piruvato deshidrogenasa

METABOLISMO DEL PIRUVATO
T 19-M. piruvato
La degradación de la glucosa por la vía glucolítica produce
piruvato.
Éste en (1) condiciones anaeróbicas puede seguir una
fermentación y produce: etanol, lactato, etc…
y en (2) condiciones aerobias se produciría una oxidación
completa, degradándose hasta CO2 (acetil-CoA)
FERMENTACIONES
OXIDACIÓN
COMPLETA
Etanol
Glucosa
Piruvato
Lactato
deshidrogenasa
Lactato
FERMENTACIONES
En el tejido muscular, en anaerobiosis, el piruvato se reduce a lactato.
Los µ-organismos que degradan glucosa en anaerobiosis son fermentativos
y pueden generar etanol, lactato, etc.
El piruvato formado en la GLUCOLISIS sigue una de las vías:
ANAEROBIA: Fermentación (1,2)
AEROBIA:
Respiración celular (3)
Piruvato
O2
2
1
Acetaldehido
O2
Lactato
Lactato
3
O2
Acetil-CoA
O2
Etanol
piruvato
Posterior
oxidación
1.-FERMENTACIÓN LACTICA
en condiciones anaeróbicas (músculo y microorganismos).
Acoplamiento de la
oxidación del NADH
hasta NAD+ con la
reducción del
Piruvato a lactato;
glicolisis
glucosa
2 piruvato
la glicolisis necesita
NAD+ disponible para
la Gal-3-P
deshidrogenasa
Regeneracion
NAD+
regeneración
NAD+
Resumen de la fermentación
láctica
Lactato
deshidrogenasa
Piruvato + NADH
2 lactato
lactato
El ácido láctico es producido en
los músculos con el ejercicio y
por bacterias
Lactato + NAD+
2.-FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA
en condiciones anaeróbicas en microorganismos fermentativos
Acoplamiento de la
oxidación del
NADH a NAD+ con
la reducción del
acetaldehido a
etanol;
la glicolisis
necesita NAD+
Disponible para la
Gal-3-P
deshidrogenasa
glucosa
2 piruvato
Regeneracion
NAD+
acetaldehido
etanol
Las 2 Reacciones de reducción del Piruvato en los procesos
fermentativos
Lactato
deshidrogenasa
Piruvato
Piruvato
descarboxilasa
Piruvato
Lactato
Alcohol
deshidrogenasa
Acetaldehido
Etanol
3.-Oxidación del Piruvato
en condiciones aerobias
-------
Acetil-CoA
Glucosa
REACCIÓN COMPLEJA:
Descarboxilación oxidativa del piruvato
Enzima: PIRUVATO DESHIDROGENASA
Coenzimas solubles:
Piruvato
Complejo
Piruvato
deshidrogenasa
Acetil-CoA
Lípidos
NAD+ se reduce a NADH
CoA-SH se lleva el acetilo
PIRUVATO DESHIDROGENASA
Componentes del complejo:
3 enzimas y 5 coenzimas
E1- piruvato deshidrogenasa E2- Lipoil-transacetilasa E3- Dihidrolipoamida deshidrogenasa Coenzimas unidos a Enzimas
(GRUPOS PROSTÉTICOS)
E1- TPP
E2- Lipoamida
E3 - FAD
-TPP
-Lipoamida
- FAD
Descarboxilación oxidativa
Trans-acetilación
Oxidación H2-lipoamida
Modelo de la estructura del complejo PDH, donde se recogen
los 3 tipos de subunidades, cada una con su coenzima
Cristales de PDH
Coenzimas solubles
CoA-SH
NAD+
La E1-TPP cataliza la
descarboxilación del piruvato y
el OH-etil queda unido a la TPP
Microfotografía al M.E. del complejo PDH procedente de músculo
PIRUVATO DESHIDROGENASA:
Toda la
reacción se
produce en
el entorno
del
complejo
PDH,
actuando
en cada
paso una
de las
enzimas
mecanismo de actuación
Hidroxi-etil-TPP
Lipoamida
Dihidrolipoamida
piruvato
Acetil-CoA
Acetil hidro
lipoamida
E1 = Piruvato deshidrogenasa
E2 = Dihidrolipoil transacetilasa
E3 = Dihidrolipoil deshidrogenasa
- TPP
- Lipoamida
- FAD
CoE. solubles
•CoA-SH
•NAD+
Descripción del mecanismo de acción de la PIRUVATO DH
1º.- Actuación de la E1-TPP (La E1 es Piruvato deshidrogenasa)
El piruvato se descarboxila y el fragmento de 2 carbonos (carbanión) se transfiere al
anillo de tiofeno (TPP), formándose el hidroxi-etil-TPP.
