METABOLISMO DEL PIRUVATO

En los organismos anaerobios o en las células aerobias que están realizando unas tasas de glucólisis muy elevadas, el NADH generado en la glucólisis no puede reoxidarse en las mitocondrias. Cuando es esta la situación el NADH se utiliza para impulsar la reducción de un sustrato orgánico que es el propio piruvato.

1.- Microorganismos anaerobios El piruvato tiene numerosos destinos alternativos en los microorganismos anaerobios: Fermentación del ácido láctico y Fermentación alcohólica levadura

Fermentación Láctica piruvato + NADH + H+-------> ácido láctico + NAD+

Glucosa + 2ADP + 2Pi  2 Lactato + 2ATP + 2H2O Se produce en bacterias (bacterias lácticas), también en algunos protozoos y en el músculo esquelético humano. Es responsable de la producción de productos lácteos acidificados ---> yoghurt, quesos, crema ácida, etc.

Fermentación Alcohólica piruvato --------> acetaldehido + CO2 acetaldehido + NADH + H+ -------> etanol + NAD+

Glucosa + 2ADP + 2Pi + 2H+  2 Etanol + 2CO2 + 2ATP + 2H2O Se lo encuentra en levaduras , hongos y algunas bacterias. La fermentación alcohólica es la base de las siguientes aplicaciones en la alimentación humana: pan, cerveza, vino y otras.

2.- Microorganismos aerobios El metabolismo oxidativo se puede subdividir en tres etapas: Generación de un fragmento activado de dos carbonos Acetil-CoA Oxidación de estos dos átomos de carbono en el ciclo del ácido cítrico Transporte electrónico y la fosforilación oxidativa, en donde los transportadores electrónicos reducidos que se generan en el ciclo, vuelven a oxidarse junto con la síntesis de ATP

ETAPA 1. Oxidación del piruvato El piruvato difunde hasta la matriz de la mitocondria, cruzando ambas membranas. Dentro de la mitocondria, este es descarboxilado por oxidación a Acetil-CoA.

Coenzima A

Enzima piruvato deshidrogenasa E1 = piruvato deshidrogenasa E2 = dihidrolipoil transacetilasa E3 = dihidrolipoil deshidrogenasa Inhibido por ATP Inhibido por acetil–Co A y NADH (productos) Inhibido por la fosforilación de E1 (piruvato deshidrogenasa). Activada por la desfosforilación de E1. Activada por AMP y NAD+

ETAPA 2. Ciclo del ácido cítrico Este ciclo actúa en dos fases principalmente: Fase 1. Introducción y perdida de dos átomos de carbono Fase 2. Regeneración del oxalacetato El punto de partida es Acetil-CoA, obteniéndose CO2 y transportadores de electrones reducidos (NADH y FADH2).

Fase 1: 1. Introducción de dos átomos de carbono en forma de Acetil-CoA

2. Isomerización del citrato

3. Generación de CO2 por una deshidrogenasa ligada a NAD+

4. Generación de un segundo CO2 por un complejo multienzimático.

Fase 2: 5. Fosforilación a nivel de sustrato

6. Deshidrogenación dependiente de la Flavina

7. Hidratación de un doble enlace carbono-carbono

8. Deshidrogenación que regenera el oxalacetato

En resumen se tiene que en el ciclo del ácido cítrico por cada vuelta: Acetil-CoA + 3H2O + 3NAD+ + FAD + ADP + Pi  2CO2 + 3NADH + FADH2 + CoA-SH + ATP

Regulación del ciclo de krebs Inhibida por ATP, NADH, succinil-coA. Inhibida por citrato (producto) Activada por AMP

Inhibida por ATP Activada por ADP

Inhibida por succinil-CoA (producto) Inhibida por NADH Inhibida por succinil-CoA (producto)

Si se consideran las tres etapas hasta el momento: Glucólisis Glucosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD+  2Piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H2O + 4H+ Complejo piruvato deshidrogenasa 2Piruvato + 2NAD+ + 2CoA-SH  2Acetil-CoA + 2NADH +2CO2 Ciclo del ácido cítrico (incluyendo la conversión de GTP en ATP) 2Acetil-CoA + 6H2O + 6NAD+ + 2FAD + 2ADP + 2Pi  4CO2 + 6NADH + 2FADH2 + 2CoA-SH + 2ATP Resultado Neto: Glucosa + 10NAD+ + 2FAD + 4H2O + 4ADP + 4Pi  6CO2 + 10NADH + 4H+ + 2FADH2 + 4ATP