Link-reaktionen (pyruvatdecarboxylering): omdannelse af pyruvat til acetyl-CoA

Link-reaktionen (pyruvatdecarboxylering): Hvordan pyruvat omdannes til acetyl‑CoA i mitokondrierne — essentiel forbindelse mellem glykolyse og Krebs’ cyklus.

Link-reaktionen (også kaldet pyruvatdecarboxylering) er et centralt, irreversibelt trin i cellens stofskifte, som forbinder glykolyse med citronsyre- eller Krebscyklus. Reaktionen omdanner det tre-kulfattede Pyruvat til et to-kulfattet acetylfragment bundet til CoA, samtidig med at et kuldioxid (CO₂) frigives og NAD⁺ reduceres til NADH.

Hvor foregår reaktionen?

Hos eukaryoter foregår link-reaktionen i mitokondriernes matrix. Hos prokaryoter findes tilsvarende oxidative dekarboxyleringsreaktioner i cytoplasmaet eller ved plasmamembranen, afhængigt af organismen.

Kemisk overblik og støkiometri

Den samlede reaktion kan skrives som:

Pyruvat + CoA + NAD⁺ → Acetyl‑CoA + CO₂ + NADH + H⁺

For hver glukosemolekyle, som via glykolysen giver to pyruvat, dannes altså to acetyl‑CoA, to CO₂ og to NADH ved link-reaktionen.

Enzymkomplekset (pyruvat dehydrogenase-komplekset)

Link-reaktionen katalyseres af et stort multienzymkompleks kaldet pyruvatdehydrogenase-komplekset (PDC). Det består primært af tre enzymaktiviteter:

• E1 – pyruvatdehydrogenase (kræver thiaminpyrofosfat, TPP)
• E2 – dihydrolipoyl transacetylase (bærer lipoamidgrupper og overfører acetyl til CoA)
• E3 – dihydrolipoyl dehydrogenase (genoxiderer lipoamid ved hjælp af FAD og overfører elektroner til NAD⁺)

Vigtige cofaktorer er thiamin (vitamin B1, i form af TPP), lipoinsyre, FAD, NAD⁺ og CoA. Mangler i disse cofaktorer (fx thiaminmangel) nedsætter kompleksets aktivitet og kan føre til ophobning af pyruvat og laktat.

Trin i mekanismen — kort forklaring

1. Oxidativ dekarboxylering: CO₂ fjernes fra Pyruvat, og restgruppen oxideres.
2. Acetyloverførsel: Den oxiderede acetylgruppe bliver bundet til lipoamid og videreført til CoA, så der dannes acetyl‑CoA.
3. Elektronoverførsel: De reducerede lipoamidgrupper genoxideres af E3, som overfører elektroner via FAD til NAD⁺, der danner NADH.

Regulering

PDC bliver nøje reguleret efter cellens energibehov:

• Allosterisk hæmning af komplekset af produkter: acetyl‑CoA og NADH hæmmer aktiviteten.
• Allosterisk aktivering af substrater: pyruvat og NAD⁺ fremmer aktiviteten.
• Kovalent regulering hos pattedyr: et specifikt PDH‑kinase fosforylerer og inaktiverer E1; PDH‑fosfatase defosforylerer og aktiverer E1 igen. PDH‑kinase aktiveres af høj ATP/NADH/acetyl‑CoA, mens PDH‑fosfatase aktiveres bl.a. af Ca²⁺ og insulin (i visse væv).

Fysiologisk betydning

Link-reaktionen er et afgørende kontrolpunkt, fordi den bestemmer, hvor meget acetyl‑CoA der tilføres Krebscyklus og dermed videre til oxidativ fosforylering. Acetyl‑CoA er desuden en byggesten for biosyntese af fedtsyrer og andre metabolitter. Et nedsat PDH‑kompleks reducerer cellens evne til at udvinde energi fra kulhydrat og kan føre til øget laktatproduktion.

Vigtige pointer — kort opsummering

• Link-reaktionen forbinder glykolyse med Krebscyklus ved at omdanne pyruvat til acetyl‑CoA.
• Pyruvat dekarboxyleres (CO₂ fjernes), oxideres og kobles til CoA.
• Reaktionen producerer NADH og CO₂ og er katalyseret af pyruvatdehydrogenase‑komplekset.
• Processen foregår i mitokondriernes matrix hos eukaryoter, og tilsvarende reaktioner findes i prokaryoter i cytoplasmaet eller ved plasmamembranen.
• PDC er stærkt reguleret både allosterisk og ved kovalent modifikation for at afstemme energiproduktionen efter cellens behov.

Søg efter bogstav