ОСНОВИ БІОХІМІЇ ЛЕНІНДЖЕРА - ТОМ 2. БІОЕНЕРГЕТИКА ТА МЕТАБОЛІЗМ - 2014
14. ГЛІКОЛІЗ, ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ І ПЕНТОЗОФОСФАТНИЙ ШЛЯХ
14.3. Перетворення пірувату в анаеробних умовах: бродіння
В аеробних умовах піруват, що утворюється на фінальній стадії гліколізу, окислюється до ацетату (ацетил-СОА), який надходить у цикл лимонної кислоти і окислюється до СO2 та Н2O, a NADH, що утворюється при дегідруванні гліцеральдегід-3-фосфату, в результаті знову окислюється до NAD + в результаті передачі електронів на O2 у мітохондріях. Однак при нестачі кисню (при гіпоксії), наприклад, в м'язах, що активно працюють, у підводних частинах рослин або у молочнокислих бактерій, що утворився в результаті гліколізу NADH не може повертатися в окислену форму за допомогою O2. Неможливість регенерації NAD+ залишала б клітини без акцептора електронів, необхідних для окислення гліцеральдегід-3-фосфату, що призвело б до зупинення енергетично вигідних реакцій гліколізу. Отже, має бути якийсь інший шлях регенерації NАD + .
Перші клітини, що з'явилися в практично позбавленій кисню атмосфері, вміли видобувати енергію з паливних молекул в анаеробних умовах. Більшість сучасних організмів зберегли здатність регенерувати NАD+ в анаеробному процесі гліколізу шляхом перенесення електронів від NАDН з утворенням таких відновлених кінцевих продуктів, як лактат або етанол.
Піруват є останнім акцептором електронів при молочнокислому бродінні
Якщо тканини тварин не отримують достатньої кількості кисню, щоб підтримувати аеробне окислення пірувату та NАDН, що утворилися в результаті гліколізу, то регенерація NАD + з NАDН відбувається шляхом відновлення пірувату до лактату. Як зазначалося вище, деякі типи клітин і тканин (наприклад, еритроцити, які мають мітохондрій і здатні окислювати піруват до СO2) утворюють лактат з глюкози навіть у аеробних умовах. Відновлення пірувату каталізує фермент лактатдегідрогеназу, під дією якої при pH 7 утворюється L-ізомер лактату:
Рівновага цієї реакції сильно зрушено у бік утворення лактату, на що вказує велика негативна зміна стандартної вільної енергії.
При гліколізі дегідрування двох молекул гліцеральдегід-3-фосфату, що утворюються з кожної молекули глюкози, супроводжується перетворенням двох молекул NAD + на дві молекули NADN. Оскільки відновлення двох молекул пірувату до двох молекул лактату призводить до утворення двох молекул NАD+, то сумарний вміст NАD+ та NАDН не змінюється.
Лактат, що утворюється при активній роботі м'язів (або еритроцитах), може бути повторно використаний. При відновленні сил після активної м'язової діяльності він переноситься кровотоком до печінки, де перетворюється на глюкозу. Під час активного фізичного навантаження (наприклад, при спринтерському бігу) утворюється велика кількість лактату; зниження pH у крові та м'язах, пов'язане з дисоціацією молочної кислоти, обмежує період найбільш напруженої фізичної активності. Навіть треновані легкоатлети в кращій спортивній формі здатні бігти з максимальною швидкістю не більше однієї хвилини (дод. 14-2).
Хоча перетворення глюкози на лактат протікає через дві окислювально-відновлювальні стадії, вуглець не змінює свого ступеня окислення: в глюкозі (С6Н12O6) та молочної кислоти (С3Н6O3) співвідношення Н: З те саме. Тим не менш, деяка кількість енергії, укладеної в молекулі глюкози, при перетворенні на лактат вивільняється, і цієї енергії достатньо для утворення двох молекул АТР на одну молекулу розщепленої глюкози. Подібні процеси, що йдуть з виділенням енергії (у формі АТР), але не супроводжуються споживанням кисню або зміною концентрації NAD+ та NADH, зазвичай називають бродінням. Бродіння здійснюють дуже багато організмів, що часто мешкають в анаеробних умовах; кінцеві продукти бродіння досить різноманітні і часто знаходять практичне застосування.