2º.- Transferencia del hidroxietilo de la E1-TPP a la E2-Lipoamida
La E2 es Dihidrolipoil-transacetilasa y tiene unida la Lipoamida
En la transferencia desde E1 a E2, el hidroxi-etilo se oxida a acetilo, a la par que el
puente disulfuro de la lipoamida se reduce a dihidro-lipoamida, aunque como ésta
resulta acetilada, el producto es acetil-hidro-lipoamida
3º.- Transferencia del acetilo desde la E2-hidro-Lipoamida a la CoA-SH
El grupo acetilo de la acetil-lipoamida (enlace tio-acilo) se transfiere a la CoA-SH, para
formar Acetil-S-CoA (enlace tio-acilo).
La Lipoamida queda reducida como Dihidro-lipoamida.
4º.- Oxidación de la H2-lipoamida por E3-FAD ( Coenzima de la E3)
La E3 (Dihidrolipoil-deshidrogenasa) es una flavoenzima, cuyo FADH2 se oxidará después
por el NAD+ (coenzima soluble) que se reduce a NADH + H+
Nombre de la COMPUESTO
VITAMINA
QUÍMICO
B1
Tiamina
Forma de COENZIMA
Tiamina-PP
PATOLOGÍA
(por carencia)
Beriberi
(cascara arroz)
Glositis, Queilitis
angular y
Dermatitis
seborreica
B2
Riboflavina
FMN, FAD
B3
Niacina o Ac.
Nicotínico
NADH, NADPH
Pelagra (3D)
B5
Pantotenato
Coenzima A
Neurodegeneración
(pantotenato kinasa)
B6
Piridoxina
Piridoxal-P
Anemia
(Isoniacina)
B7 o H
Biotina
Biotina
B12
Cobalamina
C
Ascorbato
Cianocobalamina
Anemia
perniciosa
Escorbuto
PIRUVATO DESHIDROGENASA
Regulación alostérica y por fosforilación/defosforilación
PIRUVATO DESHIDROGENASA
Piruvato
Esta regulada de dos
maneras:
•INHIBICIÓN
ALOSTÉRICA POR
METABOLITOS
El complejo enzimático
esta inhibido por ATP y
activado por AMP.
• por fosforilación /
defosforilación sobre
la E1
•Fosforilada es < activa
•Defosforilada > activa
Acetil-CoA
Citrato
Oxalacetato
Isocitrato
Malato
Cetoglutarato
Succinil-
PIRUVATO DESHIDROGENASA
Regulación covalente por fosforilación/defosforilación
La PDH
fosforilada
(PDH-P) es
inactiva y la
defosforilación
la activa de
nuevo.
La PDH es
estimulada (PDH a)
por la insulina,
fosfo-enol- piruvato
y AMP, que inhiben
a la PDH-kinasa,
pero es inhibida
(PDH b) por el
ATP, NADH y acetilCoA, que activan a
la PDH-kinasa.
Resumen de la
degradación
del Pivuvato
Glucosa
Glucolisis
10 reacciones
consecutivas
Condiciones
anaeróbicas
2 piruvato
2 etanol + 2 CO2
Condiciones
aeróbicas
Fermentación a alcohol
en levaduras
2 Actil-CoA
Ciclo
del
ácido
cítrico
En células tumorales:
http://sebbm.es/BioROM/cont
enido/UCM/sit_fisiopat/glucol
isis-cancer/index.htm
4 CO2 + H2O
Animales, plantas, y muchas
células microbianas bajo
condiciones aeróbicas
Condiciones
anaeróbicas
2 lactato
Fermentación a lactato
en músculo en
contracción vigorosa,
eritrocitos, otras células
y en algunos
microorganismos