DESTINO DEL PIRUVATO

Fermentación homoláctica.

En el músculo, en periodos de alta actividad en los cuales la demanda de ATP es alta y el oxígeno ha sido consumido, la lactato deshidrogenasa (LDH) cataliza la reducción del piruvato a L-lactato (Fig. 12 y 13).


Fig.12

Reacción global.

Glu + 2 NAD+ + 2 Pi 2- + 2 ADP 3-

2 Pir - + 2 NADH + 2 H+

Þ

Þ

2 Pir - + 2 ATP 4- + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O

2 lactato - + 2 NAD+

     

Glu + 2 Pi 2- + 2 ADP 3-

Þ

2 lactato - + 2 H+ + 2 ATP 4- + 2 H2O

 

La lactato deshidrogenasa de mamíferos tiene dos tipos diferentes de subunidades, el tipo M y el tipo H, que forman 5 isoenzimas tetraméricas: M4, M3H, M2H2, MH3 y H4. Aunque estas formas híbridas se encuentran en la mayoría de los tejidos, el tipo-H predomina en tejidos aeróbicos como el músculo cardíaco, el tipo-M predomina en tejidos que pueden estar sujetos a condiciones anaeróbicas, como el músculo y el hígado.

La contracción muscular se realiza gracias a la hidrólisis del ATP, él que se regenera en la fosforilación oxidativa en el mitocondria de las fibras del músculo (rojo) de contracción lenta y por la glicólisis que da lactato en las fibras de músculo (blanco) de contracción rápida Las fibras de contracción lenta producen también lactato cuando la demanda de ATP excede el flujo oxidativo. El lactato es transferido, vía sanguínea, al hígado donde es convertido a piruvato por la lactato deshidrogenasa y después a glucosa por gluconeogénesis. Este ciclo se conoce como ciclo de Cori.

Después de ejercicio vigoroso, toma generalmente 30 minutos para que la velocidad de consumo de oxígeno vuelva al nivel de reposo, fenómeno conocido como débito de oxígeno.

El ciclo de Cori involucra la utilización del lactato producido por tejidos no-hepáticos (músculo y eritrocitos) como fuente de carbono para la gluconeogénesis hepática. De esta forma el hígado transforma el lactato, producto de la glicólisis, en glucosa para ser utilizada en tejidos no-hepáticos. El ciclo es un consumidor neto de energía, gasta 4 ATP más que los producidos en la glicólisis. Por ello el ciclo no puede sostenerse en forma indefinida.

Destino del piruvato

Fermentación alcohólica.

En condiciones anaeróbicas, en levadura, el NAD+ se regenera a través de la transformación de piruvato en etanol, ingrediente activo en vinos y licores. Las levaduras producen etanol y CO2 mediante dos reacciones enzimáticas (Fig.13).


Fig.13

1. Piruvato descarboxilasa.

El piruvato sufre una descarboxilación catalizada por la piruvato descarboxilasa (enzima ausente en animales), enzima dependiente del cofactor pirofosfato de tiamina y del ión Mg2+.

El carbono que sale como CO2 es el grupo carboxilato. El D G'o de la reacción es 4,72 kcal mol-1, es una reacción irreversible.

2. Alcohol deshidrogenasa.

El NADH, producto de la glicólisis es reoxidado en presencia de la alcohol deshidrogenasa (ADH), en esta reacción el acetaldehído se reduce a alcohol, producto de la fermentación alcohólica. Cada subunidad de la ADH tetramérica de levadura (YADH) se une a un NADH y un ión Zn2+. Aunque el D G'o es 5,15 kcal mol-1 la reacción pude realizarse en ambas direcciones.

Reacción global.

Glu + 2 NAD+ + 2 Pi 2- + 2 ADP 3-

2 Pir - + 2 H+

2 acetaldehído + 2 NADH + 2 H+

Þ

Þ

Þ

2 Pir - + 2 ATP 4- + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O

2 acetaldehído + 2 CO2

2 etanol + 2 NAD+

     

Glu + 2 Pi 2- + 2 ADP 3- + 2 H+

Þ

2 etanol + 2 CO2 + 2 ATP 4- + 2 H2O

Tanto la fermentación alcohólica como la homoláctica tienen la misma función, la regeneración anaeróbica del NAD+ para poder continuar la glicólisis. Su principal diferencia se encuentra en los productos metabólicos.

La ADH de hígado de mamíferos metaboliza los alcoholes producidos anaeróbicamente por la flora intestinal, así como los que provienen de fuentes externas.

Destino del piruvato.

Condiciones aeróbicas.

En condiciones aeróbicas el piruvato es transportado mediante una permeasa específica al mitocondria, donde sufre una descarboxilación oxidativa catalizada por el complejo multienzimático piruvato deshidrogenasa que da origen a CH3-CO-CoA (acetil-CoA) que se degrada en el Ciclo de Krebs.