Kwas pirogronowy

Kwas pirogronowy
Struktura kwasu pirogronowego
Identyfikacja
Nazwa IUPAC	Kwas 2-oksopropanowy
Synonimy	kwas pirogronowy kwas piroracemowy kwas acetylomrówkowy kwas 2-ketopropanowy kwas α-ketopropanowy kwas 2-oksopropionowy kwas 2-ketopropionowy kwas α-ketopropionowy
N O CAS	127-17-3
N O ECHA	100,004,387
N O WE	204-824-3
PubChem	1060
FEMA	2970
UŚMIECHY	CC (= O) C (= O) O PubChem , widok 3D
InChI	Std. InChI: widok 3D InChI = 1S / C3H4O3 / c1-2 (4) 3 (5) 6 / h1H3, (H, 5,6) Stand. InChIKey: LCTONWCANYUPML-UHFFFAOYSA-N
Wygląd	bezbarwna ciecz
Właściwości chemiczne
Brute formula	C 3 H 4 O 3   [Izomery]
Masa cząsteczkowa	88,0621 ± 0,0036  g / mol C 40,92%, H 4,58%, O 54,5%,
pKa	2.4
Właściwości fizyczne
T ° fuzja	12  ° C
* Temperatura wrzenia	165  ° C (rozkład)
Rozpuszczalność	rozpuszczalny w etanolu i eterze
Mieszalność	miesza się z wodą
Masa objętościowa	1,27  g · cm -3 do 20  ° C
Temperatura zapłonu	82  ° C
Termochemia
C p	równanie: VSP.=(5.045)+(3.7767mi-1)×T+(-3.4222mi-4)×T2+(1,6758mi-7)×T3+(-3.3836mi-11)×T4{\ Displaystyle C_ {P} = (5,045) + (3,7767E-1) \ razy T + (- 3,4222E-4) \ razy T ^ {2} + (1,6758E-7) \ razy T ^ {3} + (-3,3836E-11) \ times T ^ {4}} Pojemność cieplna gazu w J · mol -1 · K -1 i temperatura w Kelwinach od 298 do 1500 K. Obliczone wartości: 91,4 J · mol -1 · K -1 przy 25 ° C. T (K) T (° C) C p (jotkmol×K.){\ Displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ razy K}})} C p (jotksol×K.){\ Displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ razy K}})} 298 24,85 91 368, 1,038 378 104,85 107,267 1218 418 144,85 114,323 1,298 458 184,85 120,843 1372 498 224,85 126,869 1,441 538 264,85 132,439 1,504 578 304,85 137,591 1,562 618 344,85 142,361 1,617 658 384,85 146,782 1,667 698 424,85 150 885, 1,713 738 464,85 154,699 1,757 778 504,85 158,251 1797 818 544,85 161,566 1,835 858 584,85 164 667, 1,870 899 625,85 167 646, 1,904 T (K) T (° C) C p (jotkmol×K.){\ Displaystyle ({\ tfrac {J} {kmol \ razy K}})} C p (jotksol×K.){\ Displaystyle ({\ tfrac {J} {kg \ razy K}})} 939 665,85 170,375 1,935 979 705,85 172,947 1,964 1,019 745,85 175,376 1,992 1,059 785,85 177,674 2,018 1,099 825,85 179,852 2,042 1,139 865,85 181,919 2,066 1,179 905,85 183,880 2,088 1 219, 945,85 185,739 2 109, 1,259 985,85 187,498 2 129, 1,299 1025,85 189,158 2 148, 1339 1065,85 190 717, 2 166, 1,379 1 105,85 192,169 2 182, 1,419 1 145,85 193,509 2 197, 1,459 1 185,85 194,729 2,211 1500 1 226,85 195,843 2,224
Środki ostrożności
SGH
Niebezpieczeństwo H314, P280, P301 + P330 + P331, P305 + P351 + P338, P309 + P310, H314  : Powoduje poważne oparzenia skóry i uszkodzenia oczu P280  : Nosić rękawice ochronne / odzież ochronną / ochronę oczu / ochronę twarzy. P301 + P330 + P331  : W przypadku połknięcia: wypłukać usta. NIE prowokować wymiotów. P305 + P351 + P338  : W przypadku dostania się do oczu: Ostrożnie płukać wodą przez kilka minut. Zdejmij soczewki kontaktowe, jeśli ofiara je nosi i można je łatwo zdjąć. Kontynuuj płukanie. P309 + P311  : W przypadku narażenia lub złego samopoczucia: natychmiast skontaktować się z OŚRODKIEM ZATRUĆ lub lekarzem.
WHMIS
B3, E, B3  : Temperatura zapłonu cieczy palnej = 83,8  ° C w tyglu zamkniętym Metoda Setaflash E  : Materiał silnie kwaśny żrący (obliczone pH = 1,8 dla roztworu 0,1 M) Wartość ujawnienia przy 1,0% zgodnie z kryteriami klasyfikacji
Transport
80    3265    Kod Kemlera: 80  : żrący lub wykazujący niewielki stopień korozyjności Numer UN  : 3265  : MATERIAŁ ŻRĄCY, KWASOWY, ORGANICZNY CIEKŁY, NSA Klasa: 8 Etykieta: 8  : Substancje żrące Opakowanie: Grupa pakowania III  : substancje niskiego zagrożenia.
Ekotoksykologia
DL 50	mysz, podskórnie: 3533  mg · kg -1
Związki pokrewne
Inne związki	Struktura anionu pirogronianowego
Jednostki SI i STP, chyba że określono inaczej.

