La oxidación del piruvato es el paso que conecta la glucólisis con el ciclo de Krebs a través de la generación de acetil-CoA. Es un paso fundamental para que éste último pueda producirse.
El ciclo de Krebs también es conocido como ciclo del ácido cítrico o de los ácidos tricarboxílicos (TCA) y es fundamental para el funcionamiento de las células ya que es la principal fuente de energía para la célula. Es decir, es la principal fuente de ATP.
En procariotas este proceso se realiza en el citosol mientras que en células eucariotas se producen en la matriz de la mitocondria.
La oxidación del piruvato, el paso que conecta la glucólisis con el ciclo de Krebs
Pues bien, la glucólisis consigue a partir de la degradación de glucosa obtener 2 moléculas de piruvato (C3H4O3) + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+. Como vemos la cantidad de ATP obtenida no es que sea muy grande pero es muy importante que obtengamos las dos moléculas de piruvato ya que es paso previo para dar acetil-Coa que es la molécula de arranque del ciclo de Krebs.
En este post nos vamos a centrar en el paso previo al ciclo de Krebs: la oxidación del piruvato. Durante este proceso metabólico, el resultado es por cada molécula de ácido pirúvico:
Ácido pirúvico + NAD+ + HSCoA ———–> Acetil-CoA + NADH + H+ + CO2
Etapas de la oxidación del piruvato
Como hemos dicho antes, el piruvato procedente de la glucólisis es el alimento del ciclo de Krebs pero antes tiene que oxidarse para entrar en el ciclo de Krebs como Acetil-CoA.
Esta oxidación del piruvato es catalizada por el grupo piruvato deshidrogenasa perdiendo un grupo carboxilo y añadiendo el coenzima CoA al grupo acetil que queda a través el grupo tiol que tiene el S- CoA. Este enlace que se forma es de alta energía.
Veamos algunos de los intervinientes en esta oxidación con más detalle:
Coenzima CoA
El CoA está formado por una cabeza de pantotenato (que es un derivado del ácido pantoténico o vitamina B5), el nucleótido ADP y una cola de beta-mercaptoetilamina. Dentro de la cola, hay un grupo sulfhidrilo (SH-) y que es el más importante ya que es con lo que interaccionan el resto de moleculas.
Piruvato deshidrogenasa
El complejo de la piruvato deshidrogenasa en eucariotas se encuentra en la mitocondria y en procariotas en el citosol. Este compleja está formado por tres enzimas y cinco coenzimas:
- E1: enzima piruvato deshidrogenasa (PDH)
- E2: enzima dihidrolipoil transacetilasa (DHLT)
- E3: enzima dihidrolipoil deshidrogenasa
- Coenzima tiamina pirosfato: TPP, derivado de la vitamina B1.
- Coenzima FAD
- Coenzima CoA
- Coenzima NAD+
- Coenzima ácido lipoico
De estos coenzimas hay tres de ellos que están unidos a enzimas: el TPP está ligado a la PDH, ácido lipoico a la dihidrolipoil transacetilasa y el FAD a la dihidrolipoil deshidrogenasa. El resto de coenzimas son solubles.
A continuación vamos a ver las etapas de este proceso celular.
#1 Oxidación del piruvato
El grupo carboxilo se pierde al unirse al coenzima tiamina fosfato (TPP) para formar hidroxietil-TPP. Está parte está catalizada por la PDH, y este coenzima tiene unida la E1 y el ácido generándose una molécula de CO2.
#2 Se forma el grupo acetil y se transfiere a la enzima.
En esta etapa participa la dihidrolipoil transacetilasa. Esta enzima tiene un grupo prostético llamado lipoamida oxidada que participa formando el acetil-lipoamida liberando el complejo PDH-TPP.
#3 Transferencia del grupo acetil al CoA
Durante esta etapa, la misma enzima anterior, la DHTL con su grupo acetil-lipoamida participa transfiriendo el grupo acetil al conenzima CoA, obteniendo el resultado buscado, el acetil-CoA.
Sin embargo, este proceso no finaliza aquí, ya que las enzimas tienen que volver a su estado inicial. En este momento, el grupo lipoamida está reducido y tiene que oxidarse, es decir, transferir las moléculas de hidrógeno que permanecen.
#4 Transferir los hidrógenos al FAD de la Dihidrolipoil transacetilasa.
En este proceso, el grupo lipoamida reducido transfiere las moléculas de hidrógeno a una molécula de FAD que es el conezima de la enzima dihidrolipoil deshidrogenasa que actúa deshidrogenando el grupo prostético y llevándolo a su estado original.
#5 Oxidar la dihidrolipoil deshidrogenasa oxidando el FADH2 para reducir el NAD+ a NADH
La enzima deshidrogenasa oxida el FAD mediante la reducción de una molécula de NADH y liberando un hidrógeno.
De este modo se llevan las enzimas y coenzimas al estado original.
Balance de la ruta de oxidación
En la oxidación del piruvato se emplea ácido pirúvico proveniente de la glucólisis, una molécula de NAD+ y el conenzima CoA (HSCoa) para dar la molécula Acetil-Coa, el NADH y liberando un H+ y CO2.
Ácido pirúvico + NAD+ + HSCoA ———–> Acetil-CoA + NADH + H+ + CO2
En próximos artículos hablaremos del ciclo de Krebs y cómo el acetil-CoA arranca esta ruta metabólica.
Bibliografía:
- NELSON, DAVID L (Autor)
Última actualización el 2023-06-09
