Что такое пвк в биологии
Пировиноградная кислота — свойства, действие и применение
Пировиноградная кислота как органическая кетокислота относительно малоизвестна, однако она является чрезвычайно важным элементом во многих биохимических процессах. Присутствующая в каждой клетке нашего тела, она стала объектом пристального внимания ученых. Как потенциальное лекарство от некоторых серьезных проблем со здоровьем. Самое распространенное применение пировиноградная кислота в настоящее время имеет в области дерматологии и косметики.
В 1834 году французский химик Теофиль-Жюль Пелуз перегонял винную кислоту в своей лаборатории и в результате получил глутаровую кислоту и вторую, неизвестную кислоту. Год спустя его описал шведский исследователь Йонс Якоб Берцелиус, который также придумал название «пировиноградная кислота», относящееся к пиролизу или сухой перегонке при высоких температурах. Однако только в следующем столетии была определена роль, которую это соединение играет в живых организмах — речь идет прежде всего о так называемых циклах Кребса, за исследование которых в 1953 году Ганс Адольф Кребс получил Нобелевскую премию.
Откуда берется пировиноградная кислота?
Чистая пировиноградная кислота представляет собой прозрачную жидкость с немного уксусным запахом, прекрасно смешивается с водой и имеет температуру кипения всего 54° C. Формула молекулы пировиноградная кислоты обозначается как CH3(CO)COOH, а ее альтернативное химическое название — 2-оксопропановая кислота. По химическому составу он относится к группе альфа-кетокислот.
В организме человека и других живых организмов пировиноградная кислота вырабатывается в клетках тела в результате гликолиза, то есть распада молекулы глюкозы на две молекулы пирувата. Эти отношения имеют решающее значение для функционирования тела, потому что они дают нам энергию.
Сам процесс следует двум основным схемам. Первый из них происходит в присутствии кислорода и называется вышеупомянутым циклом Кребса (также известным как цикл лимонной кислоты) — обусловливающим работу митохондрий. С другой стороны, когда в клетке нет кислорода, превращение глюкозы обеспечивает клетки чистой энергией и позволяет им дышать.
Также существует возможность биологического превращения пировиноградной кислоты в жирные кислоты или молочную кислоту путем ферментации. Так что можно с уверенностью сказать, что пировиноградная кислота является неотъемлемым элементом всех жизненных процессов!
В лабораторных условиях пировиноградную кислоту можно получить гидролизом винной кислоты, окислением пропиленгликоля или гидролизом цианида ацетила. Более того, помимо мяса, в котором его довольно много, источником пировиноградной кислоты являются также отдельные овощи и фрукты — особенно полезными в этом отношении считаются красное вино и темное пиво.
Кетокислота как лекарственное средство
Пировиноградная кислота доступна как добавка и внутривенное лекарство. Но почему мы должны принимать соединение, которое наш организм производит из глюкозы самостоятельно? Что ж, научные исследования показывают, что дополнительный запас пировиноградной кислоты может иметь потенциально благотворное влияние на здоровье.
Прежде всего, добавка рекламируется как средство для похудения. Этот механизм должен ускорить расщепление жира в организме.
Для лечения прыщей и акне на лице
Обычные прыщи, т.е. юношеские угри, остается одной из ключевых дерматологических проблем, значительно ухудшающих качество жизни миллионов людей во всем мире. Если не лечить, это приводит к обезображиванию рубцов и гиперпигментации.
Механизм, вероятно, основан на четырех процессах:
Сегодня химический пилинг, основанный на отшелушивании эпидермиса, считается наиболее эффективным средством местного лечения акне. В пилингах обычно используются гликолевая кислота, салициловая кислота и пировиноградная кислота.
пилинг-терапия с пировиноградной кислотой
В результате пировиноградная кислота не только снимает воспаление, уменьшает и устраняет черные точки, угри и даже кисты, но также снижает риск неприглядного обесцвечивания.
Другие косметические применения пировиноградной кислоты
Внешнее применение пировиноградной кислоты может иметь и другие преимущества. Прежде всего, отмечается, что рубцы, особенно шрамы от угревой сыпи, будут неглубокими и однородными по цвету. Кроме того, пировиноградная кислота, благодаря своим отшелушивающим свойствам, может использоваться в качестве омолаживающей терапии для зрелой кожи. По мнению ученых, он активно стимулирует выработку коллагена в коже, что позволяет улучшить ее структуру и восстановить упругость.
Также предполагается, что пировиноградная кислота решает ряд проблем, традиционно связанных с подростковым возрастом, но не ограничивается этим. К ним относятся:
В какой форме можно использовать пировиноградную кислоту?