Kwas pirogronowy jest związek chemiczny o wzorze CH 3 -CO-COOH. Jest to kwas 2-okso lub α- ketokwas , niosący zarówno funkcyjny kwas karboksylowy, jak i keton funkcyjny . Jego koniugatem jest anion pirogronianowy CH 3 -CO-COO -, A klucz metabolit się w styku z kilku głównych dróg metabolicznych w żywych komórkach , takich jak glikolizy , w cyklu Krebsa i glukoneogenezy i może być przekształcona w kwas tłuszczowy , alanina lub nawet etanolu po utleniającej dekarboksylacji do acetylo-koenzymu A .

Kwas pirogronowy

Kwas pirogronowy występuje w postaci bezbarwnej cieczy o zapachu zbliżonym do kwasu octowego . Jest mieszalny z wodą i rozpuszczalny w etanolu i eterze .

W laboratorium, kwas pirogronowy, można wytwarzać przez ogrzewanie mieszaniny kwasu winowego i wodorosiarczanu potasu , przez utlenianie z glikolu propylenowego z silnym utleniaczem (np Nadmanganian potasu lub podchlorynu sodu ), lub nawet przez hydrolizę 2-oxopropiononitrile , wytwarza się w reakcji od etanoil chlorku z cyjankiem potasu  :

CH 3 COCl + KCN → CH 3 COCN CH 3 COCN → CH 3 COCOOH

Biochemia pirogronianu

Opis

Jon pirogronianowy jest końcowym produktem szlaków degradacji glukozy ( glikoliza , szlak pentozofosforanowy , szlak Entner-Doudoroff ). To podłoże z fermentacji w stanie beztlenowym (fermentacja mlekowa), a cykl Krebsa pośrednio zapewnia tlenowych po Dekarboksylacja oksydacyjna przekształcenie go w acetylo-CoA .

Tworzenie pirogronianu przez glikolizę

	+ ADP + H +   ATP +   ⇌{\ displaystyle \ rightleftharpoons}
WERWA		Kwas pirogronowy
Kinaza pirogronianowa - EC 2.7.1.40

Fosfoenolopirogronian (PEP), utworzony podczas glikolizy ma fosforanową grupę z wysokim potencjałem przenoszenia - ΔG ° ' = -61,9 kJ mola -1 , najwyższa wartość zmierzoną u istot żywych - umożliwienie fosforylacji o cząsteczce od ADP do ATP przez pirogronianu kinaza . Do tej reakcji niezbędny jest kation Mg 2+ jako kofaktor .   

Los pirogronianu w anaerobiozie

Następujące reakcje zachodzą w pożywce beztlenowej , w cytoplazmie , w mięśniu , w bakteriach kwasu mlekowego (do fermentacji mlekowej , na przykład w Lactobacillus ), a nawet w drożdżach (do fermentacji alkoholowej ). Możliwe są inne fermentacje , na przykład u Enterobacteriaceae (por. Szlaki fermentacyjne Enterobacteriaceae ).

Fermentacja mlekowa

	+ NADH + H +  →  NAD + +
Kwas pirogronowy		Kwas mlekowy
Dehydrogenaza L -mleczanowa - EC 1.1.1.27

CH 3 -CHOH-COO - mleczanwytwarzany w mięśniu nie odpowiada za sztywność , wbrew powszechnemu przekonaniu, i nie ingeruje w zjawisko skurczów . Ponadto może być transportowany we krwi, a następnie w komórkach wątroby ( cykl Cory ).

