07 piruvato deshidrogenasa

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1. CONVERSIÓN DEL
PIRUVATO EN ACETIL CoA
Dra. Bertha Pari Olarte.Cátedra de Bioquímica II
UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN
LUIS GONZAGA DE ICA
FACULTAD DE FARMACIA Y
BIOQUÍMICA

2. El piruvatopasa a la mitocondria por la vía de una
proteína transportadora que se incluye en la membrana
mitocondrial interna
•Lamitocondriaestádelimitadaporunamembranadoble,
perosólolamembranainternapresentaunabarreraal
pasodemoléculaspequeñas,porejemplopiruvato.
•Lasmoléculaspequeñaspasanatravésdelamembrana
exteriorporlavíadeuncanalacuosoformadoporuna
proteínallamadaporina,lacualpermiteladifusiónlibrede
moléculasdePM<10,000.
•Enlamembranainternaestáincluidaunaproteína,la
piruvatotranslocasa,quepermiteeltransportedelpiruvato
delespaciointermembranalalespaciointeriordela
mitocondria,queseconocecomolamatrizmitocondrial.
Enlafigura,semuestraelpiruvatocruzandolamembrana
ensimporteconH(+).

3. Una vez adentro de la mitocondria, el piruvatoes convertido
en CO
2y acetilCoA, la cual es oxidada posteriormente por las
reacciones del ácido cítrico.

4. conversión del piruvatoen acetilcoa
•ElcomplejomultienzimáticoPiruvatoDeshidrogenasa
(PDH)esuncomplejomitocondrialformadoportres
enzimas(E1,E2,yE3)enunarelación
estequiométricaE1:E2:E3de30:60:6.Ademásde
estastresenzimasresponsablesdelaactividad
catalítica,asícomocofactores;asítambiénexisten
enzimasresponsablesdelaregulacióndesuactividad.

6. Enzima 1 ( E1 ) piruvatodescarboxilasa:
•Esunheterotetrámeroformadopor2subunidades
alfay2subunidadesbeta.UtilizacomoCoenzima
TPP(Pirofosfatodetiamina,Tiaminadifosfato,
TDP).Esungrupoprostéticopuestoquese
encuentraunidocovalentementeaE1.
E1 Cataliza la reacción :
Piruvato + lipoamida => S-acetildihidrolipoamida +
CO
2

7. Enzima 2 ( E2 ) dihidrolipoiltransacetilasa:
E2 Cataliza la reacción :
CoA+ S-acetildihidrolipoamida=>Acetil-CoA+
dihidrolipoamida
Enzima 3 ( E3 )DihidrolipoilDeshidrogenasa:
Esta cadena se encuentra no solo en la estructura del
Complejo PDH, sino también en los complejos 2-oxo-
glutarato DHyDHde cetoácidosde cadena ramificada.
Todos ellos en mitocondria.
E3 Cataliza la reacción :
Dihidrolipoamida+NAD
+
=>lipoamida+NADH

8. PDK:piruvatodeshidrogenasakinasa
PDKseencuentrafuertementeunidaparaformar
partedelcomplejoPDH,yregulalaactividad
catalíticadePDHmedianteunprocesode
fosforilación.
PDP:piruvatodeshidrogenasafosfatasa
PDPseencuentraunidadeformalábilal
complejoPDH,yregulalaactividadcatalíticade
PDHmedianteunprocesodedesfosforilaciónde
laformafosforilada.

9. Complejo Multienzimáticode la Piruvato
Deshidrogenasa
Enzima Designación
de la
Enzima
Co-sustrato
prostético
Sustrato
Soluble
Piruvato
descarboxilasa
E1 Pirofosfato de
Tiamina
Dihidrolipoil
Transcetilasa
E2 Lipoamida Coenzima A
Dihidrolipoil
Deshidrogenasa
E3 FAD NAD+
Serequieren:
-03actividadesenzimáticasdiferentes.
-05co-factoresdiferentes.
Laventajadeloscomplejosmultienzimáticosesquelos
intermediariosnotienenquedifundirsedeunaenzimaaotra
enzimaparaqueocurralareacción.

10. •Elcomplejopiruvatodeshidrogenasaesuncomplejo
multienzimático,esdecir,esunensambladoenforma
covalentedemoléculasdeenzimasquecatalizan
reaccionessucesivas.Elproductoformadoporuna
reaccióndelcomplejodeenzimasnosedifundedentro
delmedio,sinoqueinmediatamentesufrelaaccióndel
componentesiguientedelsistema.Estoseconocecomo
canalizacióndelosmetabolitos.Lacanalización
incrementamucholaeficienciacatalítica.
•Enlafigurasepresentanloscomponentesindividualesy
lasecuenciadereaccionesdelcomplejodelapiruvato
deshidrogenasa.Elcomplejoconsisteencopiasmúltiples
detresenzimas:piruvatodeshidrogenasa(E1),
dihidrolipoamidaacetiltransferasa(E2) Y
dihidrolipoamidadeshidrogenasa(E3).

