Kyselina pyrohroznová

chemická zlúčenina
(Presmerované z Pyruvát)

Kyselina pyrohroznová (CH3COCOOH) je najjednoduchšia alfa-ketokyselina, kyselina obsahujúca ketónovú skupinu. Jej konjugovaná báza, pyruvát, je kľúčovým medzikrokom niekoľkých metabolických dráh v bunke.

Kyselina pyrohroznová
Kyselina pyrohroznová
Kyselina pyrohroznová
Všeobecné vlastnosti
Sumárny vzorec C3H4O3
Synonymá 2-oxopropánová kyselina, α-ketopropánová kyselina
Vzhľad bezfarebná tekutina
Fyzikálne vlastnosti
Molárna hmotnosť 88,06 g/mol
Rozpustnosť vo vode Dobre rozpustná
Teplota topenia 11,8 °C
Teplota varu 165 °C
Hustota 1,250 g/cm3
Ďalšie informácie
Číslo CAS 127-17-3
Pokiaľ je to možné a bežné, používame jednotky sústavy SI.
Ak nie je hore uvedené inak, údaje sú za normálnych podmienok.

Kyselinu pyrohroznovú je možné vytvoriť z glukózy pomocou glykolýzy. Takisto je možné ju premeniť naspäť na sacharid pomocou glukoneogenézy alebo na mastné kyseliny vďaka reakcii s acetylkoenzýmom A. Z kyseliny pyrohroznovej je možné vytvoriť aminokyselinu alanín alebo sa dá fermentovať za tvorby etanolu či laktátu.

Kyselina pyrohroznová je zdrojom energie pre bunky vďaka jej účasti v citrátovom cykle za prítomnosti kyslíka (aeróbna respirácia). Alternatívne je možné ju fermentovať, ak kyslík nie je prítomný.

ChémiaUpraviť

V roku 1834 Théophile-Jules Pelouze destiloval kyselinu vínnu a izoloval kyselinu glutárovú a neznámu organickú kyslinu. Jöns Jacob Berzelius popísal túto neznámu organickú kyselinu v nasledujúcom roku a pomenoval ju "pyruvic acid", pretože bola destilovaná pri vysokej teplote. V slovenčine sa nazýva pyrohroznová, z latinského "pyro-" (oheň) a podľa pôvodu kyseliny vínnej.

Kyselina pyrohroznová je bezfarebná tekutina miešateľná s vodou so zápachom podobným kyseline octovej. V laboratóriu je možné ju pripraviť zahriatím zmesi kyseliny vínnej a hydrogénsíranu draselného, oxidáciou propylénglykolu silným oxidačným činidlom (napríklad manganistanom draselným alebo bielidlom) alebo hydrolýzou acetylkyanidu vytvoreného reakciou acetylchloridu s kyanidom draselným:

CH3COCl + KCN → CH3COCN + KCl
CH3COCN → CH3COCOOH

BiochémiaUpraviť

Kyselina pyrohroznová je za fyziologického pH prítomná ako jej konjugovaná býza, pyruvát. Pyruvát je v biochémii veľmi dôležitá organická zlúčenina. Je to produkt metabolizmu glukózy, teda glykolýzy. Jedna molekula glukózy je rozložená na dve molekuly pyruvátu, ktoré sú potom schopné ďalej poskytnúť energiu dvoma spôsobmi. Pyruvát sa mení na acetylkoenzým A, ktorý je hlavnou vstupnou látkou do sledu reakcií známych ako citrátový cyklus (prípadne Krebsov cyklus, cyklus trikarboxylových kyselín). V citrátovom cykle sa pyruvát postupne premieňa na oxaloctovú kyselinu (oxalacetát) sériou anaplerotických reakcií, ktoré dopĺňajú medziprodukty Krebsovho cyklu. Oxalacetát je takisto možné využiť na glukoneogenézu. Tento sled reakcií je pomenovaný po Hansovi Adolfovi Krebsovi, biochemikovi, ktorý za jeho objav dostal v roku 1953 Nobelovu cenu za fyziológiu, spolu s Fritzom Lipmannom.[1] Cyklus sa často nazýva citrátový cyklus alebo cyklus trikarboxylových kyselín (anglicky TCA cycle, tricarboxylic acid cycle), pretože jedným z prvých medziproduktov je kyselina citrónová.

