El piruvato pasa a la mitocondria a través de una proteína transportadora en la membrana mitocondrial interna. Una vez dentro, el piruvato es convertido en acetil CoA por el complejo multienzimático piruvato deshidrogenasa, el cual consta de tres enzimas y cinco cofactores. La actividad de este complejo es regulada por la fosforilación-desfosforilación de la enzima 1 catalizada por la piruvato deshidrogenasa cinasa y fosfatasa respectivamente.

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 piruvato pasa a la mitocondria por la vía de una
proteína transportadora que se incluye en la membrana
mitocondrial interna
• La mitocondria está delimitada por una membrana doble,
pero sólo la membrana interna presenta una barrera al
paso de moléculas pequeñas, por ejemplo piruvato.
• Las moléculas pequeñas pasan a través de la membrana
exterior por la vía de un canal acuoso formado por una
proteína llamada porina, la cual permite la difusión libre de
moléculas de PM < 10,000.
• En la membrana interna está incluida una proteína, la
piruvato translocasa, que permite el transporte del piruvato
del espacio intermembranal al espacio interior de la
mitocondria, que se conoce como la matriz mitocondrial.
En la figura, se muestra el piruvato cruzando la membrana
en simporte con H(+).

3. Una vez adentro de la mitocondria, el piruvato es convertido
en CO2 y acetil CoA, la cual es oxidada posteriormente por las
reacciones del ácido cítrico.

4. conversión del piruvato en acetil coa
• El complejo multienzimático Piruvato Deshidrogenasa
(PDH) es un complejo mitocondrial formado por tres
enzimas ( E1, E2, y E3) en una relación
estequiométrica E1: E2: E3 de 30: 60 : 6. Además de
estas tres enzimas responsables de la actividad
catalítica, así como cofactores; así también existen
enzimas responsables de la regulación de su actividad.

6. Enzima 1 ( E1 ) piruvato descarboxilasa :
• Es un heterotetrámero formado por 2 subunidades
alfa y 2 subunidades beta. Utiliza como Coenzima
TPP ( Pirofosfato de tiamina, Tiamina difosfato,
TDP). Es un grupo prostético puesto que se
encuentra unido covalentemente a E1.
E1 Cataliza la reacción :
Piruvato + lipoamida => S-acetildihidrolipoamida +
CO2

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

8. PDK: piruvato deshidrogenasa kinasa
PDK se encuentra fuertemente unida para formar
parte del complejo PDH, y regula la actividad
catalítica de PDH mediante un proceso de
fosforilación.
PDP: piruvato deshidrogenasa fosfatasa
PDP se encuentra unida de forma lábil al
complejo PDH, y regula la actividad catalítica de
PDH mediante un proceso de desfosforilación de
la forma fosforilada.

9. Complejo Multienzimático de 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+
Se requieren:
- 03 actividades enzimáticas diferentes.
- 05 co-factores diferentes.
La ventaja de los complejos multienzimáticos es que los
intermediarios no tienen que difundirse de una enzima a otra
enzima para que ocurra la reacción.

10. • El complejo piruvato deshidrogenasa es un complejo
multienzimático, es decir, es un ensamblado en forma
covalente de moléculas de enzimas que catalizan
reacciones sucesivas. El producto formado por una
reacción del complejo de enzimas no se difunde dentro
del medio, sino que inmediatamente sufre la acción del
componente siguiente del sistema. Esto se conoce como
canalización de los metabolitos. La canalización
incrementa mucho la eficiencia catalítica.
• En la figura se presentan los componentes individuales y
la secuencia de reacciones del complejo de la piruvato
deshidrogenasa. El complejo consiste en copias múltiples
de tres enzimas: piruvato deshidrogenasa (E1),
dihidrolipoamida acetiltransferasa (E2) Y
dihidrolipoamida deshidrogenasa (E3).

