Бережное очищение кожи – пировиноградный пилинг. Пировиноградная кислота Пировиноградная кислота название
Реактивы и оборудование: винная кислота (кристалл), кислый сернокислый натрий (безводный).
В ступке готовят смесь винной кислоты и кислого сернокислого натрия примерно в соотношении 3:1. Тщательно растертую смесь помещают в пробирку, которую закрывают пробкой с отводной трубкой, к которой подводят пробирку – приёмник. Смесь осторожно нагревают до плавления, и образовавшуюся пировиноградную кислоту отгоняют в пробирку – приёмник.
Осторожно! Следить, чтобы при вспенивании реакционной смеси не происходило перебрасывания и не забивалась газоотводная трубка. Перегонку заканчивают, когда в приёмнике соберется 0,5 – 1 мл жидкости. Её испытывают лакмусовой бумажкой (какой?), разбавляют двойным количеством воды и сохраняют для опыта №5.
Уравнение реакции:
Опыт 5. Получение фенилгидразона пировиноградной кислоты.
Реактивы и оборудование: пировиноградная кислота – раствор, полученный в опыте №4, фенилгидразин уксуснокислый – раствор.
К раствору пировиноградной кислоты прибавляют 1 – 1,5 мл раствора уксуснокислого фенилгидразина. Что происходит? Почему? Какие свойства пировиноградной кислоты характеризует эта реакция?
Уравнение реакции:
Опыт 6. Свойства ацетоуксусного эфира
Реактивы и оборудование: ацетоуксусный эфир, бромная вода (насыщенная), 2%-ный раствор хлорида железа (III), пробирки.
В пробирку вносят 1-2 капли ацетоуксусного эфира и приливают 2 мл дистиллированной воды. Смесь энергично перемешивают и добавляют 1 каплю 2%-ного раствора хлорида железа (III). Постепенно развивается фиолетовое окрашивание, которое свидетельствует о наличии енольной группы в растворе ацетоуксусного эфира. Хлорид железа (III) образует с енольной формой окрашенное комплексное соединение.
При добавлении нескольких капель бромной воды раствор обесцвечивается, так как бром присоединяется по двойной связи, и гидроксильная группа утрачивает енольный характер:
Через некоторое время раствор
вновь окрашивается в фиолетовый
цвет, так как связывание енольной формы
нарушает динамическое равновесие,
и часть оставшейся кетонной формы
ацетоуксусного эфира переходит в
енольную, образующую окрашенный комплекс
с ионами Fe 3+ . При
повторном добавлении бромной воды снова
наблюдают обесцвечивание раствора с
последующим возобновлением фиолетовой
окраски. Этот процесс может продолжаться
до полного замещения подвижных атомов
водорода на бром, т.е. до получения
дибромацетоуксусного эфира, не
способного к таутомерным превращениям.
Объясните, в каких случаях возможна кето-енольная таутомерия.
Опыт 7. Взаимодействие бензойной, коричной и салициловой кислот с бромной водой
Реактивы и оборудование: насыщенные растворы бензойной, коричной и салициловой кислот, бромная вода (насыщенная); пипетки, пробирки.
В три пробирки наливают по 1-2 мл насыщенных растворов бензойной, коричной и салициловой кислот. В каждую пробирку добавляют по несколько капель насыщенной бромной воды. В пробирке с бензойной кислотой бромная вода не обесцвечивается, коричная и салициловая кислоты обесцвечивают бромную воду:
Опишите механизмы данных реакций. Объясните, почему бензойная кислота не взаимодействует с бромом при данных условиях.
Пример билета проверочного контроля
Выберите номер правильного ответа:
^ 1. Гликолиз - это ферментативный процесс расщепления глюкозы:
1) аэробного апотомического
2) анаэробного апотомического
3) аэробного дихотомического
4) анаэробного дихотомическог
2. Приведите пример реакции субстратного фосфорилирования
в процессе гликолиза.