Ak nie je dostupný dostatok kyslíku, pyruvát sa rozkladá anaeróbne za vzniku laktátu u zvierat a alkoholu u rastlín a mikroorganizmov (a kaprov). Pyruvát z glykolýzy sa fermentáciou rozkladá na laktát pomocou laktát dehydrogenázy a koenzýmu NADH alebo na acetaldehyd pomocou pyruvát dekarboxylázy a potom na etanol.

Pyruvát je kľúčovým stretom v sieti niekoľlkých metabolických dráh. Je možné ho konvertovať na sacharidy (glukoneogenéza), mastné kyseliny, aminokyseliny, etanol, alebo z neho získať energiu. Vďaka tejto schopnosti spája dokopy veľmi dôležité procesy a umožňuje rôzne spôsoby zisku týchto látok.

 
Referenčné hodnoty pre krvné testy, porovnanie obsahu pyruvátu v krvi (fialový pás blízko stredu) s inými látkami.

Produkcia pyruvátu v glykolýzeUpraviť

V glykolýze je fosfoenolpyruvát (PEP) premenený na pyruvát pomocou pyruvát kinázy. Táto reakcia je silne exergonická a nevratná. V opačnom procese počas glukoneogenézy je nutné využiť dva enzýmy (pyruvát karboxylázu a PEP karboxykinázu) na sprostredkovanie opačnej reakcie (tvorby PEP z pyruvátu). Táto reakcia je zároveň jednou z reakcií glykolýzy, ktoré určujú jej hlavný smer v bunkách.

fosfoenolpyruvát pyruvát kináza pyruvát
     
ADP ATP
 
ADP ATP
 
  pyruvát karboxyláza a PEP karboxykináza


Dekarboxylácia na acetylkoenzým AUpraviť

Dekarboxylácia pyruvátu je sprostredkovaná pomocou pyruvát dekarboxylázového komplexu a produkuje acetylkoenzým A.

pyruvát pyruvát dehydrogenázový komplex acetylkoenzým A
     
koenzým A + NAD+ CO2 + NADH + H+
 
 
 


Karboxlyácia na oxaloacetátUpraviť

Karboxyláciou za katalýzy pyruvát karboxylýzou vzniká oxalacetát. Táto reakcia je prvým krokom glukoneogenézy. Zároveň môže slúžiť ako anaplerotická reakcia pre citrátový cyklus.

pyruvát pyruvát karboxyláza oxalacetát
     
ATP + CO2 ADP + Pi
 
 
 


Transaminácia na alanínUpraviť

Transaminácia za katalýzy alanín transaminázou (ALT) produkuje alanín. Je to jedna z hlavných reakcií metabolizmu aminokyselín. Táto reakcia sa využíva i pri stanovení v klinickej biochémii.

pyruvát alanín transamináza alanín
     
glutamát 2-oxoglutarát
 
glutamát 2-oxoglutarát
 
 


Redukcia na laktátUpraviť

Redukcia na laktát prebieha pomocou laktát dehydrogenázy. Toto stanovenie sa takisto dá využiť v rámci klinickej biochémie.

pyruvát laktát dehydrogenáza laktát
     
NADH NAD+
 
NADH NAD+
 
 


VyužitieUpraviť

Pyruvát sa predáva ako prostriedok na chudnutie, aj keď toto využitie zatiaľ nebolo podporené dôveryhodnými vedeckými štúdiami. Systematická review šiestich klinických skúšok odhalila štatisticky signifikantný vyplv pyruvátu na zmeny telesnej hmotnosti, avšak všetky tieto skúšky mali metodologivký problémy a výsledný efekt pyruvátu bol malý. Review takisto identifikovala nepriaznivé účinky spojené s použitím pyruvátu, ako napríklad hnačka, plynatosť alebo zvýšenie LDL cholesterolu. V závere autori usudzujú, že dôkazy tohto účinku pyruvátu nie sú dostatočné.[2]

Takisto existuje in vitro aj in vivo dôkaz toho, že v srdci pyruvát napomáha metabolizmu (stimuláciou na základe produkcie NADH) a zvýšeniu srdcového výkonu.

ReferencieUpraviť

  1. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1953
  2. Pyruvate supplementation for weight loss: a systematic review and meta-analysis of randomized clinical trials. Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 2014, s. 17–23. DOI10.1080/10408398.2011.565890. PMID 24188231.

ZdrojUpraviť

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Pyruvic acid na anglickej Wikipédii.