В салонах красоты предлагают профессиональные химические пилинги пировиноградной кислотой с концентрацией до 50%. Их применяет специалист с соответствующей периодичностью — всего одна процедура в неделю, повторяемая четыре недели подряд, должна дать видимые результаты!
Однако вы также можете купить в свободной продаже такую косметику, как крем, пилинг или сыворотку, содержащую до 25% пировиноградной кислоты. Обычно они рекомендуются для жирной, комбинированной кожи и кожи с угрями и предназначены для устранения недостатков, уменьшения количества черных точек и черных точек, а также для разблокировки закупоренных пор. В аптеках также можно купить мази с концентрацией всего 5% пировиноградной кислоты, которые призваны уменьшить процесс шелушения кожи.
Может ли пировиноградная кислота быть опасной?
Прием внутрь пировиноградной кислоты может спровоцировать нежелательные реакции. В клинических испытаниях, опубликованных в 2020 году научной группой под руководством И.Онакпоя, основными упоминаниями были метеоризм, избыточный кишечный газ, диарея и повышение уровня «плохого» холестерина в крови.
Вообще говоря, пероральный прием пировиноградной кислоты не рекомендуется беременным и кормящим женщинам, а также тем, кто страдает синдромом раздраженного кишечника. Хотя внешняя терапия пировиноградной кислотой лишена вышеуказанных рисков, она связана с отдельными потенциальными побочными эффектами.
Наиболее неприятные симптомы включают интенсивное шелушение эпидермиса, приводящее к образованию видимых чешуек, покраснению, жжению и зуду кожи. Эти реакции являются нормальными и ожидаемыми и не должны быть причиной для прекращения лечения.
Вообще говоря, даже пилинги с концентрацией пировиноградной кислоты 50% хорошо переносятся пациентами разных возрастных групп. Возможные побочные эффекты в виде жжения или покраснения можно эффективно уменьшить, например, нанесением гидрокарбоната соды, то есть компрессов из обычной пищевой соды! Несколько недель лечения способны творить пресловутые «чудеса»!
Пируват
Пируват
| Пировиноградная кислота | |
|---|---|
 | |
| Системат. наименование | 2-оксопропановая кислота |
| Другие наименования | α-кетопропионовая кислота |
| Формула молекулы | C3H4O3 |
| Отн. молекулярная масса | 88,06 а. е. м. |
| CAS | 127-17-3 |
| Плотность | 1,250 г/см³ |
| Температура плавления | 11,8 °C |
| Температура кипения | 165 °C |
| Если не указано иное, данные приводятся к стандартным условиям. Ссылка на шаблон Вещество | |
Пировиноградная кислота СН3СОСООН.
Биохимическая роль
Пируват — важное химическое соединение в биохимии. Он является конечным продуктом метаболизма глюкозы в процессе гликолиза. 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 как цикл Кребса, или дыхательный цикл, цикл трикарбоновых кислот. Пируват также может быть превращён в анаплеротической реакции в оксалоацетат. Оксалоацетат затем окисляется до углекислого газа и воды. Эти реакции названы по имени Ганса Адольфа Кребса, биохимика, получившего вместе с Фрицем Липманном Нобелевскую премию по физиологии в 1953 году за исследования биохимических процессов клетки. Цикл Кребса называют также циклом лимонной кислоты, поскольку лимонная кислота является одним из промежуточных продуктов цепи реакций цикла Кребса.
Если кислорода недостаточно, пировиноградная кислота подвергается анаэробному расщеплению с образованием молочной кислоты у животных и этанол у растений. При анаэробном дыхании в клетках пируват, полученный при гликолизе, преобразуется в лактат при помощи фермента лактатдегидрогеназы и NADP в процессе лактатной ферментации, либо в ацетальдегид и затем в этанол в процессе алкогольной ферментации.
Пировиноградная кислота является «точкой пересечения» многих метаболических путей. Пируват может быть превращён обратно в глюкозу в процессе глюконеогенеза, или в жирные кислоты или энергию через ацетил-КоА, в аминокислоту аланин, или в этанол. Таким образом пируват объединяет несколько ключевых метаболических процессов клетки и является универсальной «метаболической валютой» живой клетки.
