Decarbossilazione ossidativa del piruvato - biochimica

La decarbossilazione ossidativa del piruvato è una via metabolica che converte il piruvato in acetil-coenzima-A. È una reazione che avviene nel mitocondrio poiché il piruvato è trasportato all'interno della matrice mitocondriale.

Dalla glicolisi la cellula ottiene il piruvato, che è lo ione dell'acido piruvico. Il piruvato è una molecola "ponte" tra la glicolisi e il ciclo di Krebs, poiché - attraverso una serie di reazioni enzimaticamente condotte - è metabolizzato in acetil-coenzima-A.

La via metabolica della decarbossilazione ossidativa del piruvato richiede un complesso enzimatico formato dagli enzimi piruvato deidrogenasi (E1), diidrolipoil transacetilasi (E2) e diidrolipoil deidrogenasi (E3) assieme a cinque, differenti, cofattori che sono la tiamina pirofosfato (TPP o tiamina difosfato), il NAD (nicotinammide dinucleotide) il FAD (flavinadenin dinucleotide) il Coenzima A (CoA) e il lipoato. I cinque coenzimi appena elencati subiscono dei processi che determinano la variazione della loro struttura. Tuttavia sarebbe impossibile per ogni organismo sintetizzare, ex novo, tali cofattori una volta "consumati" in quanto questo evento sarebbe dispendioso dal punto di vista energetico e funzionale. Per questo motivo, nella decarbossilazione ossidativa del piruvato, e in ogni altra via metabolica, i cofattori e gli enzimi sono ripristinati nella loro forma originaria una volta compiuta la reazione.

Valore energetico

Le reazioni di decarbossilazione del piruvato hanno una importante valenza energetica. L'energia del glucosio è rilasciata soltanto parzialmente nelle tappe della glicolisi. Da ogni molecola di glucosio si ricavano due molecole di piruvato che sono ancora ridotte e potrebbero rilasciare un importante quantitativo d'energia. La presenza di una via metabolica tra la glicolisi e il ciclo di Krebs, di fatto, ottimizza la capacità di ottenere energia dal glucosio poiché il piruvato, tramite l'acetil-coenzima-A può essere veicolato verso le prime tappe del ciclo di Krebs.

Piruvato decarbossilasi

A cosa serve la piruvato decarbossilasi?_==

La decarbossilazione ossidativa del piruvato avviene grazie a tre enzimi che formano un complesso chiamato complesso della piruvato decarbossilassi; il complesso è presente all'interno del mitocondrio. I tre enzimi, che ricordiamo sono la piruvato decarbossilasi, la diidrolipoil transacetilasi e il diidrolipoil deidrogenasi, operano a stretto contatto tra loro e in modo sinergico.

Reazioni

==_Quali sono le reazioni della decarbossilazione ossidativa del piruvato?

Le reazioni della decarbossilazione ossidativa del piruvato sono in tutto cinque.

Prima reazione

Nella prima reazione il piruvato perde il gruppo carbossilico sotto forma di anidride carbonica (CO₂) e si lega alla tiamina pirofosfato presente nel sito catalitico dell'enzima piruvato deidrogenasi (E1).

Seconda reazione

La seconda reazione è coadiuvata dalla piruvato deidrogenasi (E1); in questo momento sono veicolati due idrogeni nel residuo del lipoato, il quale - a sua volta - è legato alla diidrolipoil transacetilasi mediante un residuo di lisina. La donazione di due idrogeni da parte del residuo idrossialchilico del piruvato forma un acetato che si lega a un atomo di zolfo del lipoato.

Terza reazione

Nella fase successiva, interviene il coenzima-a che strappa dal legame zolfo-carbonio del complesso della diidrolipoil transacetilasi (E2) il gruppo acetilico e forma acetil-coenzima A.

Quarta reazione

La formazione dell'acetil-Coenzima A non coincide con la fine della via metabolica dell'ossidazione del piruvato. Quando il coenzima A è formato il lipoato legato all'enzima E2, mediante un residuo di lisina, permane nella sua forma ridotta e, di conseguenza non funzionale. Per ripristinare la forma ossidata del lipoato interviene l'enzima diidrolipoil deidrogenasi (E3) che in virtù della presenza del FAD accetta i due idrogeni. Il lipoato, a seguito, torna nello stato ossidato e può iniziare un nuovo ciclo. Il braccio del lipoato, o della lipolisina, si muove idealmente affacciandosi tra E1 ed E2.

Quinta reazione

Per ripristinare la forma ridotta del FAD interviene l'altro trasportatore di elettroni: il NAD. Questo accetta una molecola di idrogeno (H₂) e la incorpora nel suo anello niacinico.

Il destino dell'acetil-coenzima A, a questo punto, può seguire due strade diverse: può entrare nel ciclo di Krebs oppure diventare il precursore per la biosintesi dei lipidi.