El ácido oxalacético (también conocido como ácido oxalacético u OAA ) es un compuesto orgánico cristalino con la fórmula química HO 2 CC(O)CH 2 CO 2 H. El ácido oxalacético, en forma de su base conjugada oxaloacetato , es un intermediario metabólico en muchos Procesos que ocurren en los animales. Participa en la gluconeogénesis , el ciclo de la urea , el ciclo del glioxilato , la síntesis de aminoácidos , la síntesis de ácidos grasos y el ciclo del ácido cítrico . [1]
El ácido oxaloacético sufre sucesivas desprotonaciones para dar el dianión:
A pH alto, el protón enolizable se ioniza:
Las formas enólicas del ácido oxaloacético son particularmente estables. La tautomerización de ceto-enol está catalizada por la enzima oxaloacetato tautomerasa . El trans -enol-oxalacetato también aparece cuando el tartrato es el sustrato de la fumarasa . [2]
El oxalacetato se forma de varias formas en la naturaleza. Una ruta principal es la oxidación del L -malato , catalizada por la malato deshidrogenasa , en el ciclo del ácido cítrico. El malato también es oxidado por la succinato deshidrogenasa en una reacción lenta siendo el producto inicial enol-oxalacetato. [3]
También surge de la condensación del piruvato con ácido carbónico, impulsada por la hidrólisis del ATP :
Este proceso, que ocurre en el mesófilo de las plantas, se produce a través del fosfoenolpiruvato , catalizado por la fosfoenolpiruvato carboxilasa .
El oxalacetato también puede surgir de la trans o desaminación del ácido aspártico .
El oxalacetato es un intermedio del ciclo del ácido cítrico , donde reacciona con acetil-CoA para formar citrato , catalizado por la citrato sintasa . También participa en la gluconeogénesis , el ciclo de la urea , el ciclo del glioxilato , la síntesis de aminoácidos y la síntesis de ácidos grasos . El oxalacetato es también un potente inhibidor del complejo II .
La gluconeogénesis [1] es una vía metabólica que consta de una serie de once reacciones catalizadas por enzimas, que dan como resultado la generación de glucosa a partir de sustratos distintos de los carbohidratos. El inicio de este proceso tiene lugar en la matriz mitocondrial, donde se encuentran las moléculas de piruvato . Una molécula de piruvato es carboxilada por una enzima piruvato carboxilasa , activada por una molécula de ATP y otra de agua. Esta reacción da como resultado la formación de oxalacetato. NADH reduce el oxaloacetato a malato . Esta transformación es necesaria para transportar la molécula fuera de las mitocondrias . Una vez en el citosol , el malato se oxida nuevamente a oxaloacetato usando NAD+. Luego el oxaloacetato queda en el citosol, donde tendrán lugar el resto de reacciones. Posteriormente, el oxalacetato es descarboxilado y fosforilado por la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa y se convierte en 2-fosfoenolpiruvato utilizando trifosfato de guanosina (GTP) como fuente de fosfato. La glucosa se obtiene después de un procesamiento posterior.
El ciclo de la urea es una vía metabólica que da como resultado la formación de urea utilizando una molécula de amonio a partir de aminoácidos degradados, otro grupo de amonio a partir de aspartato y una molécula de bicarbonato. [1] Esta ruta ocurre comúnmente en los hepatocitos . Las reacciones relacionadas con el ciclo de la urea producen NADH , y el NADH se puede producir de dos formas diferentes. Uno de ellos utiliza oxalacetato . En el citosol hay moléculas de fumarato . El fumarato se puede transformar en malato mediante la acción de la enzima fumarasa. La malato deshidrogenasa actúa sobre el malato para convertirse en oxaloacetato, produciendo una molécula de NADH. Después de eso, el oxalacetato se reciclará a aspartato , ya que las transaminasas prefieren estos cetoácidos a los demás. Este reciclaje mantiene el flujo de nitrógeno hacia la célula.
El ciclo del glioxilato es una variante del ciclo del ácido cítrico. [4] Es una vía anabólica que ocurre en plantas y bacterias que utilizan las enzimas isocitrato liasa y malato sintasa . Algunos pasos intermedios del ciclo son ligeramente diferentes del ciclo del ácido cítrico; sin embargo el oxaloacetato tiene la misma función en ambos procesos. [1] Esto significa que el oxaloacetato en este ciclo también actúa como reactivo primario y producto final. De hecho, el oxaloacetato es un producto neto del ciclo del glioxilato porque su bucle del ciclo incorpora dos moléculas de acetil-CoA.
En etapas anteriores, la acetil-CoA se transfiere desde las mitocondrias al citoplasma donde reside la ácido graso sintasa . El acetil-CoA se transporta en forma de citrato, que se ha formado previamente en la matriz mitocondrial a partir de acetil-coA y oxaloacetato. Esta reacción suele iniciar el ciclo del ácido cítrico, pero cuando no hay necesidad de energía se transporta al citoplasma donde se descompone en acetil-CoA y oxaloacetato citoplasmático.
Otra parte del ciclo requiere NADPH para la síntesis de ácidos grasos. [5] Parte de este poder reductor se genera cuando el oxalacetato citosólico regresa a las mitocondrias siempre que la capa mitocondrial interna sea no permeable al oxalacetato. En primer lugar, el oxaloacetato se reduce a malato utilizando NADH. Luego el malato se descarboxila a piruvato. Ahora este piruvato puede ingresar fácilmente a las mitocondrias, donde la piruvato carboxilasa lo carboxila nuevamente a oxaloacetato. De esta forma, la transferencia de acetil-CoA que se encuentra desde las mitocondrias al citoplasma produce una molécula de NADH. La reacción general, que es espontánea, se puede resumir como:
Se sintetizan seis aminoácidos esenciales y tres no esenciales a partir de oxaloacetato y piruvato . [6] El aspartato y la alanina se forman a partir de oxaloacetato y piruvato, respectivamente, por transaminación a partir de glutamato. La asparagina se sintetiza mediante amidación del aspartato, donando la glutamina el NH4. Estos son aminoácidos no esenciales y sus vías biosintéticas simples ocurren en todos los organismos. La metionina, treonina, lisina, isoleucina, valina y leucina son aminoácidos esenciales en los seres humanos y en la mayoría de los vertebrados. Sus vías biosintéticas en las bacterias son complejas y están interconectadas.
El oxalacetato produce oxalato por hidrólisis. [7]
Este proceso está catalizado por la enzima oxaloacetasa . Esta enzima se ve en las plantas, pero no se conoce en el reino animal. [8]