Fermentacja alkoholowa

1. CH 3 -CO-COO -+ H + → CH 3 CHO+ CO 2przez dekarboksylazę pirogronianową w obecności pirofosforanu tiaminy (TPP).
2. CH 3 CHO+ NADH + H +   CH 3 CH 2 OH⇌{\ displaystyle \ rightleftharpoons}  + NAD + , przez dehydrogenazę alkoholową .

Los pirogronianu w aerobiozie

W środowisku tlenowym pirogronian jest rozkładany w mitochondriach . Wnika przez translokazę pirogronianową . Możliwe są dwie reakcje, które generują prekursory cyklu Krebsa  :

Oksydacyjna dekarboksylacja do acetylo-CoA

Ta reakcja jest katalizowana przez kompleks multienzymatyczny, kompleks dehydrogenazy pirogronianowej , obejmujący pięć koenzymów  :

• trzy koenzymy związane z apoenzymami  : TPP , liponian i FAD (są to grupy prostetyczne );

• zarówno wolne, jak i niezłożone koenzymy: NAD + i CoA .

	+ NAD + + CoA-SH  →  CO 2+ NADH + H + +
Kwas pirogronowy		Acetylo-CoA
Kompleks dehydrogenazy pirogronianowej  : dehydrogenaza pirogronianowa (E1) - EC 1.2.4.1 S-acetylotransferaza dihydrolipoamidowa (E2) - EC 2.3.1.12 dehydrogenaza dihydrolipoilowa (E3) - EC 1.8.1.4

Ta reakcja zachodzi na poziomie ściany mitochondrialnej u eukariontów i na poziomie błony u prokariotów .

NADH + H + będzie następnie ponownie utlenia się z łańcucha oddechowego synonimem mitochondrialnego łańcucha transportu elektronów, w celu wytworzenia ATP tlenowej.

Karboksylacja do szczawiooctanu

Reakcja, katalizowana w obecności biotyny przez karboksylazę pirogronianową ( syntetazę ), daje szczawiooctan  :

	+ ATP + CO 2  →  ADP + Pi +
Kwas pirogronowy		Kwas szczawiooctowy
Karboksylaza pirogronianowa - EC 6.4.1.1

Jest to poważna reakcja anaplerotyczna .

Porównawcza efektywność energetyczna

Z jednej cząsteczki glukozy , która daje dwie cząsteczki pirogronianu:

• fermentacje mają przeciętną wydajność: uwalniają tylko dwie cząsteczki ATP na cząsteczkę glukozy;

• degradacje tlenowe są znacznie bardziej opłacalne: każda cząsteczka glukozy pozwala na produkcję 14 cząsteczek ATP poprzez oksydacyjną dekarboksylację lub 6 cząsteczek ATP poprzez karboksylację, jeszcze przed degradacją acetylo-CoA w cyklu de Krebsa, który uwalnia jeszcze więcej energii.

Uwagi i odniesienia

1. obliczona masa cząsteczkowa od „  atomowych jednostek masy elementów 2007  ” na www.chem.qmul.ac.uk .
2. Wpis numeru CAS „127-17-3” do bazy danych chemikaliów GESTIS IFA (niemieckiego organu odpowiedzialnego za bezpieczeństwo i higienę pracy) ( niemiecki , angielski ), dostęp 03/08/09 (JavaScript wymagany)
3. (w) Carl L. Yaws, Podręcznik diagramów termodynamicznych , t.  1, Huston, Teksas, Gulf Pub. Współ.,1996( ISBN  0-88415-857-8 )
4. Wpis "Kwas pirogronowy" w chemicznej bazie danych GESTIS IFA (niemieckiego organu odpowiedzialnego za bezpieczeństwo i higienę pracy) ( niemiecki , angielski ), dostęp 6 stycznia 2019 r. (Wymagany JavaScript)
5. „  kwas pirogronowy  ” w bazie danych chemikaliów Reptox z CSST (Quebec organizacji odpowiedzialnej za bezpieczeństwo i higienę pracy), dostęp 24 kwietnia 2009
6. Organic Syntheses, Coll. Lot. 1, str.  475 (1941); Lot. 4, str.  63 (1925). [1]
7. Wienek, Sports Biology , s.  256, Vigot

Zobacz też

• glikoliza
• Ścieżka pentozy fosforanów
• Droga Entnera-Doudoroffa
• Cykl Krebsa
• Lista kwasów