Додаток 14-2. Спортсмени, алігатори та цілканти: гліколіз при зниженому вмісті кисню
Більшість хребетних є аеробними організмами; вони перетворюють глюкозу на піруват у процесі гліколізу, а потім за допомогою молекулярного кисню повністю окислюють піруват до СO2 та Н2O. Анаеробний катаболізм глюкози до лактату відбувається в короткі моменти надзвичайно високої м'язової напруги, наприклад, при бігу на стометрівку, коли кисень не встигає надходити в м'язи з достатньою швидкістю, щоб окислювати піруват. У цей час м'язи як джерело енергії для вироблення АТР використовують внутрішні запаси глюкози (глікоген), зброджуючи її до лактату. При спринтерському бігу концентрація лактату у крові сягає дуже високих значень.У процесі глюконеогенезу в печінці лактат повільно перетворюється на глюкозу (це відбувається після зняття навантаження при відновленні дихання, коли інтенсивність споживання кисню знижується), поступово досягаючи норми. Надлишок кисню, спожитого при відновленні дихання, покриває його попередні витрати. При відновленні дихання кисень необхідний синтезу АТР у процесі глюконеогенезу, мета якого — регенерувати глікоген, «запозичений» з печінки і м'язів у період максимального навантаження. Цикл реакцій, включаючи перетворення глюкози на лактат у м'язах та перетворення лактату на глюкозу в печінці, називають циклом Корі на честь Карла та Герті Корі, роботи яких (1930-1940 рр.) дозволили пояснити суть та роль даного метаболічного шляху (див. дод. 15-1).
Кровоносна система більшості дрібних хребетних досить швидко переносить кисень до м'язів, так що не виникає необхідності використовувати анаеробний шлях розкладання м'язового глікогену. Наприклад, перелітні птахи часто без відпочинку покривають великі відстані з високою швидкістю, не перевищуючи звичайних витрат кисню. У м'язах багатьох "бігаючих" тварин середнього розміру також підтримується майже виключно аеробний метаболізм. А ось кровоносна система більших тварин, до яких належить і людина, не може повністю забезпечувати аеробний метаболізм у м'язах у тривалі періоди інтенсивної м'язової активності. Такі тварини в звичайних умовах пересуваються досить повільно, а інтенсивна м'язова діяльність розвивається лише у разі нагальної потреби, оскільки подібні спалахи активності вимагають періоду тривалого відновлення для погашення перевитрати кисню.
Алігатори та крокодили, наприклад, у звичайних умовах досить пасивні. Лише при збудженні вони здатні на блискавичну атаку та стрімкі удари своїм потужним хвостом. Час такої вибухової активності дуже короткий, а потім настає тривалий період відновлення. Рухи, що здійснюються у разі нагальної потреби, супроводжуються зброджуванням молочної кислоти в м'язах з утворенням АТР. При цьому запаси м'язового глікогену швидко витрачаються, а концентрація лактату у м'язах та позаклітинних рідинах різко зростає. Після бігу на стометрівку спортсмен відновлює подих приблизно за півгодини або навіть швидше, а ось алігатору після спалаху активності може знадобитися багато годин спокою та підвищеного споживання кисню для видалення надлишку лактату з крові та відновлення рівня м'язового глікогену.
Інші великі тварини, наприклад, слони і носороги, а також ссавці, що пірнають, такі як кити і тюлені, мають схожі особливості метаболізму. Можливо, динозаври та інші великі тварини, що вимерли, для своєї м'язової активності використовували молочнокисле бродіння, що вимагає тривалих періодів відновлення, і в цей час вони були вразливі для дрібніших хижаків, здатних краще використовувати кисень і більш пристосованих до тривалої м'язової активності.
Глибоководні дослідження дозволили виявити величезну різноманітність життя великих морських глибинах, де концентрація кисню практично дорівнює нулю. Наприклад, виявилося, що у первісного цілантану — величезної риби, яка мешкає біля узбережжя Південної Африки на глибинах близько 4000 м, практично у всіх тканинах здійснюється анаеробний метаболізм.В організмі цієї тварини вуглеводи перетворюються на лактат та інші продукти, більшість з яких мають видалятися. Деякі морські хребетні отримують АТР шляхом зброджування глюкози до етанолу та СO2.
