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Patologia e fisiopatologia generale - Pyruvate Dehydrogenase

Appunti di Patologia e fisiopatologia generale della professoressa Castoria su Pyruvate Dehydrogenase con analisi dei seguenti argomenti: ciclo di Krebs, compartimenti mitocondriali, Pyruvate Dehydrogenase Subunits, pyruvate dehydrogenase complex, lipoamide, Organic arsenicals, coenzima A.

Esame di Patologia e Fisiopatologia Generale docente Prof. G. Castoria

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Localization of

Krebs Cycle: matrix

Glycolysis occurs in

the cytosol of cells. inter-

Pyruvate enters the membrane

cristae space

mitochondrion to be

metabolized further. inner outer

membrane membrane

Mitochondrial mitochondrion

Compartments:

The matrix contains Pyruvate Dehydrogenase,

Krebs Cycle, and other pathways, e.g.,

enzymes of

fatty acid oxidation & amino acid metabolism.

The outer membrane contains large channels.

The outer membrane is leaky to ions & small molecules.

matrix

inter-

membrane

cristae space

Mitochondrial inner outer

membrane membrane

compartments mitochondrion

Inner membrane infoldings, called cristae, contain

constituents of the respiratory chain & ATP Synthase.

The inner membrane is the major permeability barrier.

It contains various transport catalysts, including a carrier

protein that allows pyruvate to enter the matrix.

Transferring pyruvate into

the mitochondrion

Outer membrane

Inner membrane TCA

Pyruvate Dehydrogenase

HSCoA

O O O

− +

H C C C O H C C S CoA CO

3 3 2

pyruvate acetyl-CoA

+

NAD NADH

Pyruvate Dehydrogenase, catalyzes oxidative

decarboxylation of pyruvate, to form acetyl-CoA.

∆ o’ -1

G = -33.4kJ mol

Pyruvate

Dehydrogenase is a

large complex, with

multiple copies of

each of 3 enzymes:

E , E & E .

1 2 3

The core of the complex consists of 60 copies of E .

2

At the periphery of the complex are: α β

30 copies of E (itself a tetramer with subunits )

2 2

1

12 copies of E (a homodimer), plus 12 copies of an

3

E binding protein that links E to E .

3 3 2

Pyruvate Dehydrogenase Subunits

Enzyme Abbreviated Prosthetic Group

Pyruvate Thiamine

E

1

Dehydrogenase pyrophosphate (TPP)

Dihydrolipoyl Lipoamide

E

2

Transacetylase

Dihydrolipoyl FAD

E

3

Dehydrogenase

The pyruvate dehydrogenase complex

•The pyruvate dehydrogenase requires 5

different coenzymes : +

•TPP, FAD, CoA, NAD and lipoate.

•Four of these are required as vitamins :

Thiamin (TPP), riboflavin (FAD),

pantothenate(CoA), niacin (NAD).

The E.coli Pyruvate

dehydrogenase complex

~4600kD

o

300A diameter

File SWF

dimethylisoalloxazine O O

H H H

C N C + C N C

2 e + 2 H

C C C C

H NH C C C C

H NH

3 3

H C C C C C O H C C C C C O

3 3

C N N C N N

H H H

CH CH

2 2

HC OH OH

HC

OH

HC OH

HC

FAD FADH

2

Adenine Adenine

HC OH O O OH O O

HC

C O P O P O Ribose

H

H C O P O P O Ribose 2

2 O- O-

O- O-

FAD (Flavin Adenine Dinucleotide is derived from the

vitamin riboflavin. The dimethylisoalloxazine ring system

undergoes oxidation/reduction.

FAD is a prosthetic group, permanently part of E .

3

- +

FAD + 2 e + 2 H FADH

Reaction: 2 O

O

H C −

3 CH O P O P O

CH 2

2 −

+ O

O

CH N

2

N S

C +

acidic H

H

H N

C

3 NH

2 thiamine pyrophosphate (TPP)

Thiamine pyrophosphate (TPP) is a derivative of

thiamine (vitamin B1).

Nutritional deficiency of thiamine leads to the disease

beriberi.

It affects especially the brain, because TPP is required

for CHO metabolism, and the brain depends on glucose

metabolism for energy. O

O

H C −

3 CH O P O P O

CH 2

2 −

+ O

O

CH N

2

N S

C +

acidic H

H

H N

C

3 NH

2 thiamine pyrophosphate (TPP)

Thiamine pyrophosphate (TPP) mechanism: −

O O

+ C

H readily dissociates from the C between N

and S in the thiazole ring. C O

The resulting carbanion can attack the CH

3

electron-deficient keto carbon of pyruvate. pyruvate


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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in medicina e chirurgia (ordinamento U.E. - durata 6 anni) (CASERTA, NAPOLI)
SSD:

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher valeria0186 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Patologia e Fisiopatologia Generale e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Seconda Università di Napoli SUN - Unina2 o del prof Castoria Gabriella.

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