См. также
Ссылки (на английском)
Полезное
Смотреть что такое «Пируват» в других словарях:
пируват — сущ., кол во синонимов: 2 • жиросжигатель (6) • препарат (952) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
пируват — piruvatas statusas T sritis chemija formulė CH₃COCOO(M,R) atitikmenys: angl. pyruvate rus. пируват ryšiai: sinonimas – 2 oksopropanoatas … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Гликолиз — Схема гликолиза Гликолиз (фосфотриозный путь, или шунт Эмбдена Мейерхофа, или путь Эмбдена Мейергофа Парнаса ) ферментативный процесс последовательного расщепления глюкозы в … Википедия
Фосфотриозный путь — Схема гликолиза Гликолиз (фосфотриозный путь, или шунт Эмбдена Мейерхофа) ферментативный процесс последовательного расщепления глюкозы в клетках, сопровождающийся синтезом АТФ. Гликолиз при аэробных условиях ведёт к образованию пировиноградной… … Википедия
Шунт Эмбдена-Мейерхофа — Схема гликолиза Гликолиз (фосфотриозный путь, или шунт Эмбдена Мейерхофа) ферментативный процесс последовательного расщепления глюкозы в клетках, сопровождающийся синтезом АТФ. Гликолиз при аэробных условиях ведёт к образованию пировиноградной… … Википедия
Тиаминпирофосфат — Общие … Википедия
НЕДОСТАТОЧНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ — мед. Синдромы врождённых нарушений обмена веществ встречаются редко, но оказывают значительное влияние на физическое, интеллектуальное, психическое развитие и качество жизни (например, фенилкетонурия, гомоцистинурия, гликогенозы, синдромы ломкой… … Справочник по болезням
Метаболизм — У этого термина существуют и другие значения, см. Метаболизм (значения). Структура аденозинтрифосфата главного посредника в энергетическом обмене веществ Метаболизм (от … Википедия
Брожение — пива в пивоварне Брожение (тж. сбраживание, ферментация) «это такой метаболический процесс, при котором регенерируется АТФ, а … Википедия
Энергетический обмен
Обмен веществ
Энергетический обмен
Возможно три этапа диссимиляции: подготовительный, анаэробный и аэробный. Среда обитания определяет количество этапов диссимиляции. Их может быть три, если организм обитает в кислородной среде, и два, если речь идет об организме, обитающем в бескислородной среде (к примеру, в кишечнике).
Подготовительный этап осуществляется ферментами в ЖКТ. В результате действия ферментов сложные вещества превращаются в более простые: полимеры распадаются на мономеры. Это сопровождается разрывом химических связей и выделением энергии, большая часть которой рассеивается в виде тепла.
Этот этап является последним для организмов-анаэробов, обитающих в условиях, где кислород отсутствует. На этапе гликолиза происходит расщепление молекулы глюкозы: образуется 2 молекулы АТФ и 2 молекулы пировиноградной кислоты (ПВК). Происходит данный этап в цитоплазме клеток.
Таким образом, суммарно с одной молекулы глюкозы можно получить 38 АТФ (гликолиз + кислородный этап).
Кислородный этап протекает на кристах митохондрий (складках, выпячиваниях внутренней мембраны), где наибольшая концентрация окислительных ферментов. Главную роль в этом процессе играет так называемый цикл Кребса, который подробно изучает биохимия.
Пластический обмен
АТФ является универсальным источником энергии в клетке: энергия макроэргических связей АТФ используется для реакций пластического обмена (ассимиляции), протекающих с затратой энергии: синтеза белка на рибосоме (трансляции), удвоению ДНК (репликации) и т.д.
В результате пластического обмена в нашем организме происходит синтез белков, жиров и углеводов.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Пируват окисляется до уксусной кислоты
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:
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, Е1), окислению полученного гидроксиэтила до ацетила и переносу ацетила на коэнзим А (катализируется дигидролипоат-ацетилтрансферазой, Е2).
Реакции синтеза ацетил-SКоА
Оставшиеся 2 реакции необходимы для возвращения липоевой кислоты и ФАД в окисленное состояние (катализируются дигидролипоат-дегидрогеназой, Е3). При этом образуется НАДН.
Реакции образования НАДН
Регуляция пируватдегидрогеназного комплекса
Регулируемым ферментом ПВК-дегидрогеназного комплекса является первый фермент – пируватдегидрогеназа (Е1). Два вспомогательных фермента – киназа и фосфатаза обеспечивают регуляцию активности пируватдегидрогеназы путем ее фосфорилирования и дефосфорилирования.
Регуляция активности пируватдегидрогеназы
Таким образом, работа пируватдегидрогеназы подавляется при избытке в митохондрии (в клетке) ацетил-SКоА и НАДН, что позволяет снизить окисление пирувата и, следовательно, глюкозы в случае когда энергии достаточно.
Если АТФ мало или имеется влияние инсулина, то образуется ацетил-SКоА. Последний в зависимости от условий будет направляться либо в цикл трикарбоновых кислот с образованием энергии АТФ, либо на синтез холестерина и жирных кислот.