Етанол - відновлений продукт спиртового бродіння
Дріжджі та інші мікроорганізми зброджують глюкозу не до лактату, а до СO2 та етилового спирту. Спочатку в процесі гліколізу глюкоза перетворюється на піруват, а потім піруват у двостадійному процесі розкладається на етанол і СO2:
На першій стадії піруват необоротно декарбоксилюється під дією піруватдекарбоксилази. Ця проста реакція декарбоксилювання не призводить до окислення пірувату. Піруватде-карбоксилаза вимагає присутності іонів та коферменту тіамінпірофосфату (ТРР). На другій стадії ацетальдегід відновлюється до етанолу під дією алкогольдегідрогенази; при цьому роль відновника грає NАDН, що утворився при дегідруванні гліцеральдегід-3-фосфату. Ця реакція добре вивчена і є прикладом перенесення водню за участю NADN (рис. 14-13). Таким чином, продукти спиртового бродіння - етанол і СO2, Що можна записати у вигляді сумарного рівняння реакції:
Глюкоза + 2 ADP + 2 Pi -> 2 етанол + 2 СO2 + 2 АТР + 2 Н2O
Мал. 14-13. Механізм реакції. Дія алкогольдегідрогенази. Механізм дії алкогольдегідрогенази
Як і у разі молочнокислого бродіння, при спиртовому бродінні не змінюється співвідношення числа атомів водню та вуглецю при перетворенні глюкози (Н:С = 12:6 = 2) на дві молекули етанолу та дві молекули СO2 (У сумі Н:С = 12:6 = 2). При будь-якому процесі бродіння у вихідних речовинах і продуктах реакції ставлення Н: однаково.
Піруватдекарбоксилаза виявлена у пивних і пекарських дріжджів (Saccaromyces cerevisiae), а також у всіх інших організмів, що зброджують глюкозу до етилового спирту, у тому числі й у деяких рослин. Характерні бульбашки в шампанському пов'язані з декарбоксилюванням пірувату та утворенням СO2 під дією пивних дріжджів. Давнє мистецтво пивоваріння крім реакцій спиртового бродіння включає у собі низку інших ферментативних процесів (дод. 14-3). При виготовленні хліба саме СO2, що виділяється при змішуванні дріжджів із цукром, змушує підніматися тісто. Цей фермент відсутній у тканинах хребетних, і навіть у тих організмів, які здійснюють молочнокисле бродіння.
Алкогольдегідрогеназу виявлено у багатьох організмів, здатних метаболізувати етанол, у тому числі у людини. У печінці цей фермент каталізує окислення етанолу як спожитого людиною, і утвореного кишкової мікрофлорою; цей процес супроводжується відновленням NAD+ до NADH. У разі реакція протікає у бік, зворотному освіті етанолу при броженні.
Тіамінпірофосфат переносить «активні» ацетальдегідні групи
При розгляді реакції, що каталізується піруватдекарбоксилазою, ми вперше стикаємося з коферментом тіамінпірофосфатом (ТРР; рис. 14-14) - похідним вітаміну В1. Нестача вітаміну В1 у раціоні харчування людини може призвести до розвитку хвороби берібері, що характеризується накопиченням рідини в організмі (набряками), болями, паралічем; хвороба може мати летальний кінець. ■
Додаток 14-3. Спиртове бродіння: пивоваріння та виробництво біопалива
Пивоварінням люди почали займатися давно, а на певному етапі перенесли цей процес у великомасштабне виробництво.Пиво є продуктом спиртового бродіння вуглеводів, що містяться в насінні зернових культур (наприклад, ячменю), під дією гліколітичних ферментів дріжджів. Вуглеводи, переважно полісахариди, передусім мають розщепитися на ди- і моносахариды. Тому спочатку готують солод, для чого насіння ячменю пророщують доти, доки вони не синтезують необхідні гідролітичні ферменти, а потім подальше пророщування припиняють нагріванням. Отриманий солод містить ферменти, що каталізують гідроліз β-зв'язків у целюлозі та інших полісахаридах з клітинних стінок насіннєвих оболонок ячменю, а також інші ферменти, наприклад, α-амілазу і мальтазу.
Наступний виробничий процес пивоваріння - приготування сусла, тобто живильного середовища для зростання клітин дріжджів. Солод змішують з водою, а потім подрібнюють або розтирають. При цьому ферменти солоду впливають на полісахариди та розщеплюють їх до мальтози, глюкози та інших простих цукрів, розчинних у водному середовищі. Потім клітинний залишок відокремлюють, а рідке сусло варять, додаючи для ароматизації хміль, охолоджують та аерують.
