- Tính chất
- Công thức phân tử
- Tên hóa học
- Khối lượng phân tử
- Mô tả vật lý
- Mùi
- Điểm sôi
- Độ nóng chảy
- Tỉ trọng
- Khả năng hòa tan trong nước
- Áp suất hơi
- Hệ số phân vùng Octanol / nước
- Tính axit
- Chỉ số khúc xạ
- Nhiệt độ bảo quản
- độ pH
- Ổn định
- Ngưỡng hương vị
- Tổng hợp
- Vai trò sinh học
- Điểm đến
- Chuyển đổi sang acetylCoA
- chu trình Krebs
- Chuyển đổi thành oxaloacetate
- Chuyển đổi sang alanin
- Chuyển đổi sang lactate
- Lên men có cồn
- Chức năng chống oxy hóa
- Các ứng dụng
- Sử dụng y tế
- Sử dụng khác
- Người giới thiệu
Các pyruvate hoặc axit pyruvic là ketoacid đơn giản nhất. Nó có một phân tử ba cacbon với một nhóm cacboxyl liền kề với một cacbon xeton. Hợp chất này là sản phẩm cuối cùng của quá trình đường phân và tạo thành ngã tư cho sự phát triển của nhiều quá trình trao đổi chất.
Glycolysis là một con đường trao đổi chất phân hủy glucose. Nó bao gồm mười bước, trong đó một phân tử glucose được biến đổi thành hai phân tử pyruvate, với quá trình tạo ra hai phân tử ATP.
Bộ xương của phân tử axit pyruvic. Nguồn: Lukáš Mižoch
Trong năm bước đầu tiên của quá trình đường phân, có sự tiêu thụ hai phân tử ATP để sản xuất đường photphat: glucose-6-phosphate và fructose-1,6-bisphosphate. Trong năm phản ứng cuối cùng của quá trình đường phân, năng lượng và bốn phân tử ATP được tạo ra.
Axit pyruvic được sản xuất từ axit phosphoenolpyruvic hoặc phosphoenolpyruvate, trong một phản ứng được xúc tác bởi enzyme pyruvate kinase; một loại enzym cần Mg 2+ và K + . Trong quá trình phản ứng, việc sản xuất một phân tử ATP xảy ra.
Axit pyruvic được tạo ra có thể được sử dụng trong các sự kiện sinh hóa khác nhau; tùy thuộc vào việc quá trình đường phân được thực hiện trong điều kiện hiếu khí hay trong điều kiện kỵ khí.
Trong điều kiện hiếu khí, axit pyruvic được chuyển thành acetylCoA, và điều này được kết hợp vào chu trình Krebs hoặc axit tricarboxylic. Glucose kết thúc chuyển đổi trong chuỗi vận chuyển điện tử, một quá trình xảy ra sau quá trình đường phân, thành carbon dioxide và nước.
Trong điều kiện yếm khí, axit pyruvic được chuyển hóa thành lactat nhờ tác dụng của enzym lactic dehydrogenase. Điều này xảy ra ở các sinh vật bậc cao, bao gồm cả động vật có vú và vi khuẩn trong sữa.
Tuy nhiên, nấm men lên men axit pyruvic thành acetaldehyde nhờ tác dụng của enzyme pyruvate decarboxylase. Acetaldehyde sau đó được chuyển thành etanol.
Tính chất
Công thức phân tử
C 3 H 4 O 3
Tên hóa học
-Axit pyruvic,
-Pyroacemic acid và
-2-oxopropionic (tên IUPAC).
Khối lượng phân tử
88,062 g / mol.
Mô tả vật lý
Chất lỏng không màu, cũng có thể có màu hơi vàng hoặc màu hổ phách.
Mùi
Mùi hắc tương tự như axit axetic.
Điểm sôi
54 ° C.
Độ nóng chảy
13,8 ° C.
Tỉ trọng
1,272 g / cm 3 ở 20 ° C.
Khả năng hòa tan trong nước
10 6 mg / L ở 20 ° C; hoặc những gì giống nhau, tạo ra một dung dịch có nồng độ mol là 11,36 M.
Áp suất hơi
129 mmHg.
Hệ số phân vùng Octanol / nước
Nhật ký P = -0,5
Tính axit
pKa = 2,45 ở 25 ºC
Chỉ số khúc xạ
η20D = 1,428
Nhiệt độ bảo quản
2-8 ºC
độ pH
1,2 ở nồng độ 90 g / L nước ở 20 ºC.
Ổn định
Ổn định, nhưng dễ cháy. Không tương thích với các chất oxy hóa mạnh và bazơ mạnh. Nó trùng hợp và phân hủy trong quá trình bảo quản nếu vật chứa không bảo vệ nó khỏi không khí và ánh sáng.
