Номенклатура
Рациональная . Альдегидо и кетокислоты можно рассматривать как производные соответствующих жирных кислот при замещении атома Н и радикале R на ацил . Ацилкарбоновая кислота.
Систематическая . Называются как карбоновая кислота с добавлением приставки оксо- и указанием номера атома углерода. (Оксогрупа = С = О ).
Оксокислоты подразделяют на классы по признаку взаимного расположения функциональных групп, разделяя на a-, b- ,g-оксокислоты.
Общая формула
Гомологический ряд начинается с глиоксиловой кислоты – (тривиальное название):
Следующая в ряду – формилуксусная кислота. В свободном состоянии неизвестна:
3-оксопропановая кислота
Для альдегидокислот характерны все свойства альдегидов:
1) присоединение синильной кислоты НCN
2) присоединение бисульфита натрия NaSO 3 H
3) замещения карбонильного кислорода в реакции с гидроксиламином Н 2 N – ОН
4) с аммиачным раствором окиси серебра – реакция серебряного зеркала
по карбоксильной группе:
1) образование солей
2) образование сложных эфиров
Первой в гомологическом ряду a-кетокислот является пировиноградная кислота:
Ацетилмуравьиная кислота
2-оксопропановая кислота
t пл = 14 о С, t кип = 165 о С
Промежуточный продукт при молочнокислом и спиртовом брожении углеводов.
Впервые выделена при пиролизе виноградной кислоты.
Соли – пируваты.
a-кетокислоты гораздо сильнее тех карбоновых кислот, из которых их можно образовать
a-оксокислоты - самые сильные из карбоновых кислот.
С* - ассиметрический атом углерода, он связан с четырьми различными группами.
НАД – никотинамидаадениндинуклеотид – никотинамидный кофермент
HSCoA – кофермент А, коэнзим А, пантетеинадениннуклеотиддифосфат. Содержится в растительных и животных тканях и в микроорганизмах. Акцептор и переносчик кислотных остатков при биохимическом окислительном декарбоксилировании кетокислот и др.
Ацетомуравьиная к-та сильнее уксусной кислоты, способна к енолизации:
Декарбоксилирование – общее свойство карбокислот:
in vivo:
Ацетоуксусная кислота образуется в процессе метаболизма высших жирных кислот, при окислении b-окси масляной кислоты, накапливаетсяу диабетиков.
Наибольший интерес представляет ацетоуксусный эфир (этиловый эфир ацетоуксусной кислоты), который является смесью двух взаимнопревращающихся изомеров: таутомерные превращения:
Положение равновесия зависит от температуры, природы растворителя, условий кислотного и основного катализа:
1) Энергетически более выгодна кето-форма. При перегонке из кварцевой посуды в отсутствие щелочи отгоняется более низкокипящая енольная форма, которая при стоянии постепенно переходит в равновесную смесь (содержание енольной формы менее 10%).
2) Вымораживанием, т.е. при охлаждении жидким воздухом раствора ацетауксусного эфира в петролейном эфире выкристаллизлвывается кето-форма с T пл = - 39 о С. Но при комнатной температур она вновь переходит в равновесную смесь.
3) влияние рН среды.
а) щелочная
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 - прекрасный эксфолиант органического происхождения, биохимически родственный нашей коже. Этот компонент достаточно популярен и широко используется в составе салонных пилингов и домашней косметики. Пировиноградная кислота, входящая в состав разнообразных косметических композиций, способствует решению широкого спектра эстетических проблем, начиная от гиперпигментаций и заканчивая фотостарением.
Синонимы: Pyruvic Acid, Acidum Pyroracemicum, Propanoic Acid, 2-oxo , Pyroracemic Acid, 2-Oxopropanoic Acid, Acetylformic Acid , α-кетопропионовая кислота, пируват. Запатентованные формулы: Exfoliation Plus+™.
Действие пировиноградной кислоты в косметике
Пировиноградная кислота играет центральную роль в энергетическом метаболизме клеток живых организмов. В косметологии она в основном используется как базовый компонент химических пилингов, поверхностных или серединных, в частности, является ключевым ингредиентом красного пилинга . Этот ингредиент при нанесении на кожу действует достаточно мягко - отшелушивает, не при этом вызывая сухости, сильной стянутости и длительного шелушения. Мало того, пировиноградная кислота даже обеспечивает неплохой увлажняющий эффект, поэтому она рекомендована к применению для сухой кожи. Дело в том, что при участии лактатдегидрогеназы в условиях дефицита кислорода пировиноградная кислота восстанавливается до молочной кислоты и проявляет выраженное увлажняющее действие, поскольку относятся к классу особых компонентов - натурального увлажняющего фактора (NMF) в составе рогового слоя эпидермиса.