На наступному етапі додають клітини дріжджів. В аеробному суслі дріжджі ростуть і розмножуються дуже швидко, отримуючи енергію з присутніх в суслі цукрів, причому етиловий спирт не утворюється, оскільки при достатньому вмісті кисню дріжджі окислюють піруват, що виникає в результаті гліколізу, до СO2 та Н2O через цикл лимонної кислоти. Після того, як весь розчинений у суслі кисень вичерпаний, клітини дріжджів перемикаються на анаеробний метаболізм і починають зброджувати цукри до етилового спирту та СO2. Процес бродіння контролюється концентрацією етанолу, що утворюється, значенням pH і кількістю цукрів, що залишилися.Після зупинки бродіння дріжджові клітини видаляють, а молоде пиво готове до фінальної стадії дображивания.
На цій заключній стадії пивоваріння контролюють кількість піни, що виникає через наявність у пиві розчинених білків. Зазвичай утворення піни регулюється протеолитическими ферментами, які у процесі приготування солоду. Якщо ці ферменти впливають на білки занадто довго, то піни та бульбашок виникає мало, а якщо недостатньо довго, то охолоджене пиво не буде прозорим. Іноді для піноутворення до пива додають протеолітичні ферменти інших джерел.
Технологія великомасштабного виробництва алкогольних напоїв нині використовується і на вирішення зовсім іншого завдання — виробництва етанолу як альтернативного палива. Через розуміння того факту, що копалини можуть закінчитися, а також через зростання цін на паливо для двигунів внутрішнього згоряння, виявляється інтерес до етанолу як альтернативи традиційному паливу або добавки до палива. Основною перевагою етилового спирту як паливо є можливість його отримання з порівняно недорогих і відновлюваних джерел, багатих на сахарозу, крохмаль або целюлозу (крохмаль — з кукурудзи або пшениці, сахароза — з цукрових буряків або цукрової тростини, а целюлоза — з соломи, відходів дерев чи твердих міських відходів). Зазвичай спочатку вихідний матеріал хімічним шляхом перетворюють на моносахариди, а потім цю суміш використовують як поживний субстрат для певних штамів дріжджів у промислових ферментерах (рис. 1).В результаті ферментації утворюється не тільки етанол, а й побічні продукти, такі як білки, які можна використовувати як кормові добавки в тваринництві.
Мал. 1. Промислове бродіння для отримання біопалива та інших продуктів зазвичай проводять у ферментерах обсягом тисячі літрів середовища.
Тіамінпірофосфат (ТРР) відіграє важливу роль при розщепленні зв'язків, прилеглих до карбонільної групи, наприклад, при декарбоксилювання α-кетокислот, а також у тих хімічних реакціях, при яких відбувається перенесення активованої ацетальдегідної групи між двома атомами вуглецю (табл. 14). Функціональна частина молекули ТРР (тіазольна кільце) має досить кислий протон при атомі С-2. Дисоціація цього протона призводить до утворення карбаніону, який і є активним початком у ТРР-залежних реакціях (рис. 14-14). Карбаніон легко взаємодіє з карбонільними групами, а тіазольне кільце виступає як «електронна пастка», що сильно полегшує такі реакції, як декарбоксилювання під дією піруватдекарбоксилази.
Таблиця 14-1. Деякі ТРР-залежні реакції
За допомогою бродіння отримують багато продуктів харчування та хімічні реагенти
Вже кілька тисяч років тому наші предки використовували процес бродіння для отримання та переробки продуктів харчування. Деякі мікроорганізми, присутні у сирих харчових продуктах, зброджують вуглеводи та перетворюють їх на продукти метаболізму, що надають їжі її характерну форму, текстуру та смак.Йогурт, відомий з біблійних часів, утворюється внаслідок життєдіяльності бактерії Lactobacillus bulgaricus, що зброджує вуглеводи молока до молочної кислоти; Зменшення pH середовища, що відбувається при цьому, призводить до осадження молочних білків, що і створює густу консистенцію і кислуватий присмак натурального йогурту. Бактерія Propionibacterium freudenreichii зброджує вуглеводи молока з утворенням пропіонової кислоти та СO2; пропіонова кислота тримає в облозі молочні білки, а бульбашки газу створюють сирні дірки, так характерні для сортів швейцарського сиру. Багато інших продуктів харчування також отримують у результаті бродіння; це пікулі, квашена капуста, сосиски та ковбаси, соєвий соус, а також безліч улюблених продуктів національної кухні, таких як кімчі (Корея), темпояк (Індонезія), кефір (Росія), дахи (Індія) та позол (Мексика). Зменшення pH середовища, що супроводжує бродіння, дозволяє консервувати продукти харчування, оскільки більшість мікроорганізмів, що викликають псування продуктів, не здатні рости при низьких значеннях pH. У сільському господарстві відходи рослинництва, такі як стебла кукурудзи, використовують на корм худобі як силосу; для приготування силосної маси відходи збирають у великих контейнерах (силосних ямах), де при обмеженому доступі повітря відбувається мікробне бродіння, що знижує pH силосної маси. Силос може зберігатися довгий час і не псуватись.
