila y, por consiguiente, inhibe la PDH , mientras que la PDH fosfatasa la desfosforila y activa.
Hormonas (Insulina,Vasopresina)
Carencia del Piruvato Deshidrogenasa: Una carencia del componente PDH , del Complejo PDH , aunque rara, es la causa bioquímica más común de acidosis láctica congénita. Esta carencia enzimática provoca una incapacidad para convertir el piruvato en acetil-CoA, lo que hace que se desvíe el piruvato a ácido láctico a través de la lactato deshidrogenasa. Esto causa problemas particulares para el cerebro, que depende del ciclo de los ATC para obtener la mayor parte de su energía y es particularmente sensible a la acidosis. Los síntomas son variables, e incluyen neurodegeneración, espasticidad muscular y, en la forma de inicio neonatal, muerte temprana.
Carencia del Piruvato Deshidrogenasa: El defecto de PDH , está ligado al cromosoma X, pero, dada la importancia de la enzima en el cerebro, afecta tanto a hombres como a mujeres. Por consiguiente, la carencia de esta enzima se clasifica como dominante ligada al cromosoma X. No existe tratamiento aprobado para la carencia del complejo piruvato deshidrogenasa; sin embargo, la restricción alimentaria de carbohidratos y los suplementos de TPP pueden reducir los síntomas en pacientes seleccionados.
Mecanismo de envenenamiento por arsénico: El "envenenamiento por arsénico”, se debe principalmente a la inhibición de enzimas que necesitan ácido lipoico como coenzima, entre ellas la Dihidrolipoil Transacetilasa, del Complejo PDH, la α-cetoglutarato deshidrogenasa y la α cetoácido de cadena ramificada deshidrogenasa. El arsenito (la forma trivalente del arsénico) forma un complejo estable con los grupos tiol (-SH) del ácido lipoico, lo que hace que ese compuesto deje de estar disponible para actuar como coenzima. Cuando se une al ácido lipoico en el Complejo PDH, se acumula piruvato (y, en consecuencia, lactato). Como ocurre en la carencia del complejo piruvato deshidrogenasa, esto afecta particularmente al cerebro y causa trastornos neurológicos y muerte.
Fuentes y destinos de la Acetil Coa
SISTEMA DE LANZADERA
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Los NADH producidos en el citosol provenientes de la glucolisis no pueden penetrar directamente en la matriz mitocondrial ya que la membrana mitocondrial interna carece de un transportador para NADH. Se transportan entonces los dos electrones del NADH desde el citosol hacia la matriz mediante mecanismos de lanzaderas.
Características •
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Isoenzimas Citosolica Mitocondrial Sustrato con capacidad de ser reducido y oxidado Poseer mecanismos de transporte a través de la membrana interna
Lanzadera del glicerol-3-fosfato •
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Tejidos: Músculo esquelético y cerebro Enzima: Glicerol 3 fosfato deshidrogenasa Sustratos: Glicerol 3-fosfato Dihidroxiacetona fosfato Entrega de electrones: FAD •
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Lanzadera de la malato-aspartato •
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Tejidos: Higado, Riñón y Corazón Enzima: Malato Deshidrogenasa Sustratos: Malato Oxalacetato Entrega de electrones: NAD •
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GRACIAS