^ Биологическая роль пировиноградной кислоты Пировиноградная кислота (ПВК) образуется в организме при метаболических превращениях углеводов, белков и липидов. Она образуется в тканях в процессе окисления глюкозы, распада гликогена, окисления глицерина, ряда аминокислот и молочной кислоты.
ПВК является ключевым метаболитом анаэробного и аэробного окисления глюкозы. В процессе гликолиза ПВК восстанавливается до молочной кислоты - конечного продукта анаэробного обмена; в аэробных условиях ПВК подвергается окислительному декарбоксилированию с образованием ацетил-коА, который подвергается дальнейшему окислению в цикле трикарбоновых кислот или используется для синтеза липидов и аминокислот. ПВК является основным субстратом глюконеогенеза.
^ Значение определения концентрации ПВК в крови и моче в санитарно-химических и клинических исследованиях.
Повышение концентрации ПВК в крови и моче наблюдается при гиповитаминозе В 1 , при воздействии на организм промышленных ядов, блокирующих SH-группы тиоловых ферментов, паренхиматозных заболеваниях печени, тяжелой сердечной недостаточности, гипоксических состояниях, острых инфекционных заболеваниях, инсулинзависимом сахарном диабете, диабетическом кетоацидозе, гепато-церебральной дистрофии, акродинии, мышечной дистрофии и др. заболеваниях. Наиболее резкое повышение ПВК в крови отмечается при интенсивной мышечной работе и гиповитаминозе В 1 .
Одной из причин накопления ПВК является торможение процесса ее окислительного декарбоксилирования в митохондриях клеток.
Витамин В 1 входит в состав кофермента тиаминдифосфата, который является простетической группой первого фермента пируватдегидрогеназной системы – пируватдегидрогеназы. При недостаточности этого витамина, а также при нарушении его обмена наблюдается снижение интенсивности окислительного декарбоксилирования ПВК. Введение пациенту препарата витамина В 1 или тиаминдифосфата с фармакопейным названием кокарбокси-
лаза – наоборот, стимулирует процесс аэробного метаболизма пиру-
вата и повышает энергообеспечение клеток.
В состав пируватдегидрогеназной системы входят тиоловые ферменты – дегидрогеназы (пируватдегидрогеназа и дигидролипо-
илдегидрогеназа) и коферменты, содержащие SH-группы (липоевая кислота и HS-коА), поэтому пируватдегидрогеназная система блоки-
руется тиоловыми ядами: солями тяжелых металлов, окислителями, алкилирующими агентами.
Пируватдегидрогеназная система работает только в аэробных условиях, поэтому ПВК накапливается в тканях и при гипоксии.
^ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПВК
Существуют несколько методов количественного определения пировиноградной кислоты в тканях и биологических жидкостях.
Определение ПВК в крови колориметрическим методом.
При анализе используют 0,2 мл крови из пальца.
Нормальные значения: 0,03 – 0,10 ммоль/л.
2. Энзиматический метод определения ПВК в крови (и в тканях экспериментальных животных).
^ Принцип метода. В присутствии фермента лактатдегидрогеназы пируват восстанавливается до лактата в реакции:
С=О + НАДН + Н + ^ à CH-ОН + HAД +
пируват лактат
Количество используемого в реакции пирувата эквивалентно количеству восстановленного кофермента НАДН + Н + , убыль которого регистрируют спектрофотометрически при длине волны l=340 нм.
В клинике для анализа используют 1 мл венозной крови.
Нормальные значения: 0.05-0.114 ммоль/л
Лабораторная работа № 8
^
Определение пировиноградной кислоты в моче колориметрическим методом
Принцип метода.
Пировиноградная кислота взаимодействует с 2,4-динитрофенилгидразином с образованием гидразона, который в щелочной среде приобретает красно-коричневую окраску, интенсивность которой прямо пропорциональна концентрации ПВК.
^ Уравнение реакции .
