Глава II поликарбоновые кислоты и их соли

§ 1. Пировиноградная кислота

Пировиноградная кислота  — химическое соединение с формулой СН₃СОСООН, органическая кетокислота.

Биохимическая роль

Пируваты (соли пировиноградной кислоты) — важные химические соединения в биохимии. Они являются конечным продуктомметаболизмаглюкозыв процессегликолиза. 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 какцикл Кребса, или дыхательный цикл,цикл трикарбоновых кислот. Пируват также может быть превращён в анаплеротической реакции (Анаплеротические реакции – это реакции клеточного метаболизма, повышающие концентрацию субстратов ЦТК, образуя их в других метаболических путях. ) в оксалоацетат.Оксалоацетатзатем окисляется до углекислого газа и воды. Эти реакции названы по имениХанса Адольфа Кребса, биохимика, получившего вместе с Фрицем ЛипманномНобелевскую премиюпофизиологиив1953 годуза исследования биохимических процессов клетки.

Если кислорода недостаточно, пировиноградная кислота подвергается анаэробному расщеплению с образованием молочной кислотыуживотныхиэтанола у растений. При анаэробном дыхании в клетках пируват, полученный при гликолизе, преобразуется в лактатпри помощиферменталактатдегидрогеназыиNADPв процессе лактатной ферментации, либо вацетальдегиди затем вэтанолв процессе алкогольной ферментации.

Пировиноградная кислота является «точкой пересечения» многих метаболических путей. Пируват может быть превращён обратно в глюкозув процессеглюконеогенеза, или в жирные кислоты или энергию через ацетил-КоА, ваминокислотуаланин, или в этанол. Таким образом пируват объединяет несколько ключевых метаболических процессов клетки и является универсальной «метаболической валютой» живой клетки.

§ 2. Ацетил-КоА

Ацетил-кофермент А, ацетил-коэнзим А, сокращённо ацетил-КоА — важное соединение в обмене веществ, используемое во многихбиохимических реакциях. Его главная функция — доставлятьатомыуглеродас ацетил-группой вцикл трикарбоновых кислот, чтобы те былиокисленыс выделением энергии. По своей химической структуре ацетил-КоА — тиоэфир междукоферментом А(тиолом) иуксусной кислотой(носителем ацильной группы). Ацетил-КоА образуется во время второго шага кислородногоклеточного дыхания, декарбоксилирования пирувата, который происходит вматриксемитохондрии. Ацетил-КоА затем поступает в цикл трикарбоновых кислот.

Ацетил-КоА — важный компонент биологического синтеза нейротрансмиттера ацетилхолина.Холин, в соединении с ацетил-КоА, катализируется ферментомхолинацетилтрансферазой, чтобы образовать ацетилхолин икоэнзим А.

Функции

Дегидрогеназпирувата и реакции пируватформиат лиазы

Кислородное преобразование пируватав ацетил-КоА называют реакцией дегидрогеназа пирувата. Она катализируетсяпируватдегидрогеназным комплексом. Другие преобразования между пируватом и ацетил-КоА возможны. Например, пируватформиатлиазы преобразуют пируват в ацетил-КоА имуравьиную кислоту.

Метаболизм жирных кислот

У животных ацетил-КоА является основой баланса между углеводным обменомижировымобменом. Обычно ацетил-КоА из метаболизма жирных кислот поступает в цикл трикарбоновых кислот, содействуя энергетическому обеспечениюклеток. В печени, когда уровень циркуляции жирных кислот высок, производство ацетил-КоА от разрыва жиров превышает энергетические потребности клетки. Чтобы использовать энергию, доступную из лишних ацетил-КоА, создаются кетоновые тела, которые затем могут циркулировать в крови. В некоторых обстоятельствах это может привести к высокому уровню кетоновых тел в крови, состоянию, называемомукетозом, которое отличается откетоацидоза, опасного состояния, способного повлиять надиабетиков. У растений синтез новых жирных кислот происходит впластидах. Многие семена запасают большие количества масел в семенах, чтобы поддерживать прорастание и ранний рост саженцов, пока они не перешли на питание от фотосинтеза. Жирные кислоты включены в липиды мембраны, главнейший компонент большинства мембран.

Другие реакции

• Две молекулы ацетил-КоА могут быть соединены, чтобы создать ацетоацетил-КоА, что будет первым шагом в ГМГ-КоА/биосинтезе холестерина, предшествующем синтезу изопреноидов. У животных ГМГ-КоА — это жизненный предшественник синтеза холестерина и кетоновых тел.

• Ацетил-КоА — также источник ацетил-группы, включённой в определённые лизиновые остатки гистоновых и негистоновых белков в посттрансляционной модификации ацетилирования, реакции, катализируемой ацетилтрансферазой.

• У растений и животных цитозольный ацетил-КоА синтезируется АТФ цитратлиазой. Когда глюкоза изобилует в крови животных, она преобразуется посредством гликолиза в цитозоле в пируват, а затем в ацетил-КоА в митохондрии. Избыток ацетил-КоА вызывает производство избыточных цитратов, которые переносятся в цитозоль, чтобы дать начало цитозольному ацетли-КоА.

• Ацетил-КоА может быть карбоксилирован в цитозоле в ацетил-КоА карбоксилазу, давая начало малонил-КоА, необходимого для синтеза флавоноидов и родственных поликетидов, для удлинения жирных кислот (образование восков), для образования кутикулы и масла в семенах у членов рода Капуста, а также для малонации протеинов и других фитохимических соединений.

• У растений они включают в себя сесквитерпены,брассиностероиды(гормоны) и мембранныестиролы.