Decarbossilazione ossidativa del piruvato - biochimica

Scritto da Fabrizio Crisafulli.
Pubblicato il 30-04-2014 Revisionato il 19-05-2014
Fabrizio Crisafulli

Laureato in biologia, curo da oltre quindici anni siti di informazione scientifica.

Tavola dei contenuti: Piruvato decarbossilasi - Reazioni

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.

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

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).

Decarbossilazione ossidativa del piruvato. Tappa prima.
Prima tappa della decarbossilazione ossidativa del piruvato.

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.

Decarbossilazione ossidativa del piruvato. Tappa seconda
Seconda tappa della decarbossilazione ossidativa del piruvato

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.

Decarbossilazione ossidativa del piruvato. Terza tappa.
Terza tappa della decarbossilazione ossidativa del piruvato.

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.

Decarbossilazione ossidativa del piruvato. Quarta tappa.
Quarta tappa della decarbossilazione ossidativa del piruvato.

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.

Decarbossilazione ossidativa del piruvato. Quinta tappa.
Quinta tappa della decarbossilazione ossidativa del piruvato

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.

Percorso di biochimica

 Questa pagina è rilasciata sotto la licenza BiologiaWiki Copyright

Pagine simili

Commenti alla pagine

URL:
No comments for this page
wiki ver.... ©