Kyselina oxaloctová

Kyselina oxaloctová (známa aj ako OAA, z anglického oxaloacetic acid) je kryštalická organická zlúčenina, ktorej vzorec je HO2CC(O)CH2CO2H. Konjugovaná báza kyseliny oxaloctovej, nazývaná oxalacetát alebo oxaloctan, je metabolickým medziproduktom v mnohých procesoch u živočíchov a rastlín. Účastní sa glukoneogenézy, močovinového cyklu, glyoxylátového cyklu, syntézy aminokyselín, syntézy mastných kyselín a citrátového cyklu.[1]

Kyselina oxaloctová
Kyselina oxaloctová
Kyselina oxaloctová
Všeobecné vlastnosti
Sumárny vzorec C4H4O5
Synonymá kyselina 2-oxobutándiová, 2-oxosukcinát, 2-ketosukcinát
Fyzikálne vlastnosti
Molárna hmotnosť 132,07 g/mol
Teplota topenia 161 °C
Termochemické vlastnosti
Štandardná zlučovacia entalpia -943,21 kJ/mol
Ďalšie informácie
Číslo CAS 328-42-7
Pokiaľ je to možné a bežné, používame jednotky sústavy SI.
Ak nie je hore uvedené inak, údaje sú za normálnych podmienok.
 Chemický portál

Vlastnosti

Kyselina oxaloctová je dikarboxylová ketokyselina. Postupne sa deprotonuje za vzniku dianiónu:

HO2CC(O)CH2CO2H ⇌ −O2CC(O)CH2CO2H + H+, pKa = 2.22
−O2CC(O)CH2CO2H ⇌ −O2CC(O)CH2CO2− + H+, pKa = 3.89

Pri vysokom pH sa ionizuje i enolizovateľný protón:

−O2CC(O)CH2CO2− ⇌ −O2CC(O−)CHCO2− + H+, pKa = 13.03

Enol formy kyseliny oxaloctovej sú veľmi stabilné, dokonca má každý z nich iný bod topenia (152 °C pre cis izoformu a 184 °C pre trans izoformu). Reakcia je katalyzovaná oxalacetáttautomerázou. trans-enol-oxalacetát vzniká i pôsobením fumarázy na kyselinu vínnu.[2]

Oxalacetáttautomeráza katalyzuje vznik enol-oxalacetátu. Na obrázku je trans izoforma.

Biosyntéza

Oxalacetát sa v prírode vytvára niekoľkými spôsobmi. Hlavným spôsobom je oxidácia L-malátu, ktorá je katalyzovaná malátdehydrogenázou v citrátovom cykle. Malát sa takisto oxiduje sukcinátdehydrogenázou za vzniku enol-oxalacetátu, reakcia je však pomalá.[3]

Takisto vzniká kondenzáciou pyruvátu s kyselinou uhličitou poháňanou hydrolýzou ATP:

CH3C(O)CO2− + HCO3− + ATP → −O2CCH2C(O)CO2− + ADP + Pi

Táto reakcia prebieha v listovom mezofyle rastlín. Jej medziproduktom je fosfoenolpyruvát a katalyzuje ju fosfoenolpyruvátkarboxyláza.

Oxalacetát môže vznikať i transamináciou či deamináciou kyseliny asparágovej.

Biochemický význam

Oxalacetát je intermediátom v citrátovom cykyle, kde reaguje s acetylkoenzýmom A za vzniku citrátu (kyseliny citrónovej). Reakciu katalyzuje citrátsyntáza. Takisto sa nachádza v glukoneogenéze, glyoxylátovom cykle, syntézy aminokyselín a syntézy mastných kyselín. Oxalacetát je silný inhibítor komplexu II (sukcinátdehydrogenázy).

Glukoneogenéza

Glukoneogenéza[1] je metabolická dráha, ktorej výsledkom je glukóza syntetizovaná z látok iných, než sacharidov. Začiatok tohto procesu prebieha v mitochondriálnej matrix, kde sa nachádzajú molekuly pyruvátu. Pyruvát je karboxylovaný pomocou pyruvátkarboxylázy aktivovanej molekulami ATP a vodou. V tejto reakci vyzniká oxalacetát. Ten je následne redukovaný pomocou NADH za vzniku malátu. Vďaka tejto zmene je možný transport molekuly mimo mitochondrie. Až je malát v cytozole, oxiduje sa naspäť na oxalacetát pomocou NAD+. Oxalacetát ostáva v cytozole, kde následne prebehne zvyšok reakcií glukoneogenézy. Oxalacetát je dekarboxylovaný a fosforylovaný pomocou fosfoenolpyruvátkarboxykinázy, pričom z neho vzniká 2-fosfoenolpyruvát. Zdrojom fosfátu je GTP (guanozíntrifosfát). Ďalším sledom reakcií, väčšinou zhodných s glykolýzou (ale v opačnom smere) sa získa glukóza.

Močovinový cyklus

Močovinový cyklus je metabolická dráha, ktorá vedie k tvorbe močoviny z dvoch molekúl amoniaku a jednej molekuly uhličitanu.[1] Tento proces bežne prebieha v hepatocytoch (bunkách pečene). Reakcie súvisiace s močovinovým cyklom produkujú NADH, ktorý je možné vyprodukovať dvomi spôsobmi. Jeden z nich využíva oxalacetát. V cytozole sú prítomné molekuly fumarátu, ktorý je možné premeniť na malát pomocou fumarázy. Malát sa následne premení na oxalacetát pomocou malátdehydrogenázy, pričom vzniká NADH. Vzniknutý oxalacetát sa recykluje a vzniká aspartát, keďže transaminázy preferujú ketokyseliny ako svoj strubstrát. Tým je zároveň zariadený prívod dusíku do bunky. Aspartát sa takisto účastní močovinového cyklu.