Ngưỡng hương vị
5 ppm.
Tổng hợp
Nó được điều chế bằng cách đun nóng axit tartaric với kali bisunfat nóng chảy (KHSO 4 ), ở nhiệt độ 210 ° C - 220 ° C. Sản phẩm phản ứng được tinh chế bằng cách chưng cất phân đoạn dưới áp suất giảm.
Nấm men phụ dưỡng thiamine có khả năng tổng hợp axit pyruvic khi được trồng trong glycerol và axit propionic. Axit pyruvic có 71% thu được từ glixerol.
Axit pyruvic cũng được tạo ra bằng cách oxy hóa propylene glycol với một chất oxy hóa như thuốc tím.
Vai trò sinh học
Điểm đến
Axit pyruvic không phải là một chất dinh dưỡng thiết yếu, vì nó được tạo ra trong tất cả các sinh vật sống; Ví dụ, một quả táo đỏ chứa 450 mg hợp chất này, tạo thành một ngã tư cho sự phát triển của các quá trình trao đổi chất khác nhau.
Khi nó được hình thành trong quá trình đường phân, nó có thể có một số điểm đến: trở thành acetylCoA để được sử dụng trong chu trình Krebs; biến đổi thành axit lactic; hoặc trong các axit amin.
Ngoài ra, axit pyruvic có thể được kết hợp mà không cần chuyển đổi thành acetylCoA, vào chu trình Krebs thông qua con đường anaplerotic.
Chuyển đổi sang acetylCoA
Trong quá trình chuyển hóa axit pyruvic thành axetylCoA xảy ra quá trình khử cacboxyl hóa axit pyruvic, và nhóm axetyl còn lại kết hợp với coenzymeA để tạo thành axetylCoA. Đây là một quá trình phức tạp được xúc tác bởi enzyme pyruvate dehydrogenase.
Enzyme này tạo phức hợp với hai enzym khác để xúc tác tổng hợp acetylCoA: dihydrolipoamide transacetylase và dihydrolipoamide dehydrogenase. Ngoài ra, năm coenzyme tham gia vào quá trình tổng hợp: thiamine pyrophosphate, axit lipoic, FADH 2 , NADH và CoA.
Trong trường hợp thiếu vitamin B 1 (thiamine), axit pyruvic tích tụ trong các cấu trúc thần kinh. Ngoài acetylCoA có nguồn gốc từ axit pyruvic, chất từ quá trình chuyển hóa axit amin và từ quá trình oxy hóa β của axit béo được sử dụng trong chu trình Krebs.
Axetyl CoA hai cacbon kết hợp với oxaloacetat bốn cacbon để tạo thành xitrat sáu cacbon. Sự kiện này được theo sau bởi một chuỗi các phản ứng, chúng được gọi là chu trình Krebs hoặc chu trình axit tricarboxylic.
chu trình Krebs
Trong chu trình Krebs, các coenzyme NADH và FADH 2 được tạo ra , được sử dụng trong một chuỗi phản ứng trong đó có sự tham gia của các protein gọi là cytochromes. Tập hợp các phản ứng này được gọi là chuỗi vận chuyển điện tử.
Chuỗi vận chuyển điện tử được kết hợp với quá trình phosphoryl hóa oxy hóa, một hoạt động trao đổi chất trong đó ATP được tạo ra. Đối với mỗi phân tử glucose được chuyển hóa thông qua quá trình đường phân, chuỗi vận chuyển điện tử và quá trình phosphoryl hóa oxy hóa, tổng số 36 phân tử ATP được tạo ra.
Chuyển đổi thành oxaloacetate
Axit pyruvic, trong phản ứng anaplerotic, được cacboxyl hóa thành oxaloacetat, tham gia chu trình Krebs. Phản ứng Anaplerotic cung cấp các thành phần của chu trình trao đổi chất, ngăn ngừa sự kiệt sức của chúng. Sự chuyển đổi axit pyruvic thành oxaloacetate phụ thuộc vào ATP.
Phản ứng anaplerotic này diễn ra chủ yếu ở gan của động vật. Axit pyruvic cũng được đưa vào chu trình Krebs, biến đổi thành malate, trong một phản ứng anaplerotic được xúc tác bởi enzyme malic sử dụng NADPH làm coenzyme.
Chuyển đổi sang alanin
Axit pyruvic trong điều kiện đói sẽ trải qua sự kết hợp của một nhóm amin từ axit glutamic trong cơ bắp, do đó chuyển nó thành axit amin alanin. Phản ứng này được xúc tác bởi enzym alanin aminotransferase.
