Biochimica: Shuttle malato-aspartato e DHAP-glicerolo

Sistemi di navetta malato-aspartato e DHAP-glicerolo

Il NADH + H⁺ prodotto dalla glicolisi non può entrare nei mitocondri così com’è, quindi, essendo la catena mitocondriale degli elettroni interna all’organello si potrebbe pensare che il NADH resti nel citosol per fabbisogni futuri. Invece questo coenzima di ossidoriduzione partecipa attivamente alla catena di trasporto, grazie ai due sistemi navetta.

Un sistema navetta è un meccanismo cellulare che permette, mediante conversioni tra substrati, l’arrivo di un substrato in alcuni distretti cellulari, irraggiungibili dal composto di partenza.

Sistema navetta malato-aspartato

Esiste un trasportatore del malato e dell’aspartato, perciò questi composti possono entrare ed uscire dai mitocondri facilmente.

1.       Il NADH + H si trova esternamente, non fa altro che ridurre una molecola di Ossalacetato in una di malato, passaggio inverso di quanto avviene nell’ultimo step del ciclo di Krebs. L’enzima che serve è una deidrogenasi.

2.        Il malato può dunque diffondere liberamente all’interno dei mitocondri.

3.       Qui è convertito in OAA , ripristinando il NADH da un NAD⁺, ad opera di una deidrogenasi.

4.       L’OAA però non può lasciare i mitocondri liberamente. Sfruttando un amino transferasi, cioè un enzima che trasferisce gruppi amminici, l’OAA viene convertito in aspartato. Il gruppo amminico viene donato dall’amminoacido glutammato, che diventa così alfachetoglutarato, un altro intermedio del ciclo di Krebs.

5.       L’aspartato lascia i mitocondri, così come l’alfachetoglutarato tramite trasportatori.

6.       A questo punto ho una molecola di alfachetoglutarato e una di aspartato nel citosol. L’aspartato ad opera di un’amminotransferasi citosolica viene convertito in OAA e l’alfachetoglutarato in glutammato.

Ho trasportato il NADH all’interno dei mitocondri.

Shuttle del DHAP-Glicerolo P

1.       Il NADH + H viene usato per ridurre una molecola di idrossiacetonefosfato in glicerolo fosfato nel citoplasma, producendo NAD⁺.

2.       Il glicerolo fosfato si avvicina alla deidrogenasi sulla membrana mitocondriale, la quale ossida il glicerolo P a DHAP, riducendo il FAD a FADH₂.

3.       Il  FADH₂ riduce il coenzima Q che entra nella catena di trasporto degli elettroni.

Anche in questo modo il NADH ha partecipato alla catena di trasporto elettronica mitocondriale.

Differenze

Nel primo metodo si genera realmente il NADH mitocondriale, il che produce 2,5 ATP per molecola di NADH, mentre con il secondo per ogni FADH₂ si producono 1,5 ATP. Il primo metodo guadagna di più.

Il primo metodo è attivo in fegato, rene e cuore; il secondo in muscoli e cervello.