Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты — 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 продукты реакции.
Пируватдегидрогеназный комплекс включает три фермента (пируватдегидрогеназа (Е1), ацетилтрансфераза (Е2), дегидрогеназа дигидролипоевой кислоты (Е3)) и пять коферментов (НАД+, ФАД, тиаминпирофосфат, липоевая кислота, кофермент А (рис. 36)).
Тиаминпирофосфат связан с пируватдегидрогеназой (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.
 а |
 б |
| Рис. 36. Структура кофермента А (а) и липоевой кислоты (б) |
Первую реакцию (рис. 37) 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. Образуется ацетиллипоат-Е2.
Во второй реакции ацетилтрансфераза (Е2) катализирует перенос ацетильного остатка, соединенного с его простетической группой, на коэнзим А. Продукты этой реакции — дигидролипоевая кислота в составе Е2 и ацетил-KоА.
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.
Ацетил-KоА (продукт второй реакции) затем окисляется в цикле Кребса. Водород с НАДН (продукт третьей реакции) поступает в дыхательную цепь, где образуется АТФ.
Энергетический выход окислительного декарбоксилирования пирувата – 3 АТФ.
Суммарное уравнение процесса:
СH3-CО-COOH + HS-KoA + НАД+ ® СH3-CО-S-KoA + НАДН + Н+ + СО2.
Рис. 37. Схема окислительного декарбоксилирования пирувата
По механизму «обратной связи» работу пируватдегидрогеназного комплекса ингибируют конечные продукты окислительного декарбоксилирования — ацетил-KоА, НАДН+Н+, а также АТФ. Увеличивают активность комплекса пировиноградная кислота и АДФ.
Также имеет место гормональная регуляция: инсулин увеличивает активность пируатдегидрогеназного комплекса, глюкагон — снижает.
