Ossidazione del piruvato - Biotecnologie

Complesso della piruvato deidrogenasi

Nelle cellule degli organismi superiori la PDH è regolata covalentementeda una chinasi e da una fosfatasi:la PDH fosforilata è inattiva. Il Ca ++attiva la PDH fosfatasi

da: Voet & Voet, II Ed.

La mancanzadi Vit B1 nelladieta umana:beri beri:accumulo di fluidicorporei,dolore,paralisida: ChampeM.N. Gadaleta

Ac.lipoico : ac.ditioottanoico

• Ciclo dell’acido citrico oCiclo di Krebs oCiclo dell’acido tricarbossilicoGli enzimi del ciclo citrico si trovano nella matrice mitocondriale, adeccezione della succinato-DH che fa parte della membrana mitocondrialeinterna.

Il ciclo dell’acido citrico è importantenon solo perché rappresenta lacontinuazione della glicolisi incondizioni aerobiche ma perché è unavia centrale per il recupero di energiada numerosi combustibili metaboliciquali carboidrati,acidi grassi,aminoacidi,combustibili che per ossidazionevengono tutti demoliti ad acetil-CoA (VIECATABOLICHE CONVERGENTI)

Finalità del ciclo dell’acido citrico: ossidare un numero illimitatodi gruppi acetilici con rigenerazione dell’ossalacetato che ha unruolo catalitico.Reazione netta del ciclo:3 NAD + + FAD + GDP +Pi +acetil-CoA3NADH + FADH 2 +GTP+CoA+2CO 2

del ciclo

1) Formazione del citratoL’acetil-CoA enolato opera un attacco nucleofilo sul carbonio carbonilicodell’ossalacetato:reazione di condensazioneAcetil-CoA tioestere ad elevato contenuto energeticoIl citrato:un acido tricarbossilico

2) Formazione dell’isocitrato attraverso il cis-aconitatoIsomerizzazione reversibile del citrato a isocitrato con cis-aconitatocome intermedio.L’aconitasi contiene un centro ferro-zolfo [4Fe-4S ]L’isocitrato:un acido tricarbossilico

da: Voet & Voet 2007L’aconitasi sposta l’acqua solo sulbraccio inferiore del citrato, pur avendoesso due gruppi sostituenti idrossimetilici :ciò è dovuto all’asimmetriadei siti di legame presenti nel sitoattivo dell’enzima. Il citrato è perciòconsiderato una molecola prochiralica.

3) Ossidazione dell’isocitrato ad α-chetoglutarato e CO 2α-chetoglutarato :un acido bicarbossilico

4) Ossidazione dell’α-chetoglutarato a succini-CoA e CO 2Il complesso dell’ a-chetoglutarato DH è ,come il complesso della PDH,formato da tre enzimi e cinque coenzimi ma non è regolato covalentementecome il PDH che occupa una posizione metabolicamente più centraleIl succinil-CoA è un tioestere ad alta energia come l’acetil-CoA

5) Conversione del succini-CoA a succinatoReazione della difosfonucleotide chinasi

6) Ossidazione del succinato a fumaratoDeidrogenazione stereospecifica del succinato a fumarato.Il malonato è uninibitore competitivo della succinatodeidrogenasi.L’Enzima è legato alla membrana mitocondriale interna contrariamente atutti gli altri enzimi del ciclo di Krebs che si trovano nella matrice mitocondriale.

7) Idratazione del fumarato a malato

8) Ossidazione del malato ad ossalacetatoLa [ossalacetato] è molto bassa rispetto al malato all’equilibrio e nellecondizioni cellulari. L’ossalacetato però è il substrato della citrato sintasi checatalizza una reazione fortemente esoergonica per cui l’ossalacetato vienecontinuamente sottratto all’equilibrio e la reazione catalizzata dallamalatodeidrogenasi può procedere mantenendo attivo il ciclo.

Regolazione del ciclodell’acido citricoMaggiori regolatori del ciclo :-I substrati ossalacetato e acetil-Coa-Il prodotto NADHK=[ossalacetato][NADH][malato][NAD]

I componenti del ciclo dell’acido citricosono importanti intermedi biosintetici

Anche le reazioni di transaminazione sono consideratereazioni anaplerotiche:alfa-chetoglutarato-glutammato eossalacetato-aspartato

da: Voet & Voet, II Ed.biotinaIl

da: Voet & Voet, II Ed.

RReazione catalizzata dall’enzima malico,citoplasmatico.eReazione di decarbossilazione ossidoriduttiva.aE’ la maggior fonte di NADPH per le biosintesi riduttive(vedi biosintesidegli ac.grassi )insieme al ciclo dei pentosi

Qualsiasi diminuzione della velocità del ciclo causata da una quantitàinsufficiente di ossalacetato o di altri intermedi provoca un aumento dellaconcentrazione dell’Acetil-CoA. L’aumento di Acetil-CoA attiva la piruvatocarbossilasi (REGOLAZIONE ALLOSTERICA), che rifornisce il ciclo di ossalacetato.La piruvato carbossilasi tramite il suo attivatore Acetil-CoA percepisce lanecessità di una maggiore quantità di intermedi del ciclo dell’acido citrico.Questo enzima catalizza una delle prime reazioni della gluconeogenesi.