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Oxidação de piruvato

Como o piruvato originado da glicólise é convertido em acetil-CoA para, então, entrar no ciclo do ácido cítrico. Piruvato é modificado pela remoção do a grupo carboxil seguido pela oxidação, e então é ligado à Coenzima-A. 

Introdução

Dentre os quatro etapas da respiração celular, a oxidação do piruvato é a mais diferente: ela é relativamente curta em comparação com as longas vias da glicólise ou do ciclo do ácido cítrico. Mas isso não faz com que ela não seja importante! Pelo contrário, a oxidação do piruvato é um conector importante que liga a glicólise ao restante da respiração celular.

Visão geral da oxidação do piruvato

Ao final da glicólise, temos duas moléculas de piruvato que ainda contêm muita energia extraível. A oxidação do piruvato é o próximo passo na captura da energia restante na forma de start text, A, T, P, end text, embora nenhum start text, A, T, P, end text seja produzido diretamente durante a oxidação do piruvato.
Diagrama simplificado da oxidação do piruvato. O piruvato - três carbonos - é convertido em acetil CoA, uma molécula com dois carbonos ligada à coenzima A. A molécula de coenzima A é um reagente necessário para esta reação, que libera uma molécula de dióxido de carbono e reduz NAD+ em NADH.
Em eucariontes, esta etapa ocorre na matriz, o compartimento mais interno da mitocôndria. Em procariontes, ele acontece no citoplasma. Em geral, a oxidação de piruvato converte piruvato — uma molécula de três átomos de carbono — em acetil start text, C, o, A, end text — uma molécula de dois átomos de carbono ligada a coenzima A — produzindo um start text, N, A, D, H, end text e liberando uma molécula de dióxido de carbono no processo. Acetil start text, C, o, A, end text atua como combustível para o ciclo do ácido cítrico na próxima etapda da respiração celular.

Etapas da oxidação do piruvato

O piruvato é produzido pela glicólise no citoplasma, mas a oxidação do piruvato ocorre na matriz mitocondrial (nos eucariontes). Assim, antes que as reações químicas possam começar, o piruvato deve entrar na mitocôndria, atravessando sua membrana interna e chegando na matriz.
Na matriz, o piruvato é modificado em uma série de etapas:
Diagrama mais detalhado do mecanismo da oxidação do piruvato.
  1. Um grupo carboxila é removido do piruvato e liberado na forma de dióxido de carbono.
  2. A molécula com dois carbonos da primeira etapa é oxidada, e o NAD+ aceita os elétrons, formando NADH.
  3. A molécula de dois carbonos oxidada, um grupo acetil, liga-se à Coenzima A, formando acetil CoA.
Crédito da imagem: "Oxidation of pyruvate and the citric acid cycle: Figure 1" por OpenStax College, Biology, CC BY 3.0
Etapa 1. Um grupo carboxila é retirado do piruvato e liberado na forma de uma molécula de dióxido de carbono, deixando uma molécula com dois carbonos para trás.
Etapa 2. A molécula com dois carbonos da etapa 1 é oxidada e os elétrons perdidos na oxidação são capturados pelo start text, N, A, D, end text, start superscript, plus, end superscript para formar start text, N, A, D, H, end text.
Etapa 3. A molécula com dois carbonos oxidada—um grupo acetil, destacado em verde— une-se à Coenzima A (start text, C, o, A, end text), uma molécula orgânica derivada da vitamina B5, para formar acetil start text, C, o, A, end text. Acetil start text, C, o, A, end text é às vezes chamado de molécula carreadora e seu trabalho aqui é carregar o grupo acetil para o cilo do ácido cítrico.
As etapas acima são realizadas por um grande complexo enzimático chamado piruvato desidrogenase, no qual consiste em três enzimas interconectadas e inclui mais de 60 subunidades. Em duas etapas, os intermediários da reação, na verdade, formam pontes covalentes com o complexo enzimático - ou, mais especificamente, com seus cofatores. A piruvato desidrogenase é um importante alvo para regulação, a medida que controla a quantidade de acetil start text, C, o, A, end text que entra no ciclo do ácido cítricostart superscript, 1, comma, 2, comma, 3, end superscript.
Se nós considerarmos os dois piruvatos que saem da glicólise (para cada molécula de glicose), nós podemos resumir a oxidação do piruvato no seguinte:
  • Duas moléculas de piruvato são convertidas em duas moléculas de acetil start text, C, o, A, end text.
  • Dois carbonos são liberados como dióxido de carbono (dos seis presentes originalmente na glicose).
  • 2 start text, N, A, D, H, end text são gerados a partir de start text, N, A, D, end text, start superscript, plus, end superscript.
Porque produzir acetil start text, C, o, A, end text? Acetil start text, C, o, A, end text serve de combustível para o ciclo do ácido cítrico na próxima etapa da respiração celular. A adição de start text, C, o, A, end text ajuda a ativar o grupo acetil, preparando-o para sofrer as reações necessárias para entrar no ciclo do ácido cítrico.

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