11. • E1 cataliza la descarboxilación del piruvato y la transferencia del
fragmento restante de dos carbonos a E2.
• El piruvato reacciona primero con el grupo prostético de El, tiamina
pirofosfato (TPP); después del desprendimiento de CO2, el
intermediario que resulta es hidroxietiltiamina pirofosfato (HETPP),
E1 mecanismo de esta reacción es similar a la de la piruvato
descarboxilasa, En esa reacción se rompe HETPP, liberando
acetaldehido. En la reacción, catalizada por E1, el fragmento de dos
carbonos hidroxietilo, es transferido al grupo prostético de
lipoamida de E2.

12. • Este grupo prostético consiste de ácido lipoico unido covalentemente en un enlace
amidico a un residuo de lisina de E2.
• El grupo prostético lipoamida actúa como una rama oscilante que se mueve entre
los sitios reactivos de E1 y E3. La transferencia del fragmento hidroxietilo, de dos
carbonos de E1 al grupo prostético lipoamida de E2 se cree que comprende
primero la oxidación de HETPP por la forma disulfuro del grupo de lipoamida para
formar acetil TPP, seguida de la transferencia del grupo acetilo a la forma dihidro
de la lipoamida. En seguida CoASH reacciona con el grupo acetilo, formando acetil
CoA y dejando la lipoamida en la forma reducida de sulfhidrilo.
• E3 cataliza la reoxidación de la lipoamida reducida de E2, permitiendo que E2
participe en otra ronda de catálisis. El grupo prostético de E3, flavina adenina
nucleótido (FAD), oxida la lipoamida reducida dando como resultado la formación
de la coenzima reducida, E3 -FADH2. Entonces NAD- es reducido por E3 -FADH2 de
modo que se forman E3 -FAD y NADH y se completa el ciclo catalítico.

13. LAS ENZIMAS CINASA Y FOSFATASA
ESTAN ASOCIADAS EN EL COMPLEJO
MULTIENZIMATICO
Ambas enzimas, la cinasa y la fosfatasa actúan sobre la
piruvato deshidrogenasa, El, la cual, bajo la mayor parte de
condiciones, cataliza la etapa determinante de la velocidad
del complejo.
La piruvato deshidrogenasa cinasa cataliza la fosforilación
de E1, inactivando en esta forma el complejo de piruvato
deshidrogenasa.
La piruvato deshidrogenasa fosfatasa cataliza la
fosforilación y la activación de E1.
La piruvato deshidrogenasa cinasa y la fosfatasa se regulan
por sí mismas.

14. • La cinasa es activada alostéricamente por NADH y acetil CoA e
inhibida alostéricamente por piruvato, llevan a un aumento en la
fosforilación de la subunidad piruvato deshidrogenasa y a la
inhibición de una oxidación posterior del piruvato. A la inversa, el
piruvato inhibe la cinasa, originando una subunidad de piruvato
deshidrogenasa activa.
• El otro regulador clave del estado de fosforilación E1 es el ion Ca2 + el
cual activa la piruvato deshidrogenasa fosfatasa. El ion Ca2+ tiene
muchas funciones importantes en las células. Es el principal activador
de la contracción muscular, está asociado con la motilidad celular y es
un regulador muchas vías metabólicas. Los niveles elevados de ion
Ca2+ activan la fosfatasa provocando una desfosforilación de la
subunidad E1 y un aumento en el flujo a través del complejo piruvato
deshidrogenasa

15. La regulación del complejo de la piruvato deshidrogenasa controla
el suministro de acetil CoA producido por el piruvato y en esta forma
la degradación de los carbohidratos. En general, los sustratos del
complejo de la piruvato deshidrogenasa son activadores de los
componentes del complejo y los productos son inhibidores.
Los inhibidores alostéricos parecen estar presentes en
concentraciones elevadas cuando las fuentes de energía están llenas.
La inversa se aplica a los activadores del complejo de piruvato
deshidrogenasa.