Cos'è decarbossilazione ossidativa del piruvato?

La decarbossilazione ossidativa del piruvato è un passaggio cruciale nel metabolismo cellulare che connette la glicolisi al ciclo di Krebs (o ciclo dell'acido citrico). Si verifica all'interno della matrice mitocondriale negli eucarioti e nel citosol dei procarioti. In questo processo, il piruvato, una molecola a tre atomi di carbonio prodotta dalla glicolisi, viene convertito in acetil-CoA, una molecola a due atomi di carbonio legata al coenzima A.

Ecco i punti chiave:

• Reazione complessiva: Piruvato + CoA + NAD+ → Acetil-CoA + CO2 + NADH + H+

• Enzima: La reazione è catalizzata dal complesso enzimatico della piruvato deidrogenasi (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/piruvato%20deidrogenasi). Questo complesso è composto da tre enzimi principali:

  • E1: Piruvato deidrogenasi (decarbossilasi)
  • E2: Diidrolipoil transacetilasi
  • E3: Diidrolipoil deidrogenasi

• Coenzimi: Il complesso della piruvato deidrogenasi richiede la presenza di cinque coenzimi per funzionare correttamente:

  • Tiamina pirofosfato (TPP)
  • Acido lipoico (o lipoammide)
  • Coenzima A (CoA)
  • FAD (Flavin Adenin Dinucleotide)
  • NAD+ (Nicotinamide Adenin Dinucleotide)

• Meccanismo:

  1. Il piruvato perde un gruppo carbossilico sotto forma di CO2 (decarbossilazione). Questo è il motivo per cui il processo si chiama "decarbossilazione".
  2. I rimanenti due atomi di carbonio vengono ossidati, e l'energia derivante dall'ossidazione viene usata per formare un legame tioestere con il coenzima A, formando acetil-CoA. Questo è il motivo per cui il processo si chiama "ossidativa".
  3. Gli elettroni rimossi durante l'ossidazione vengono trasferiti al NAD+, riducendolo a NADH.

• Significato metabolico:

  • Collega la glicolisi al ciclo di Krebs, permettendo al carbonio del glucosio di essere completamente ossidato a CO2.
  • Produce Acetil-CoA, un importante intermedio metabolico che alimenta il ciclo di Krebs e partecipa alla sintesi di acidi grassi.
  • Produce NADH, un trasportatore di elettroni che contribuisce alla fosforilazione ossidativa e alla produzione di ATP.

• Regolazione: L'attività del complesso della piruvato deidrogenasi è strettamente regolata per garantire che la velocità di conversione del piruvato sia adeguata alle esigenze energetiche della cellula. È regolata sia allostericamente che mediante modificazione covalente (fosforilazione/defosforilazione). Ad esempio, alti livelli di ATP, acetil-CoA e NADH inibiscono il complesso, mentre alti livelli di AMP, CoA e NAD+ lo attivano. L'enzima piruvato deidrogenasi chinasi (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/piruvato%20deidrogenasi%20chinasi) fosforila e inattiva il complesso, mentre la piruvato deidrogenasi fosfatasi (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/piruvato%20deidrogenasi%20fosfatasi) lo defosforila e lo attiva.