ПВК 2,4-динитрофенилгидразин 2,4 –динитрофенил
фенилгидразон ПВК
Реактив
ы и оборудование.
2,4-Динитрофенилгидразин (2,4-ДНФГ), 0.1% раствор в 2н HCl.
Гидроксид калия (КОН), 2,5% раствор в этиловом спирте.
Пробирки с пробками, пипетки.
Фотоэлектроколориметр.
Калибровочный график.
К 1 мл разведенной в 4 раза мочи добавляют 0,5 мл 0,1% раствора 2,4-динитрофенилгидразина (2,4-ДНФГ). Параллельно готовят контрольную пробу, содержащую 1 мл дистиллированной воды вместо мочи; все остальные реактивы добавляют в том же количестве, что и в опытную пробу. К контрольной и опытной пробе через 5 минут добавляют 3 мл 2,5% спиртового раствора гидроксида калия и перемешивают. Через 10 минут пробы фотометрируют, используя зеленый светофильтр (l=560 нм) и кюветы с рабочим расстоянием 10 мм, против контроля.
Расчет .
Калибровочный график зависимости оптической плотности окрашенного раствора гидразона от концентрации ПВК в пробе D=f(C) строят предварительно, используя стандартный раствор пирувата натрия. Полученное по графику количество ПВК в мkг (Х) подставляют в формулу
С=Х*4*1500/1000,
где Х - содержание ПВК в исследуемой пробе, определенное по калибровочному графику, мкг/мл;
4 – множитель для определения содержания ПВК в 1 мл неразведенной мочи;
1500 – средний суточный объем мочи, мл;
1000 – коэффициент для перевода мкг в мг.
Сравните полученные результаты с нормой: за сутки с мочой должно выделяться 10-25 мг ПВК . Укажите возможные причины повышенного содержания ПВК в моче.
^ Вывод
Тестовый контроль по теме « Дихотомическое расщепление глюкозы. Глюконеогенез. Обмен пировиноградной кислоты.»
Тест 1
Выберите правильный ответ
^ Гликолиз - это ферментативный процесс расщепления глюкозы:
а) до СО 2 и Н 2 О
б) анаэробного апотомического
в) аэробного дихотомического
г) анаэробного дихотомического
д) аэробного апотомического
Выберите правильный ответ
^ Конечным продуктом гликолиза является:
а) молочная кислота
б) пировиноградная кислота
в) две триозы: глицеральдегид-3-фосфат, диоксиацетонфосфат
г) ацетил-коА
Выберите правильный ответ
Реакция, определяющая скорость гликолиза:
а) гексокиназная
б) альдолазная
в) глицеральдегидфосфатдегидрогеназная
г) лактатдегидрогеназная
д) фосфофруктокиназная
Тест 4
^ Пировиноградная кислота в клетках может:
а) подвергаться окислительному декарбоксилированию в аэробных условиях до ацетил-коА
б) восстанавливаться в анаэробных условиях до лактата
в) превращаться в аланин в реакции трансаминирования
г) являться субстратом глюконеогенеза
д) являться конечным продуктом глюконеогенеза
Тест 5
^ Реакции гликолиза,являющиеся необратимыми:
а) лактатдегидрогеназная
б) пируваткиназная
в) альдолазная
г) фосфофруктокиназная
д) гексокиназная
Выберите все правильные ответы
^ Ферменты глюконеогенеза, являющиеся ключевыми:
а) фруктозо - 1,6 - дифосфатаза
б) пируватдегидрогеназа
в) пируваткарбоксилаза
г) глюкозо – 6 - фосфатаза
д) фосфоенолпируваткарбоксикиназа
Выберите правильный ответ
^ Субстратное фосфорилирование - это:
а) фосфорилирование глюкозы с участием АТФ
б) фосфорилирование фруктозо-6-фосфата с участием АТФ
в) образование двух фосфотриоз в альдлланой реакции
г) синтез АТФ (ГТФ и др.) с использованием энергии макроэргичес-
ких связей субстратов
д) синтез АТФ в дыхательной цепи
Тест 8
Выберите правильный ответ
^ Инсулин регулирует процесс глюконеогенеза:
