ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ ПВК

Это многостадийный процесс, который катализирует пируватдегидрогеназный комплекс - митохондриальный мультиферментный комплекс, соединенный с внутренней мембраной со стороны матрикса. ПВК поступает к комплексу из матрикса и туда же освобождаются ацетил-КоА и НАДН.

Пируватдегидрогеназный комплекс включает три фермента (пируватдекарбоксилаза (Е1), ацетилтрансфераза (Е2), дегидрогеназа дигидролипоевой кислоты (Е3)) и пять коферментов (НАД, ФАД, тиаминпирофосфат, липоевая кислота, кофермент А). Тиаминпирофосфат связан с пируватдекарбоксилазой (Е1), липоевая кислота - с ацетилтрансферазой (Е2), ФАД - с дегидрогеназой дигидролипоевой кислоты (Е3). Кофермент А и НАД находятся в свободно растворенном состоянии.

В состав пируватдегидрогеназного комплекса входит примерно по три десятка молекул Е1 и Е2 и 10 молекул Е3. Комплекс работает как конвейер: промежуточные продукты не освобождаются в раствор, а передаются от фермента к ферменту.

По механизму «обратной связи» работу пируватдегидрогеназного комплекса ингибируют конечные продукты окислительного декарбоксилирования - ацетил-KоА, НАДН + Н⁺, а также АТФ. Увеличивает активность комплекса пировиноградная кислота.

Также имеется регуляция со стороны гормонов: инсулин увеличивает активность комплекса, глюкагон - снижает.

Первую реакцию катализирует Е1, субстратами являются ПВК и дегидролипоевая кислота, являющаяся простетической группой Е2. От ПВК отщепляется карбоксильная группа и образуется СО₂, а ацетильный остаток соединяется с атомом серы липоевой кислоты в составе ацетилтрансферазы. Получается ацетиллипоат-Е2.

Во второй реакции ацетилтрансфераза (Е2) катализирует перенос ацетильного остатка, соединенного с его собственной простетической группой, на коэнзим А. Продукты этой реакции - дигидролипоевая кислота в составе Е2 и ацетил-КоА.

В третьей реакции происходит дегидрирование дигидролипоевой кислоты в составе ацетилтрансферазы при воздействии фермента Е3 (дегидрогеназа дигидролипоевой кислоты), содержащего ФАД. ФАД передает водород на НАД. Образуются НАДН, Н⁺ и дегидролипоевая кислота в составе Е2. Последний фермент снова вступает в окислительное декарбоксилирование ПВК.

Суммарное уравнение процесса:

СH₃ - CО - COOH + HS - KoA + НАД⁺ ® СH₃ – CО - S - KoA + НАДН + Н⁺ + СО₂.

Ацетил-КоА (продукт второй реакции) затем окисляется в цикле Кребса. Водород с НАДН (продукт третьей реакции) поступает в дыхательную цепь, где образуется АТФ. Энергетический выход окислительного декарбоксидлирования пирувата – 3 АТФ.