11. •E1catalizaladescarboxilacióndelpiruvatoylatransferenciadel
fragmentorestantededoscarbonosaE2.
•ElpiruvatoreaccionaprimeroconelgrupoprostéticodeEl,tiamina
pirofosfato(TPP);despuésdeldesprendimientodeCO2,el
intermediarioqueresultaeshidroxietiltiaminapirofosfato(HETPP),
E1mecanismodeestareacciónessimilaraladelapiruvato
descarboxilasa,EnesareacciónserompeHETPP,liberando
acetaldehido.Enlareacción,catalizadaporE1,elfragmentodedos
carbonoshidroxietilo,estransferidoalgrupoprostéticode
lipoamidadeE2.

12. •Estegrupoprostéticoconsistedeácidolipoicounidocovalentementeenunenlace
amidicoaunresiduodelisinadeE2.
•Elgrupoprostéticolipoamidaactúacomounaramaoscilantequesemueveentre
lossitiosreactivosdeE1yE3.Latransferenciadelfragmentohidroxietilo,dedos
carbonosdeE1algrupoprostéticolipoamidadeE2secreequecomprende
primerolaoxidacióndeHETPPporlaformadisulfurodelgrupodelipoamidapara
formaracetilTPP,seguidadelatransferenciadelgrupoacetiloalaformadihidro
delalipoamida.EnseguidaCoASHreaccionaconelgrupoacetilo,formandoacetil
CoAydejandolalipoamidaenlaformareducidadesulfhidrilo.
•E3catalizalareoxidacióndelalipoamidareducidadeE2,permitiendoqueE2
participeenotrarondadecatálisis.ElgrupoprostéticodeE3,flavinaadenina
nucleótido(FAD),oxidalalipoamidareducidadandocomoresultadolaformación
delacoenzimareducida,E3-FADH2.EntoncesNAD
-
esreducidoporE3-FADH2de
modoqueseformanE3-FADyNADHysecompletaelciclocatalítico.

13. LAS ENZIMAS CINASA Y FOSFATASA
ESTAN ASOCIADAS EN EL COMPLEJO
MULTIENZIMATICO
Ambasenzimas,lacinasaylafosfatasaactúansobrela
piruvatodeshidrogenasa,El,lacual,bajolamayorpartede
condiciones,catalizalaetapadeterminantedelavelocidad
delcomplejo.
Lapiruvatodeshidrogenasacinasacatalizalafosforilación
deE1,inactivandoenestaformaelcomplejodepiruvato
deshidrogenasa.
Lapiruvatodeshidrogenasafosfatasacatalizala
fosforilaciónylaactivacióndeE1.
Lapiruvatodeshidrogenasacinasaylafosfatasaseregulan
porsímismas.

14. •LacinasaesactivadaalostéricamenteporNADHyacetilCoAe
inhibidaalostéricamenteporpiruvato,llevanaunaumentoenla
fosforilacióndelasubunidadpiruvatodeshidrogenasayala
inhibicióndeunaoxidaciónposteriordelpiruvato.Alainversa,el
piruvatoinhibelacinasa,originandounasubunidaddepiruvato
deshidrogenasaactiva.
•ElotroreguladorclavedelestadodefosforilaciónE1eselionCa
2
+el
cualactivalapiruvatodeshidrogenasafosfatasa.ElionCa
2
+tiene
muchasfuncionesimportantesenlascélulas.Eselprincipalactivador
delacontracciónmuscular,estáasociadoconlamotilidadcelularyes
unreguladormuchasvíasmetabólicas.Losniveleselevadosdeion
Ca2+activanlafosfatasaprovocandounadesfosforilacióndela
subunidadE1yunaumentoenelflujoatravésdelcomplejopiruvato
deshidrogenasa

15. Laregulacióndelcomplejodelapiruvatodeshidrogenasa controla
elsuministrodeacetilCoAproducidoporelpiruvatoyenestaforma
ladegradacióndeloscarbohidratos.Engeneral,lossustratosdel
complejodelapiruvatodeshidrogenasasonactivadoresdelos
componentesdelcomplejoylosproductossoninhibidores.
Losinhibidoresalostéricosparecen estarpresentes en
concentracioneselevadascuandolasfuentesdeenergíaestánllenas.
Lainversaseaplicaalosactivadoresdelcomplejodepiruvato
deshidrogenasa.