а) индуцируя синтез глюкокиназы
б) индуцируя синтез ключевых ферментов процесса глюконеогенеза
в) вызывает репрессию синтеза фруктозо - 1,6 - дифосфатазы, глюкозо – 6 –фосфатазы, фосфоенолпируваткарбоксикиназы
г) индуцируя синтез ацетил-коА-карбоксилазы
д) подавляя активность глюкокиназы
Тест 9
Выберите все правильные ответы
^ Условия протекания окислительного декарбоксилирования пирувата:
а) целостность митохондриальных мембран
б) достаточная концентрация ацетил-коА, АТФ и восстановленных коферментов
в) отсутствие воздействия тиоловых ядов
г) достаточное количество витамина В1
д) наличие кислорода в клетке
Тест 10
Выберите все правильные ответы
^ Окислительное декарбоксилирование пирувата завершается образованием:
а) лактата
б) ацетил-коА
в) восстановленного кофермента НАДН+Н +
г) оксалоацетата
Установите строгое соответствие
(один вопрос - один ответ)
Пировиноградная кислота (ПВК, пируват) является продуктом окисления глюкозы и некоторых аминокислот. Ее судьба различна в зависимости от доступности кислорода в клетке. В анаэробных условиях она восстанавливается до молочной кислоты . В аэробных условиях пируват симпортом с ионами Н + , движущимися по протонному градиенту, проникает в митохондрии. Здесь происходит его превращение до уксусной кислоты , переносчиком которой служит коэнзим А.
Пируватдегидрогеназный мульферментный комплекс
Суммарное уравнение отражает окислительное декарбоксилирование пирувата, восстановление НАД до НАДН и образование ацетил-SKoA.
Суммарное уравнение окисления пировиноградной кислоты
Превращение состоит из пяти последовательных реакций, осуществляется мультиферментным комплексом , прикрепленным к внутренней митохондриальной мембране со стороны матрикса. В составе комплекса насчитывают 3 фермента и 5 коферментов:
- Пируватдегидрогеназа (Е 1 , ПВК-дегидрогеназа), ее коферментом является тиаминдифосфат (ТДФ), катализирует 1-ю реакцию.
- Дигидролипоат-ацетилтрансфераза (Е 2), ее коферментом является липоевая кислота , катализирует 2-ю и 3-ю реакции.
- Дигидролипоат-дегидрогеназа (Е 3), кофермент – ФАД , катализирует 4-ю и 5-ю реакции.
Помимо указанных коферментов, которые прочно связаны с соответствующими ферментами, в работе комплекса принимают участие коэнзим А и НАД .
Суть первых трех реакций сводится к декарбоксилированию пирувата (катализируется пируватдегидрогеназой, Е 1), окислению пирувата до ацетила и переносу ацетила на коэнзим А (катализируется дигидролипоамид-ацетилтрансферазой, Е 2).
Реакции синтеза ацетил-SКоА
Оставшиеся 2 реакции необходимы для возвращения липоевой кислоты и ФАД в окисленное состояние (катализируются дигидролипоат-дегидрогеназой, Е 3). При этом образуется НАДН.
Реакции образования НАДН
Регуляция пируватдегидрогеназного комплекса
Регулируемым ферментом ПВК-дегидрогеназного комплекса является первый фермент – пируватдегидрогеназа (Е 1). Два вспомогательных фермента – киназа и фосфатаза обеспечивают регуляцию активности пируватдегидрогеназы путем ее фосфорилирования и дефосфорилирования .
Вспомогательный фермент киназа активируется при избытке конечного продукта биологического окисления АТФ и продуктов ПВК-дегидрогеназного комплекса – НАДН и ацетил-S-КоА . Активная киназа фосфорилирует пируватдегидрогеназу, инактивируя ее, в результате первая реакция процесса останавливается.