Мал. 14-14. Механізм реакції. Тіамінпірофосфат (ТРР) та його роль при декарбоксилюванні пірувату. а - у формі ТРР вітамін В1 (Тіамін) виступає в ролі коферменту. Червоним кольором виділений реакційний атом вуглецю в тіазольному кільці молекули ТРР.У реакції, що каталізується піруватдекарбоксилазою, два з трьох атомів вуглецю пірувату тимчасово переносяться на ТРР у формі гідрокси-етильної («активної» ацетальдегідної) групи (6), яка згодом вивільняється у вигляді ацетальдегіду, в — тіазольне кільце електронодефіцитної структурою, що дозволяє ділокалізувати електрони карбаніону за рахунок резонансної стабілізації.
У 1910 р. Хаїм Вейцман (пізніше він став першим президентом Ізраїлю) виявив, що бактерія Clostridium acetobutyricum перетворює крохмаль у суміш бутилового спирту і ацетону. Це відкриття послужило початком розвитку промислової ферментації, при якій деякі доступні багаті цукроми речовини (наприклад, мелясу), змішують з чистою культурою специфічних мікроорганізмів, здатних перетворити їх на більш цінні продукти. промисловості за допомогою ферментації. проводять у великих закритих цистернах, в яких температура та подача повітря регулюються таким чином, щоб створити найбільш сприятливі умови для розвитку корисних мікроорганізмів та несприятливі для небажаних мікроорганізмів.Принадність промислової ферментації полягає в тому, що складні, багатостадійні хімічні перетворення здійснюються з високим виходом і невеликою кількістю побічних продуктів під дією живих «хімічних заводів», що самовідтворюються, — мікробних клітин. У деяких технологіях застосовують іммобілізовані на інертному носії клітини, що дозволяє здійснювати безперервний процес, пропускаючи вихідний субстрат через шар клітин і збирати на виході кінцевий продукт. Чи це не мрія інженерів!
Короткий зміст розділу 14.З Перетворення пірувату в анаеробних умовах: бродіння
■ NADH, що утворюється в процесі гліколізу, повинен бути знову переведений в окислену форму — в NAD + , який необхідний як акцептор електронів на початку другої стадії гліколізу. В аеробних умовах це здійснюється в мітохондріях шляхом передачі електронів від NADH на O2.
■ В анаеробних умовах або за зниженого вмісту кисню багато організмів регенерують NAD + , переносячи електрони від NADH на молекулу пірувату, внаслідок чого утворюється лактат. Інші організми, такі як дріжджі, отримують NAD + при відновленні пірувату до етилового спирту та СO2. При такому анаеробному процесі (бродженні) немає окислення чи відновлення вуглецю в молекулах глюкози.
■ Багато мікроорганізмів здатні зброджувати цукор, що міститься в сирій їжі, що змінює кислотність (pH), смак і текстуру продуктів і, крім того, захищає їх від гниття. Процес бродіння використовують у промислових масштабах для отримання різних цінних продуктів із недорогої вихідної органічної сировини.
Біологічна бібліотека – матеріали для студентів, вчителів, учнів та їх батьків.
Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів.Ми лише конвертуємо у зручний формат матеріали, які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.
Якщо ви володієте авторським правом на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його або отримати посилання на місце комерційного розміщення матеріалів, зверніться для погодження до адміністратора сайту.
Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми витратили багато зусиль, щоб привести інформацію у зручний вигляд.