Благодаря липофильным свойствам это вещество быстро и равномерно проникает под кожу - при проведении пилингов это позволяет контролировать глубину ее проникновения в эпидермис и дерму. Пировиноградная кислота при длительной экспозиции активно стимулирует выработку коллагена и эластина. Также в косметологии используется ряд других полезных свойств пировиноградной кислоты:
- себорегулирующее,
- комедонолитическое,
- антисептическое,
- бактериостатическое,
- противогрибковое,
- депигментирующее.
Многие производные пировиноградной кислоты используются в бьюти-индустрии как вспомогательные вещества в составе косметических средств. (Пожалуй, единственной неприятной особенностью пировиноградной кислоты является ее резкий и весьма специфический запах.) Соли и эфиры пировиноградной кислоты (пируваты) также применяются для производства диетических добавок (БАД) - эффективных усилителей потери веса. Например, пируват кальция проявляет сильный эффект как жиросжигатель, поскольку она может ускорить метаболизм жирных кислот в организме. Креатин пируват также широко используется в качестве диетической добавки, положительно воздействующей на функции мозга, в частности, память.
Кому показана пировиноградная кислота
Пилинг на основе пировиноградной кислоты - универсальная процедура, то есть показан для всех типов кожи. В составе домашней косметики и салонных процедур этот ингредиент помогает решить много косметических проблем, в частности он показан:
- Для омоложения, эксфолиации и тонизации кожи, повышения ее упругости.
- Для устранения гиперпигментаций различного рода.
- Для снижения симптомов угревой болезни.
- Для нормализации себорегуляции при жирной и проблемной коже.
- Для устранения комедонов и сужения пор.
- Для борьбы с гиперкератозом.
Пировиноградная кислота обеспечивает отшелушивание поверхностных слоев эпидермиса на умеренной глубине: ее можно использовать для уменьшения проявлений фотостарения, морщин, акне и неглубоких рубцов. Пировиноградная кислота заметно уменьшает размер пор, выравнивает текстуру кожи, ее тон и, при длительном применении, помогает разгладить кожу.
Кому противопоказана пировиноградная кислота
Пировиноградная кислота полностью деградирует при косметическом применении - она не образует токсичных метаболитов. Пировиноградная кислота в подавляющем большинстве случаев не провоцирует развития аллергических реакций - это вещество является естественным для нашего организма.
Косметика, содержащая пировиноградную кислоту
В составе профессиональных химических пилингов этот компонент применяется как единственное активное вещество или в комплексе с другими кислотами (гликолевой, салициловой, AHA). Помимо широкого использования в составах салонных пилингов, пировиноградная кислота входит в формулы многих средств, предназначенного для домашнего ухода за кожей лица и тела, включая подологический уход. В первую очередь этот компонент вводят в состав средств для глубокого очищения кожи: наряду с фруктовыми кислотами (с которыми она нередко компонуется) пировиноградная кислота обеспечивает хорошую подготовку кожи к нанесению питательных и увлажняющих кремов, сывороток и др. В составе средств по уходу за жирной кожей пировиноградная кислота помогает сузить поры и избавиться от комедонов. Ну и, конечно же, этот ингредиент достаточно часто используют в anti-age формулах - он улучшает биодоступность космецевтики. В составе средств по уходу за кожей стоп пировиноградная кислота проявляет бактериостатическое и противогрибковое действие, достаточный гигиенический уход и защиту от микозов.
Источники пировиноградной кислоты
Пировиноградная кислота - органический (природный) компонент, который является конечным продуктом гликолитического распада глюкозы и присутствует в клетках всех живых организмов. Пировиноградная кислота также может образоваться при распаде и синтезе некоторых аминокислот. Этот компонент также можно получить при термической обработке виноградной (винной) кислоты.
В биохимическом аспекте она представляет собой альфа-кетокислоту с формулой CH3COCO2H, объединяющую в себя одновременно свойства карбоновых кислот и кетонов. Это жидкость растворимую в воде с запахом уксусной кислоты и температуру плавления в диапазоне между 11 и 12 ° C. В обычных условиях субстанция достаточно устойчива, но чувствительна к свету и окислению.
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
д) лимонная кислота
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
д) углекислого газа
Установите строгое соответствие
(один вопрос - один ответ)
— 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.