Фермент фосфатаза , активируясь ионами кальция или инсулином , отщепляет фосфат и активирует пируватдегидрогеназу.
Регуляция активности пируватдегидрогеназы
Таким образом, работа пируватдегидрогеназы подавляется при избытке в митохондрии (в клетке) АТФ и НАДН , что позволяет снизить окисление пирувата и, следовательно, глюкозы в случае когда энергии достаточно.
Пировиноградная кислота | |
Pyruvic-acid-3D-balls.png | |
Общие | |
---|---|
Систематическое наименование |
2-оксопропановая кислота |
Сокращения | Пируват |
Традиционные названия | α-кетопропионовая кислота, пировиноградная кислота, пируват |
Хим. формула | C 3 H 4 O 3 |
Физические свойства | |
Молярная масса | 88,06 г/моль |
Плотность | 1,250 г/см³ |
Термические свойства | |
Т. плав. | 11,8 °C |
Т. кип. | 165 °C |
Химические свойства | |
pK a | 2,50 |
Классификация | |
Рег. номер CAS | 127-17-3 |
SMILES | |
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа) , если не указано иного. |
Пировиноградная кислота - химическое соединение с формулой СН 3 СОСООН, органическая кетокислота .
Биохимическая роль
Пируваты (соли пировиноградной кислоты) - важные химические соединения в биохимии . Они являются конечным продуктом метаболизма глюкозы в процессе гликолиза . Одна молекула глюкозы превращается при этом в две молекулы пировиноградной кислоты. Дальнейший метаболизм пировиноградной кислоты возможен двумя путями - аэробным и анаэробным.
В условиях достаточного поступления кислорода пировиноградная кислота превращается в ацетил-кофермент А , являющийся основным субстратом для серии реакций, известных как цикл Кребса , или дыхательный цикл, цикл трикарбоновых кислот . Пируват также может быть превращён в анаплеротической реакции в оксалоацетат . Оксалоацетат затем окисляется до углекислого газа и воды. Эти реакции названы по имени Ханса Адольфа Кребса , биохимика, получившего вместе с Фрицем Липманном Нобелевскую премию по физиологии в 1953 году за исследования биохимических процессов клетки. Цикл Кребса называют также циклом лимонной кислоты , поскольку лимонная кислота является одним из промежуточных продуктов цепи реакций цикла Кребса.
Если кислорода недостаточно, пировиноградная кислота подвергается анаэробному расщеплению с образованием молочной кислоты у животных и этанола у растений и грибов. При анаэробном дыхании в клетках пируват, полученный при гликолизе, преобразуется в лактат при помощи фермента лактатдегидрогеназы и NADP в процессе лактатной ферментации, либо в ацетальдегид и затем в этанол в процессе алкогольной ферментации.
Пировиноградная кислота является «точкой пересечения» многих метаболических путей. Пируват может быть превращён обратно в глюкозу в процессе глюконеогенеза , или в жирные кислоты или энергию через ацетил-КоА , в аминокислоту аланин , или в этанол.
Напишите отзыв о статье "Пировиноградная кислота"
Примечания
См. также
- Метилглиоксаль - альдегид пировиноградной кислоты.
Ссылки
- // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.
- George D. Cody, Nabil Z. Boctor, Timothy R. Filley, Robert M. Hazen, James H. Scott, Anurag Sharma, Hatten S. Yoder Jr., "Primordial Carbonylated Iron-Sulfur Compounds and the Synthesis of Pyruvate, " Science , 289 (5483) (25 August 2000) pp. 1337-1340.
Отрывок, характеризующий Пировиноградная кислота
Князь Андрей направился к двери, из за которой слышны были голоса. Но в то время, как он хотел отворить дверь, голоса в комнате замолкли, дверь сама отворилась, и Кутузов, с своим орлиным носом на пухлом лице, показался на пороге.Князь Андрей стоял прямо против Кутузова; но по выражению единственного зрячего глаза главнокомандующего видно было, что мысль и забота так сильно занимали его, что как будто застилали ему зрение. Он прямо смотрел на лицо своего адъютанта и не узнавал его.