ПИРОВИНОГРАДНА КИСЛОТА
Пировиноградна кислота (Син. альфа-кетопропіонова кислота, ацетилмурашина кислота, пірувинова кислота, піруват) - Найпростіша кетокислота, займає центральне місце в перетвореннях вуглеводів, бере участь в обміні амінокислот, найважливіший продукт обміну речовин у тварин, в т. Ч. І в людини. Зміна вмісту Пировиноградної кислоти в біологічних рідинах і тканинах людини відбувається при деяких фізіологічних та патологічних станах, проте в клініці з метою діагностики ці дані поки що не використовуються. Пировиноградну кислоту використовують для виробництва лікарського препарату цинхофену (див.).
Пировиноградна кислота відкрита 1835 р. І. Берцеліусом. Аніон Пировиноградної кислоти CH3COCOO - (піруват) присутній практично у всіх тканинах тварин і рослин, а також у мікроорганізмах.
У крові здорових людей міститься 0,5-1 мг/100 мл піровиноградної кислоти, причому вона виявляється переважно у формених елементах крові. У сечі в нормі міститься прибл. 2 мг/100 мл Пировиноградної к-ти; у здорових людей із сечею виділяється від 10 до 25 мг піровиноградної кислоти на добу.
Існує П. до.у двох таутомерних формах: енольної, більш реакційної (I) і кетонної, більш стійкої при фізіологічних значеннях pH (II):
Пировиноградна кислота - безбарвна рідина з різким запахом, мовляв. вага (маса) 88,06, t°пл 13,6 °, t °стос 165 ° (при 760 мм рт. ст., З частковим розкладанням); змішується з водою, спиртом та ефіром. П. до. має хім. властивостями кетонів та альфа-кетокарбонових кислот.
У біохімічних дослідженнях використовують добре розчинні у воді натрієві та калієві солі П. до. Отримують П. до. сухою перегонкою винної чи виноградної к-т у присутності сульфату калію (KHSO4); іншими методами одержання П. до. є лужний гідроліз α,α'-дихлорпропіонової кислоти, кетонне розщеплення щавлево-оцтового ефіру, кислий гідроліз ацетонітрилу, окислення молочної кислоти.
Пировиноградная кислота утворюється в організмі в процесі гліколізу (див.) з багатою енергією фосфоднолпіровіноградної к-ти під дією піруваткінази (КФ 2. 7. 1. 40). Далі П. до. може бути під дією лактатдегідрогенази (див.) відновлена в молочну до-ту (таке перетворення П. до. відбувається при гліколізі в м'язах і при бактеріальному молочнокислому бродінні), шляхом декарбоксилювання та відновлення П. до. до. при спиртовому бродінні (див.) перетворюється на етанол. В аеробних умовах відбувається окисне декарбоксилювання (див.) П. до. за участю піруватдегідрогеназного мультиферментного комплексу (КФ 1. 2. 2. 2) та КоА з утворенням ацетил-КоА. Цей процес є необхідною стадією тканинного обміну речовини, в результаті якої вуглеводи, «згоряючи» у циклі Трикарбонових к-т (див. Трикарбонових кислот цикл), виступають як енергетичний субстрат. Завдяки перетворенню на ацетил-КоА П. до.включається також у метаболізм ліпідів та інших фізіологічно важливих сполук, наприклад, ацетилхоліну.
Ферментативне карбоксилювання Пировиноградної кислоти, що відбувається в мітохондріях печінки та нирок, призводить до утворення щавлево-оцтової кислоти (оксалоацетату) — вихідної сполуки при біосинтезі глюкози (глюконеогенезу) в організмі тварин і людини. У серцевому м'язі та інших м'язах у результаті карбоксилювання П. к., поєднаного з дією малатдегідрогенази (див.), утворюється яблучна к-та (малат).
Пировиноградна кислота відіграє у обміні амінокислот. Під дією аланін-амінотрансферази (КФ 2. 6.1.2) здійснюється перенесення альфа-аміногруп різних амінокислот до α-вуглецевого атома П. до. з утворенням аланіну та відповідної кетокислоти (див. Трансамінування). Регенерація П. до. відбувається в реакції трансамінування аланіну та альфа-кетоглутарової к-ти. П. до. утворюється також при неокислювальному дезамінуванні серину, десульфгідруванні цистеїну, розщепленні триптофану та тирозину ферментами мікроорганізмів.
