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.

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

1.- Microorganismos anaerobios

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.

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

2.- Microorganismos aerobios

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

ETAPA 1. Oxidación del piruvato

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+

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).

ETAPA 2. Ciclo del ácido cítrico

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

Fase 1:

2. Isomerización del citrato

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

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

5. Fosforilación a nivel de sustrato

Fase 2:

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 NADH

• Inhibida por succinil-CoA (producto)

Si se consideran las tres etapas hasta el momento:• GlucólisisGlucosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD+ 2Piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H2O + 4H+

• Complejo piruvato deshidrogenasa2Piruvato + 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