– Ну, что, кончил? – обратился он к Козловскому.
– Сию секунду, ваше высокопревосходительство.
Багратион, невысокий, с восточным типом твердого и неподвижного лица, сухой, еще не старый человек, вышел за главнокомандующим.
– Честь имею явиться, – повторил довольно громко князь Андрей, подавая конверт.
– А, из Вены? Хорошо. После, после!
Кутузов вышел с Багратионом на крыльцо.
– Ну, князь, прощай, – сказал он Багратиону. – Христос с тобой. Благословляю тебя на великий подвиг.
Лицо Кутузова неожиданно смягчилось, и слезы показались в его глазах. Он притянул к себе левою рукой Багратиона, а правой, на которой было кольцо, видимо привычным жестом перекрестил его и подставил ему пухлую щеку, вместо которой Багратион поцеловал его в шею.
– Христос с тобой! – повторил Кутузов и подошел к коляске. – Садись со мной, – сказал он Болконскому.
– Ваше высокопревосходительство, я желал бы быть полезен здесь. Позвольте мне остаться в отряде князя Багратиона.
– Садись, – сказал Кутузов и, заметив, что Болконский медлит, – мне хорошие офицеры самому нужны, самому нужны.
Они сели в коляску и молча проехали несколько минут.
– Еще впереди много, много всего будет, – сказал он со старческим выражением проницательности, как будто поняв всё, что делалось в душе Болконского. – Ежели из отряда его придет завтра одна десятая часть, я буду Бога благодарить, – прибавил Кутузов, как бы говоря сам с собой.
Князь Андрей взглянул на Кутузова, и ему невольно бросились в глаза, в полуаршине от него, чисто промытые сборки шрама на виске Кутузова, где измаильская пуля пронизала ему голову, и его вытекший глаз. «Да, он имеет право так спокойно говорить о погибели этих людей!» подумал Болконский.
– От этого я и прошу отправить меня в этот отряд, – сказал он.
Кутузов не ответил. Он, казалось, уж забыл о том, что было сказано им, и сидел задумавшись. Через пять минут, плавно раскачиваясь на мягких рессорах коляски, Кутузов обратился к князю Андрею. На лице его не было и следа волнения. Он с тонкою насмешливостью расспрашивал князя Андрея о подробностях его свидания с императором, об отзывах, слышанных при дворе о кремском деле, и о некоторых общих знакомых женщинах.
Кутузов чрез своего лазутчика получил 1 го ноября известие, ставившее командуемую им армию почти в безвыходное положение. Лазутчик доносил, что французы в огромных силах, перейдя венский мост, направились на путь сообщения Кутузова с войсками, шедшими из России. Ежели бы Кутузов решился оставаться в Кремсе, то полуторастатысячная армия Наполеона отрезала бы его от всех сообщений, окружила бы его сорокатысячную изнуренную армию, и он находился бы в положении Мака под Ульмом. Ежели бы Кутузов решился оставить дорогу, ведшую на сообщения с войсками из России, то он должен был вступить без дороги в неизвестные края Богемских
гор, защищаясь от превосходного силами неприятеля, и оставить всякую надежду на сообщение с Буксгевденом. Ежели бы Кутузов решился отступать по дороге из Кремса в Ольмюц на соединение с войсками из России, то он рисковал быть предупрежденным на этой дороге французами, перешедшими мост в Вене, и таким образом быть принужденным принять сражение на походе, со всеми тяжестями и обозами, и имея дело с неприятелем, втрое превосходившим его и окружавшим его с двух сторон.
Кутузов избрал этот последний выход.
