CBC 10- FUENTES Y DESTINOS METABOLICOS DEL PIRUVATO

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FUENTES Y DESTINOS METABOLICOS DEL PIRUVATO 
 
Todas las células de los mamíferos metabolizan la glucosa a piruvato y lactato por la vía de 
la glucólisis. En efecto, la glucólisis puede realizarse en ausencia de oxígeno (anaerobia) y el 
producto final es el lactato; mientras que los tejidos que pueden utilizar oxígeno (aerobios) tienen 
la facultad de metabolizar el piruvato a acetil CoA (decarboxilación oxidativa) que puede entrar al 
ciclo del ácido cítrico para su oxidación a CO2 y H2O y con producción de ATP en el proceso de 
fosforilación oxidativa. La acetil CoA es también la unidad estructural para la síntesis de ácidos 
grasos y colesterol. (Fig.1) 
 
 
Fig.1: Destinos de Acetil-CoA 
 
 
 Por otro lado, el piruvato proporciona los esqueletos de carbono para la síntesis de 
aminoácidos (transaminación). 
 
Fig.2: Formación de alanina por transaminación de piruvato 
 
 
CONVERSION DEL PIRUVATO EN ACETIL-CoA 
 
Para que el piruvato pueda entrar al ciclo del ácido cítrico debe ser llevado al interior de la 
mitocondria vía un transportador especial que ayuda a su pasaje a través de la membrana interna. 
Dentro de la mitocondria el piruvato es decarboxilado por oxidación a acetil CoA. Esta reacción es 
catalizada por varias enzimas que operan secuencialmente en un complejo multienzimático. Este 
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complejo (Fig. 3) se designa como complejo de piruvato deshidrogenasa y tiene su análogo en 
el complejo de la alfa ceto lutamato deshidrogenasa del ciclo del ácido cítrico. 
 
 
Fig. 3: Decarboxilación oxidativa del piruvato 
 
 
El complejo de piruvato deshidrogenasa está formado por tres enzimas ensambladas 
covalentemente. El movimiento de las enzimas individuales parece ser restringido y los 
intermediarios metabólicos no se disocian libremente, sino que permanecen unidos a las enzimas. 
 Este complejo es capaz de generar una coenzima reducida –NADH- y un tioéster de alta 
energía - acetil CoA -.El producto formado por la reacción de este complejo de enzimas no difunde 
dentro del medio, sino que sufre la acción del siguiente componente del sistema aumentando la 
eficiencia catalítica. 
 
Mecanismo de la reacción 
 
El piruvato es decarboxilado por la enzima piruvato deshidrogenasa (E1) en presencia de 
difosfato de tiamina, este compuesto reacciona a su vez con la lipoamida oxidada en presencia de 
la enzima dihidrolipoil transacetilasa (E2) para formar acetil lipoamida. En presencia de E2, la 
acetil lipoamida reacciona con la coenzima A formando acetil CoA y lipoamidareducida. El ciclo de 
reacción concluye cuando la lipoamida reducida es reoxidada por una flavoproteína en presencia 
de una enzima, la dihidrolipoil deshidrogenasa (E3). Finalmente, la flavoproteína reducida es 
oxidada por NAD, el que a su vez transfiere los equivalentes reductores a la cadena respiratoria. 
(Fig.4) 
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Fig. 4: Etapas de la decarboxilación oxidativa del piruvato 
 
 
CONTROL DEL COMPLEJO DE LA PIRUVATO DESHIDROGENASA 
 
 La formación de acetil CoA a partir de piruvato tiene un ∆ G°= - 8 kcal/mol, el cual indica 
que, bajo condiciones fisiológicas la reacción es irreversible. Por lo tanto la conversión de 
carbonos de ácidos grasos a hidratos de carbono no puede ocurrir, ya que no es posible la 
reacción: 
Acetil CoA  piruvato. 
 
 La decarboxilación oxidativa del piruvato a acetil CoA dirige los átomos de carbono de la 
glucosa hacia dos posibles destinos: 
1) oxidación a CO2 por la vía del ciclo del ácido cítrico (CAT), con 
generación simultánea de energía o 
2) la incorporación a los lípidos. 
 
 Resulta así que la reacción es un punto de encrucijada metabólica y como tal se regula 
estrictamente a través de los siguientes niveles de control: 
1. Acetil CoA y NADH, ambos productos de la reacción, son efectores alostéricos 
negativos; mientras que la CoASH y el NAD+, sustratos de la reacción son activadores 
alostéricos. 
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2. GTP inhibe el complejo, mientras que el AMP lo estimula. 
3. Las hormonas como la insulina, a través del sistema del AMPc defosforila el 
complejo y acelera la transformación del piruvato a acetil CoA; así como también impulsa la 
transformación de glucosa en piruvato. 
 
 
OTRAS FUENTES DE Acetil-CoA Y SUS DIFERENTES DESTINOS 
 
 La acetil CoA se produce en la mayoría de las rutas metabólicas cuya función es la 
generación de energía. El catabolismo de los hidratos de carbono de origen dietario o de reserva; 
la lipólisis de los triacilglicéridos cuando sus ácidos grasos sufren la beta-oxidación; ciertos 
aminoácidos provenientes de la proteólisis y posterior transaminación o desaminación y oxidación. 
La beta oxidación constituye una fuente primaria de acetil CoA en muchos tejidos. En 
ciertos tejidos la acetil CoA puede producir energía a partir de los cuerpos cetónicos, por 
ejemplo en el músculo cardíaco, mientras que en el cerebro sólo en determinadas condiciones 
metabólicas hace uso de los mismos, como lo es en el ayuno prolongado. 
 
Los destinos de la acetil CoA generada en la matriz mitocondrial son (Fig. 5): 
 
1. su oxidación completa en el ciclo de los ácidos tricarboxílicos. 
2. su conversión a cuerpos cetónicos en el hígado 
3. la transferencia de unidades de acetilo al citosol para la biosíntesis de esteroles y 
 ácidos grasos de cadena larga. 
 
GLUCOGENO TRIGLICERIDOS PROTEINAS
GLUCOGENOLISIS LIPOLISIS PROTEOLISIS
CLUCOLISIS β-OXIDACION DESAMINACION Y 
OXIDACIÓN
PIRUVATO
DECARBOXILACION 
OXIDATIVA
ACETIL-CoA
GLUCOSA ACIDOS GRASOS LIBRES AMINOACIDOS
CAT
ENERGÍA CUERPOS CETÓNICOS
ÁCIDOS GRASOS 
ESTEROLES
 
 
 
Fig. 5: Fuentes y destinos de Acetil~CoA