Alanin đi vào máu và quá trình ngược lại xảy ra trong gan, biến alanin thành axit pyruvic, và điều này lại tạo ra glucoza. Chuỗi sự kiện này được gọi là Chu kỳ Cahill.
Chuyển đổi sang lactate
Trong các tế bào hiếu khí với tốc độ đường phân cao, các phân tử NADH được tổng hợp không được chuyển đổi đầy đủ thành các phân tử NAD trong quá trình oxy hóa ti thể. Do đó, trong trường hợp này, cũng như trong các tế bào kỵ khí, sự khử axit pyruvic thành lactat xảy ra.
Phần trên giải thích những gì xảy ra trong quá trình tập luyện cường độ cao, trong đó quá trình đường phân và sản xuất NADH được kích hoạt, nơi NADH này được sử dụng để khử axit pyruvic thành axit lactic. Điều này dẫn đến tích tụ axit lactic trong cơ và do đó gây đau.
Điều này cũng xảy ra trong các tế bào nhân thực, chẳng hạn như vi khuẩn axit lactic; đó là trường hợp của lactobacillus. Quá trình chuyển hóa axit pyruvic thành axit lactic được xúc tác bởi enzyme lactic dehydrogenase sử dụng NADH làm coenzyme.
Lên men có cồn
Axit pyruvic, trong số các điểm đến khác, trải qua quá trình lên men rượu. Trong bước đầu tiên, axit pyruvic trải qua quá trình khử cacbon, tạo ra hợp chất axetaldehyt. Phản ứng này được xúc tác bởi enzyme pyruvate decarboxylase.
Sau đó, acetaldehyde được chuyển hóa thành etanol, trong một phản ứng được xúc tác bởi enzyme dehydrogenase của rượu sử dụng NADH làm coenzyme.
Chức năng chống oxy hóa
Axit pyruvic có chức năng chống oxy hóa, do đó loại bỏ các loại oxy phản ứng như hydrogen peroxide và lipid peroxit. Mức độ siêu sinh lý của axit pyruvic có thể làm tăng nồng độ glutathione giảm tế bào.
Các ứng dụng
Sử dụng y tế
Axit pyruvic có tác dụng co bóp trên cơ tim, vì vậy việc tiêm hoặc truyền qua đường nội mạch làm tăng sức co bóp hoặc sức mạnh của co cơ.
Tuy nhiên, một số tác dụng độc hại của quy trình này phải được xem xét, vì một đứa trẻ được tiêm pyruvate vào tĩnh mạch để điều trị bệnh cơ tim hạn chế dẫn đến tử vong.
Trong số các cơ chế có thể có để giải thích tác dụng co bóp của axit pyruvic, là sự gia tăng tạo ATP và tăng tiềm năng phosphoryl hóa của ATP. Một cách giải thích khác là sự hoạt hóa của pyruvate dehydrogenase.
Axit pyruvic từ lâu đã được bán như một hợp chất có thể sử dụng để giảm cân. Tuy nhiên, trong một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng mặc dù nó có tác dụng giảm cân, nhưng nó là nhỏ và việc sử dụng nó cho mục đích này không được khuyến khích.
Ngoài ra, có bằng chứng cho thấy việc nạp 5 gam axit pyruvic / ngày có tác hại đến hệ tiêu hóa, bằng chứng là khó chịu ở bụng và chướng bụng, đầy hơi và tiêu chảy.
Sự gia tăng cholesterol lipoprotein mật độ thấp (LDL), được coi là "cholesterol xấu", cũng được quan sát thấy.
Sử dụng khác
Axit pyruvic được sử dụng như một chất tạo hương vị thực phẩm. Nó cũng là nguyên liệu để tổng hợp L-tryptophan, L-tyrosine và 3,4-dihydrophenylalanin trong các ngành công nghiệp khác nhau.
Người giới thiệu
- Mathews, CK, Van Holde, KE và Ahern, KG (2004). Hóa sinh. Phiên bản thứ 3. Biên tập Pearson Educación, SA
- Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. (2019). Axit pyruvic. Cơ sở dữ liệu PubChem. CID = 1060. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Sách Hóa chất. (2017). Axit pyruvic. Phục hồi từ: Chemicalbook.com
- Các biên tập viên của Encyclopaedia Britannica. (Ngày 16 tháng 8 năm 2018). Axit pyruvic. Encyclopædia Britannica. Phục hồi từ: britannica.com
- Ngân hàng thuốc. (2019). Axit pyruvic. Đã khôi phục từ: drugbank.ca
- Wikipedia. (2019). Axit pyruvic. Khôi phục từ: en.wikipedia.org