Французы, как доносил лазутчик, перейдя мост в Вене, усиленным маршем шли на Цнайм, лежавший на пути отступления Кутузова, впереди его более чем на сто верст. Достигнуть Цнайма прежде французов – значило получить большую надежду на спасение армии; дать французам предупредить себя в Цнайме – значило наверное подвергнуть всю армию позору, подобному ульмскому, или общей гибели. Но предупредить французов со всею армией было невозможно. Дорога французов от Вены до Цнайма была короче и лучше, чем дорога русских от Кремса до Цнайма.
— органическая кислота, первая из ряда α-кетокислот, то есть содержит кетогруппы в α-положении по отношению к карбоксильной. Анион пировиноградои кислоты называется пируват и является одной из ключевых молекул во многих метаболических путях. В частности пируват образуется как конечный продукт гликолиза, и при аэробных условиях может быть дальше окисленный до ацетил-кофермента А, который вступает в цикл Кребса. В условиях недостатка кислорода и пируват превращается в реакциях брожения.
Пировинградна кислота также является исходным веществом для глюконеогенеза — процесса обратного к гликолиза. Она является промежуточным метаболитом в обмене многих аминокислот, а у бактерий используется как предшественник для синтеза некоторых из них.
Физические и химические свойства
Пировиноградная кислота — это бесцветная жидкость с запахом похожим на запах уксусной кислоты, смешивается с водой в любых пропорциях.
Для пировиноградной кислоты характерны все реакции карбонильной и карбоксильной групп. Из-за их взаимное влияние друг на друга реакционная способность обоих групп усиливается, также это приводит к облегченной реакции декарбоксилирования (отщепление карбоксильной группы в форме углекислого газа) в присутствии серной кислоты или при нагревании.
Пировиноградная кислота может существовать в форме двух таутомерив енольная и кето, преобразования которых друг в друга легко происходит без участия ферментов. При pH среды 7 преобладает кетонная форма.
Биохимия
Реакции образования пирувата
Значительная часть пирувата в клетках образуется как конечный продукт гликолиза. В последний (десятый) реакции этого метаболического пути фермент пируваткиназа катализирует перенос фосфатной группы фосфоэнолпируват на АДФ (субстратно фосфорилирования), в результате чего образуется АТФ и пируват в енольная форме, быстро таутомеризуеться в кетонную. Реакция происходит в присутствии ионов калия и магния или марганца. Процесс выражено екзергоничний, стандартная изменение свободной энергии ΔG 0 = -61,9 кДж / моль, вследствие чего реакция необратима. Примерно половина высвобожденной энергии запасается в форме фосфодиестерного связи АТФ.
Также до пирувата метаболизмують шесть аминокислот:
- Аланин — в реакции трансаминирования с α-кетоглутаратом, катализируемой Аланинаминотрансфераза в митохондиях;
- Триптофан — в 4 шага превращается в аланина, затем происходит переаминирования;
- Цистеин — в двух шагах: на первом отщепляется сульфгидрильная группа, второй — переаминирования;
- Серин — в реакции, катализируемой сериндегидратазою;
- Глицин — только один из трех возможных путей деградации, только один заканчивается пирувата. Преобразование происходит через серин в два этапа;
- Треонин — образование пирувата один из двух путей деградации, осуществляется через преобразования в глицин, а затем — серин).
Эти аминокислоты относятся к глюкогенных, то есть таких, из которых в организме млекопитающих из них может синтезироваться глюкоза в процессе глюконеогенеза.
Преобразование пирувата
По аербних условий в клетках эукариот пируват, образованный в гликолизе и других метаболических реакциях, транспортируется в митохондрии (если не синтезируется сразу в этой органеллы, как в случае переаминирования аланина). Здесь он превращается одним из двух возможных путей: либо вступает в реакцию окислительного декарбоксилирования, продуктом которой является ацетлы-кофермент А, или каброксилюеться к оксалоацетата, который является исходным молекулой для глюконеогенеза.
