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Ingreso a la motocondria, y la formación de la acetil-coenzima A


Ingreso a la motocondria, y la formación de la acetil-coenzima A


Como fue mencionado anteriormente, la mitocondria es el lugar físico donde la respiración celular aeróbica es llevada a cabo, y esta consta de dos pasos generales, el denominado ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones.
 
Figura IMA-01. La coenzima A es una coenzima derivada del nucleosido adenosina igual que el ATP y del mismo modo también es un precursr de la molécula del ARN.
Sin embargo el problema que enfrenta el proceso inicialmente es la adquisición por parte de la mitocondria del piruvato, y esto se lleva a cabo mediante la coenzima A mediante la formación del acetil Coenzima A.
 
Figura IMA-02. Representaciones condensadas de la acetil-coenzima A.
La formación de la acetil-CoA ya fue referenciada para el caso del ciclo de la oxidación beta de los ácidos grasos, sin embargo en bioquímica básica es más común estudiar su formación desde la glucólisis.
 
Figura IMA-03. Acetil-coenzima A, se puede observar que el grupo acetilo es un segmento bastante pequeño comparado con el resto de la coenzima.
Esto quiere decir que la reacción que hemos de describir en este momento es uno de los mecanismos que posee la célula eucariota para deshacerse del piruvato pues es un desecho de la glucólisis cuya toxicidad es grande debido a que su acumulación hace que las reacciones de la glucólisis se detengan.
 
Figura IMA-04. Reacción condenzada para la formación de la acetil-coenzima A, esta reacción es exergónica y favorablemente energética como lo indica un valor de energía libre estándar negativo. Esta energía es transferida al portador FAD y luego al portador NAD el cual al formar NADH será parte del combustible que alimentará la cadena de transporte de electrones.
La reacción en si recibe dos nombres, oxidación del piruvato debido a que la molécula de piruvato es cortada a la mitad, transfiriendo un grupo grade a la coenzima A y liberándose una molécula de dióxido de carbono en el proceso, pero también es conocida con el nombre de descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico.

La reacción comenzará con el ingreso de las moléculas de piruvato a la mitocondria por medio de proteínas que sirven de poro específico para el piruvato llamadas piruvato translocasa, lo cual implica que las demás reacciones para la formación de la acetil-coenzima A ocurren en la matriz de la mitocondria.

El proceso consta de 3 reacciones de transferencia de grupo y una de recolección de energía.
 
Figura IMA-05. Las reacciones de formación de la acetil-coenzima A.
En la primer reacción la molécula de piruvato es partida a la mitad, una parte de transfiere a una coenzima de transporte denominada TTP y la otra mitad es liberada en forma de dióxido de carbono. La TTP es una coenzima derivada de la vitamina B1, se sintetiza a partir del Pirofosfato de tiamina o TDP, y ATP a través de la enzima TDP-ATP fosforiltransferasa (la cual se expresa en cerebro, riñón, hígado y corazón). Su función está asociada a la función no coenzimática de la Tiamina y está relacionada con la síntesis de sustancias que regulan el sistema nervioso. No confundir con el desoxinucleósido Timidina trifosfato TTP. La reacción es catalizada por la enzima piruvato deshidrogenasa

La segunda reacción es una trasferencia del grupo acetil a otra coenzima llamada lipoamida, la lipoamida posee dos átomos de azufre, por lo que el enlace que forma el grupo acetil es muy similar al que ha de formar en la tercera reacción.

Este proceso es catalizado por la enzima dihidrolipoil transacetilasa. Sin embargo la especie química generada en este paso es muy inestable lo cual permite que  dos moléculas la oxiden rápidamente, la primer oxidación es una transferencia de grupo el grupo acetil es transferido a la coenzima A, y acoplada a esta otra coenzima esta vez el FAD se encarga de oxidar energéticamente extrayendo dos protones con el respectivo par de electrones de alta energía para formar FADH2

Posteriormente el FADH2 es oxidado transfiriendo un protón y un par de electrones a una molécula de NAD para formar NADH mientras que el segundo protón es liberado.

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