Vzťah medzi kyselinami oxaloctovou (oxalacetátom), jablčnou (malátom) a asparágovou (aspartátom).

Glyoxylátový cyklus

Glyoxylátový cyklus je variant citrátového cyklu.[4] Je to anabolická dráha prebiehajúca v rastlinách a baktériách využívajúca enzýmy izocitrátlyáza a malátsyntáza. Niektoré medzikroky cyklu sú odlišné oproti citrátovému cyklu, oxalacetát má však v oboch cykloch rovnakú funkciu.[1] Oxalacetát teda reaguje ako prvý reaktant a vzniká ako posledný produkt i v glyoxylátovom cykle. Celkovým ziskom v glyoxylátovom cykle je vlastne jedna molekula oxalacetátu, pretože do cyklu vstupujú dve molekuly acetylkoenzýmu A.

Syntéza mastných kyselín

Počas syntézy mastnej kyseliny je acetylkoenzým A presunutý z mitochondrie do cytoplazmy, kde sa nachádza enzým syntáza mastných kyselín. Acetylkoenzým A je transportovaný z matrixu mitochondrie v podobe citrátu, ktorý vzniká reakciou acetylkoenzýmu A s oxalacetátom. Táto reakcia je zvyčajne prvou reakciou citrátového cyklu, ale ak nie je nutný zisk energie, tak sa citrát presúva do cytoplazmy, kde sa opäť rozkladá na acetylkoenzým A a oxalacetát. Vďaka tomu môže začať syntéza mastných kyselín.

Iná časť cyklu využíva NADPH na syntézu mastných kyselín.[5] Časť tohto redukčného činidla sa získava pri presune oxalacetátu z cytozolu do mitochondrie, pričom vnútorná vrstva mitochondrie nesmie byť pre oxalacetát priepustná. Oxalacetát sa najprv redukuje na malát pomocou NADH a malát sa potom dekarboxyluje na pyruvát. Pyruvát môže prejsť do mitochondrie, kde sa opäť karboxyluje (za účasti uhličitanu) na oxalacetát pomocou pyruvátkarboxylázy.

Týmto spôsobom je počas presunu acetylkoenzýmu A z mitochondrie do cytoplazmy produkovaná molekula NADH. Celkovou reakciou, ktorá je spontánna, je teda:

HCO3– + ATP + acetyl-CoA → ADP + Pi + malonyl-CoA

Syntéza aminokyselín

Štyri esenciálne aminokyseliny a dve neesenciálne aminokyseliny sú syntetizované z oxalacetátu.[6] Z oxalacetátu sa transamináciou tvorí aspartát pomocou aspartátaminotransferázy. Z aspartátu sú následne syntetizované asparagín, metionín, lyzín a treonín. Z treonínu sa ďalej môže syntetizovať izoleucín. Bez oxalacetátu by teda syntéza týchto aminokyselín vôbec nemohla prebehnúť, keďže sa z neho syntetizuje aspartát.

Oxaloacetate and pyruvate aminoacid synthesis

Biosyntéza oxalátu

Z oxalacetátu sa hydrolýzou tvorí oxalát (šťaveľan).[7]

oxalacetát + H2O ⇌ oxalát + acetát

Tento proces je katalyzovaný oxalacetázou. Tento enzým sa nachádza v rastlinách, ale u živočíchov vôbec nie je známy.[8]

Referencie
  1. NELSON, David L.; COX, Michael M.. Principles of Biochemistry. 4th. vyd. New York : W. H. Freeman, 2005. ISBN 0-7167-4339-6.
  2. VAN VUGT-LUSSENBURG, Barbara M. A.; VAN DER WEEL, Laura; HAGEN, Wilfred R.. Biochemical Similarities and Differences between the Catalytic [4Fe-4S] Cluster Containing Fumarases FumA and FumB from Escherichia coli. PLoS ONE, 2013-02-06, roč. 8, čís. 2, s. e55549. Dostupné online [cit. 2021-02-27]. ISSN 1932-6203. DOI: 10.1371/journal.pone.0055549. (po anglicky)
  3. Direct demonstration of enol-oxaloacetate as an immediate product of malate oxidation by the mammalian succinate dehydrogenase. FEBS Letters, 1991, s. 76–78. DOI: 10.1016/0014-5793(91)80944-X.
  4. Welcome to The Chemistry Place [online]. . Dostupné online.
  5. fatty acids synthesis [online]. http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb2/part1/fasynthesis.htm.
  6. http://faculty.ksu.edu.sa/69436/Documents/lecture-15-aa_from_oxaloacetate_and_pyruvate.pptx [online]. . Dostupné online.
  7. Gadd, Geoffrey M. "Fungal production of citric and oxalic acid: importance in metal speciation, physiology and biogeochemical processes" Advances in Microbial Physiology (1999), 41, 47-92.
  8. Xu, Hua-Wei. "Oxalate accumulation and regulations is independent of glycolate oxidase in rice leaves" Journal of Experimental Botany, Vol 57, No. 9 pp. 1899-1908, 2006

Zdroj

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Oxaloacetic acid na anglickej Wikipédii.

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.