Окислительное декарбоксилирование пирувата осуществляется пируватдегидрогеназного мультиэнзимных комлпекс, в состав которого входят три различные ферменты и пять коферментов. В этой реакции от молекулы пирувата отщепляется карбоксильная группа в форме CO 2, образованный остаток уксусной кислоты переносится на кофермент А, также восстанавливается одна молекула НАД:
Суммарная стандартная изменение свободной энергии составляет ΔG 0 = -33,4 кДж / моль. Образованный НАДH переносит пару электронов в дыхательная цепь переноса электронов, что дает в конечном результате энергию для синтеза 2,5 молекул АТФ. Ацетил-КоА вступает в цикл Кребса или используется для других целей, например для синтеза жирных кислот.
Большинство клеток в условиях достаточного количества жирных кислот используют их, а не глюкозу, как источник энергии. Вследствие β-окснення жирных кислот концентрация ацетил-КоА в митохондриях значительно повышается, и это вещество действует как негативный модулятор пируватдекарбоксилазного комплекса. Похожий эффект наблюдается в случае, когда энергетические потребности клетки низкие: в таком случае увеличивается концентрация НАДH по сравнению с НАД +, что приводит к подавлению цикла Кребса и накопления ацетил-КоА.
Ацетил-кофермент А одновременно действует как положительный аллостерический модулятор для пируваткарбоксилазы, которая катализирует превращение пирувата в оксалоацетата с гидролизом одной молекулы АТФ:
Поскольку оксалоацетат не может транспортироваться через внутреннюю мембрану митохондрий вследствие отсутствия соответствующего переносчика, он восстанавливается до малата, переносится в цитозоль, где снова окисляется. На оксалоацетат действует фермент фосфоенолпируваткарбоксикиназа, что превращает его в фосфоэнолпируват, используя для этого фосфатную группу ГТФ:
Как видно, эта сложная последовательность реакций обратной к последней реакции гликолиза, и соответственно первой реакцией глюконеогенеза. Такой обходной путь используется, потому что преобразования фосфоэнолпируват до пирувата очень екзергонична необорона реакция.
В эукариотических клетках с анаэробных условиях (например в очень активных скелетных мышцах, погруженных в воду растительных тканях и солидных опухолях), а также в молочнокислых бактерий, происходит процесс молочнокислого брожения, при котором пируват является конечным акцептором электронов. Принимая пару электронов и протонов от НАДH пировиноградная кислота восстанавливается до молочной, катализирует реакцию лактатдегидрогеназа (ΔG 0 = -25,1 кДж / моль).
Эта реакция необходима для регенерации НАД +, необходимого для протекания гликолиза. Несмотря на то, что суммарно в процессе молочнокислого брожения не происходит окисления глюкозы (соотношение C: H как для глюкозы, так и для молочной кислоты равно 1: 2), выделенной энергии достаточно для синтеза двух молекул АТФ.
Пируват является исходным веществом и для других типов брожения, таких спиртовое, маслянокислое, пропионовокислое т.
В организме человека пируват может использоваться для биосинтеза заменяемой аминокислоты аланина путем переаминирования с глутамата (обратная реакция описанной выше переаминирования между аланином и α-кетоглутаратом). У бактерий он участвует в метаболических путях образования таких незаменимых для человека аминокислот как валин, лейцин, изолейцин а также лизин.
Уровень пирувата в крови
В норме уровень пирувата в крови колеблется в пределах 0,08-0,16 ммоль / л. Само по себе увеличение или уменьшение этого значения не является диагностическим признаком. Обычно измеряют соотношение между концентрацией лактата и пирувата (Л: П). Зачення Л: П> 20 может свидетельствовать о врожденных расстройства елекротнтранспортного цепи, цикла Кребса, или недостатка пируваткарбоксилазы. Л: П <10 может быть признаком дефектности пируватдегдрогеназного комплекса. Также проводят измерения Л: П в спинномозговой жидкости, как один из тестов для диагностики нейрологических нарушений.