Descarboxilación Oxidativa del Piruvato

Introducción Ubicación celular y tisular Importancia Descripción del Complejo Piruvato Deshidrogenasa Reacciones Ecuación global Regulación Aspecto clínico: Deficiencia del Complejo Piruvato

Deshidrogenasa

MSc. Luis Meneses Mercado.

Introducción

El piruvato se convierte en Acetil-CoA por el complejo enzimático de la piruvato deshidrogenasa.

Es la etapa previa al ciclo de Krebs y posterior a la glucólisis en el proceso de respiración celular.

Ubicación celular y tisular

Es un proceso que acontece en la membrana mitocondrial interna.

El piruvato es transportado por acción de una translocasa.

Es un proceso irreversible. Se da en todos los tejidos que poseen

mitocondrias.

IMPORTANCIA

Proporciona el Acetil- Co A, substrato necesario para el Ciclo de Krebs.

Es un proceso común para los carbohidratos y proteínas.

Composición del Complejo Piruvato Deshidrogenasa

Enzimas catalíticas

Piruvato Deshidrogenasa (E1)

DHL-Transacetilasa (E2)

DHL-Deshidrogenasa (E3)

Enzimas reguladoras

PDH- Fosfocinasa

PDH-Fosfatasa

Coenzimas

TPP

Acido Lipoico

Coenzima A

NAD, FAD

REGULACIÓN

La regulación del complejo PDH depende de:

a) La PDH Fosfocinasa, inductora de la fosforilación del complejo Piruvato-Deshidrogenasa y por tanto de la inactivación del complejo PDH. 

b) La Proteína-Fosfatasa ( PDH-Fosfatasa) inductora de la defosforilación de la Piruvato-deshidrogenasa y por tanto de la activación del complejo PDH.

El complejo multienzimático Piruvato Deshidrogenasa o PDH cataliza la reacción global :

Piruvato +  CoA  +  NAD+  =>  Acetil-CoA +  NADH + CO2

Aspecto Clínico: Deficiencia del Complejo de la Piruvato Deshidrogenasa.

Causas: Defectos genéticos que alteran el metabolismo del piruvato. Deficiencia de tiamina.

La Deficiencia del complejo PDH dependiendo del grado de deficiencia lo hace incompatible con la vida.

Se presenta acidosis metabólica a causa de la acidosis láctica.

Se presentan anomalías del sistema nervioso (el cerebro depende casi con exclusividad de carbohidratos para la obtención de energía).

Las células aeróbicas sufren deterioro por falta del proceso.

Vía de las Pentosas (Tema de Autoestudio)

En que consiste el proceso Ubicación celular y tisular Importancia Reacciones (generales) Regulación Aspecto clínico: Anemia hemolítica por

deficiencia de la Glucosa 6-P-Deshidrogenasa.

Ubicación celular: citosolUbicación tisular: Hígado Tejido adiposo Corteza suprarrenal Gónadas Eritrocitos

Importancia

Es una ruta alterna de oxidación de la glucosa. Genera NADPH+H para síntesis reductiva de

colesterol, aminoácidos, ácidos grasos. El NADPH+H es necesario para la reducción del

glutatión, para la síntesis de óxido nítrico (NO) que es un factor relajador del endotelio, que produce vasodilatación,

Metabolismo de fármacos (Cit 45O) Genera Ribosa 5 fosfato para la síntesis de

nucleótidos.

CICLO DE LAS PENTOSAS

Ribosa – 5 – Fosfato

6– Fosfogluconato

6 – Fosfogluconolactona

Ribulosa – 5 – Fosfato

Glucosa- 6-fosfatodehidrogenasa

Gluconolactonasa

6-fosfo – gluconato dehidrogenasa

Reacciones no oxidativas

ETAPA OXIDATIVA DEL CICLO DE LAS PENTOSAS

Generación de NADPH+H+H

CICLO DE LAS PENTOSAS

ETAPA NO OXIDATIVA DEL CICLO DE LAS PENTOSAS

Sedaheptulosa – 7 – Fosfato

Ribosa – 5 – Fosfato Xilulosa – 5 – Fosfato

Gliceraldehido – 3 – Fosfato

Eritrosa 4 – Fosfato

Gliceraldehido 3- Fosfato

Fructosa 6 – Fosfato

Fructosa 6 – Fosfato

Ribulosa- 6-fosfato3 – epimerasa

Ribulosa- 5-fosfatoisomerasa

Ribulosa – 5 – Fosfato

Transketolasa

Transaldolasa

Transketolasa

Aspecto Clínico: Anemia hemolítica por deficiencia de la Glucosa 6P-DH Desde el punto de vista bioquímico se explica

con las siguientes reacciones.

El incremento del peróxido de hidrogeno fragiliza las membranas del eritrocito por la falta del NADPH+H necesario para la reducción del glutatión.

IMPORTANCIA DEL CICLO DE LAS PENTOSAS A NIVEL DE LOS ERITROCITOS

NADPH

GSSG + NADPH ’GSH + NADP+

GSH + H2O2 ’GSSG + NADP++H2O

Las enzimas que participan son: Glutatión reductasa y la glutatión peroxidasa

La oxidación de los grupos thioles precipitación de la Hb

cuerpos de Heinz daño de la membrana hemólisis

Ciclo de Krebs

Importancia Localización Reacciones Regulación Papel anfibólico del Ciclo Reacciones anapleróticas Balance global de la Combustión de la

glucosa

IMPORTANCIA

Genera los equivalentes reductores necesarios para el proceso de transporte electrónico (respiración celular) para luego obtener el ATP.

Proceso común de la oxidación de todos los nutrientes: CHO, proteínas, ácidos grasos.

Genera precursores biosintéticos.

Otras funciones:

Produce casi todo el CO2 metabólico. Dirige el exceso de energía y muchos intermediarios

hacia la síntesis de ácidos grasos. Sus componentes regulan de forma directa

(producto-precursor) o indirecta (Alostérica) a otros sistemas enzimáticos. Ej. Citrato (-) glucolisis.

Es una rotonda de tráfico metabólico en la que los CHO, salen para formar grasas y los AA salen a formar Glucosa (Gluconeogénesis).

Localización

Es un proceso que se da a nivel de la matriz mitocondrial. Es la segunda etapa de las oxidaciones biológicas.

Esquema del Ciclo de Krebs

Reacciones

• Condensación

• Formación del Isocitrato (deshidratación)

• Oxidación y descarboxilación del Isocitrato

• Oxidación y descarboxilación del alfa-cetoglutarato

• Fosforilación a nivel de sustrato

• Oxidación del succinato

• Hidratación del fumarato

• Regeneración del Oxalacetato (Oxidación del Malato

Papel anfibólico del Ciclo de Krebs

Es anfibólico porque participa tanto en el catabolismo como en el anabolismo.

Producción de ATP en el ciclo del ácido cítricoEcuación global

Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi   3 NADH + FADH2 + CoA-SH + GTP + 3 CO2

3 NADH + H+ 9 ATP 1 FADH2 2 ATP 1 GTP 1 ATP

TOTAL: 12 ATP generados a partir de 1 Acetil Co-A en ciclo del Acido Cítrico.

Balance energético de la combustión total de la glucosa

Localización

30ATP

32ATP