Для кількісного визначення Пировиноградной кислоти розроблено низку колориметричних методів, заснованих на реакціях П. до. з нітропрусидом натрію, альфа- або бета-нафтолом, фенілгідразином, 2,4-динітрофенілгідразином, саліциловим альдегідом. Найбільш поширеним є визначення П. до. по реакції з 2,4-динитрофенилгидразином, де засновано виявлення П. к.; у крові - методом Умбрайта та методом Лю, у сечі - методом Фрідеманна - Хаугена. 2,4-Дінітрофенілгідразон П. к., що утворюється при взаємодії П. до. з кислим розчином 2,4-динітрофенілгідразину, на відміну від гід-разонів інших кетокислот добре розчинний у толуолі, яким його і екстрагують з реакційної суміші.Після додавання до толуольного екстракту спиртового розчину лугу з'являється червоно-коричневе забарвлення, інтенсивність якого визначають колориметруванням. Однією з модифікацій методу Умбрайта є визначення П. до. крові за реакцією з 2,4-динітрофенілгідразином у водному розчині без застосування толуолу та спирту. За наявності біол, матеріалі, крім П. до., великої кількості інших кетокислот хороші результати дає хроматографія (см). або електрофорез на папері (див. Електрофорез) динітрофенілгідразонів кетокислот.
Поширений також колориметричний метод визначення Пировиноградной кислоти за інтенсивністю жовтого забарвлення, що виникає при реакції П. к. з саліциловим альдегідом в сильнолужному середовищі. Бісульфітний метод визначення П. до. заснований на реакції П. до. з гідросульфітом калію (KHSO3) або натрію (NaHSO3) в кислому середовищі з подальшим розкладанням бісульфітного похідного П. к. бікарбонатом натрію і титруванням бісульфіту, що звільнився, йодом. Найбільш чутливий і специфічний ферментативний метод визначення П. до. крові за Глостером і Харрісом заснований на відновленні П. до. під дією лактатдегідрогенази в присутності відновленого НАД (НАД-H), окислення якого реєструється спектрофотометрично при 340 нм.
Підвищення вмісту Пировиноградної кислоти в організмі здорових людей відбувається після масивного навантаження глюкозою, при важкій м'язовій роботі, в умовах зниженого парціального тиску кисню у повітрі, що вдихається, зокрема при перебуванні на висоті. Зміна вмісту П. до. у біологічних рідинах та тканинах організму може свідчити і про порушення обміну речовин. Підвищення концентрації П. до.у крові (піруватемія) спостерігається при багатьох патологічних процесах: нестачі в організмі тіаміну (вітаміну B1), тяжкої серцевої недостатності, ревмокардиті, хворобах печінки, уремії, деяких формах нефриту, хронічному тонзиліті, при ряді легеневих захворювань, менінгіті різної етіології та деяких інших гострих інфекціях, злоякісних новоутвореннях, цукровому діабеті, променевій хворобі, отруєннями мишкою т. буд. У цереброспінальній рідині відмічено різке підвищення концентрації П. до. після травм та при запальних процесах (менінгіт, абсцес мозку). Накопичення П. до. у нервовій тканині спостерігається при поліневритах. Зміст П. до. у крові дещо зменшується при наркозі. У сечі концентрація П. до. підвищується при тяжкій нирковій недостатності, лікуванні стрептоміцином туберкульозу нирок, легень, мозку тощо. буд.
Вміст в організмі Пировиноградной кислоти був із вмістом продукту відновлення П. . к.- молочної к-ти. Кількісне співвідношення цих к-т у крові є показником співвідношення інтенсивності гліколітичних та окисних перетворень вуглеводів. У крові здорових людей величина відношення піруват/лактат дорівнює в середньому 10 (93-143), а її зміна вказує на порушення нормального метаболізму. Визначення величини відношення піруват/лактат у крові може бути корисним у клініці; наприклад, величина цього відношення, яка є показником забезпеченості організму киснем, може бути використана як критерій оцінки тяжкості гострої серцевої недостатності.
При олігофренії в організмі накопичується похідне Пировиноградной кислоти - фенілпіровіноградна кислота.
Бібліографія: Бабаскін П. М. Метод визначення піровиноградної кислоти у крові, Лаборат. справа, №7, с.497, 1976; Біохімічні методи дослідження у клініці, під ред. А. А. Покровського, с. 112 та ін, М., 1969: Ленінджер А. Біохімія, пров. з англ., М., 1976; Мєшкова Н. П. та Северин С. е. Практикум з біохімії тварин, М., 1950; Mc Murray V. Essential of human metabolism, the relationship of biochemistry to human physiology and disease, Hagerstown, 1977; Rapoport S. M. Medizinische Biochemie, B., 1977.
