Пировиноградная кислота систематическое название. Пировиноградная кислота и ее применение как средства для пилинга. Физические и химические свойства

Реактивы и оборудование: винная кислота (кристалл), кислый сернокислый натрий (безводный).

В ступке готовят смесь винной кислоты и кислого сернокислого натрия примерно в соотношении 3:1. Тщательно растертую смесь помещают в пробирку, которую закрывают пробкой с отводной трубкой, к которой подводят пробирку – приёмник. Смесь осторожно нагревают до плавления, и образовавшуюся пировиноградную кислоту отгоняют в пробирку – приёмник.

Осторожно! Следить, чтобы при вспенивании реакционной смеси не происходило перебрасывания и не забивалась газоотводная трубка. Перегонку заканчивают, когда в приёмнике соберется 0,5 – 1 мл жидкости. Её испытывают лакмусовой бумажкой (какой?), разбавляют двойным количеством воды и сохраняют для опыта №5.

Уравнение реакции:

Опыт 5. Получение фенилгидразона пировиноградной кислоты.

Реактивы и оборудование: пировиноградная кислота – раствор, полученный в опыте №4, фенилгидразин уксуснокислый – раствор.

К раствору пировиноградной кислоты прибавляют 1 – 1,5 мл раствора уксуснокислого фенилгидразина. Что происходит? Почему? Какие свойства пировиноградной кислоты характеризует эта реакция?

Уравнение реакции:

Опыт 6. Свойства ацетоуксусного эфира

Реактивы и оборудование: ацетоуксусный эфир, бромная вода (насыщенная), 2%-ный раствор хлорида железа (III), пробирки.

В про­бирку вносят 1-2 капли ацетоуксусного эфира и приливают 2 мл дистиллированной воды. Смесь энергично перемешивают и до­бавляют 1 каплю 2%-ного раствора хлорида железа (III). Посте­пенно развивается фиолетовое окрашивание, которое свидетель­ствует о наличии енольной группы в растворе ацетоуксусного эфира. Хлорид железа (III) образует с енольной формой окрашенное ком­плексное соединение.

При добавлении нескольких капель бромной воды раствор обес­цвечивается, так как бром присоединяется по двойной связи, и гидроксильная группа утрачивает енольный характер:

Через некоторое время раствор вновь окрашивается в фиолето­вый цвет, так как связывание енольной формы нарушает динами­ческое равновесие, и часть оставшейся кетонной формы ацетоуксусного эфира переходит в енольную, образующую окрашенный комплекс с ионами Fe 3+ . При повторном добавлении бромной воды снова наблюдают обесцвечивание раствора с пос­ледующим возобновлением фиолетовой окраски. Этот процесс может продолжаться до полного замещения подвижных атомов водорода на бром, т.е. до получения дибромацетоуксусного эфи­ра, не способного к таутомерным превращениям.

Объясните, в каких случаях возможна кето-енольная таутомерия.

Опыт 7. Взаимодействие бензойной, коричной и салициловой кислот с бромной водой

Реактивы и оборудование: насыщенные растворы бензойной, ко­ричной и салициловой кислот, бромная вода (насыщенная); пипетки, пробирки.

В три пробирки наливают по 1-2 мл насыщенных растворов бензойной, коричной и салициловой кислот. В каждую пробирку добавляют по несколько капель насыщенной бромной воды. В про­бирке с бензойной кислотой бромная вода не обесцвечивается, коричная и салициловая кислоты обесцвечивают бром­ную воду:

Опишите механизмы данных реакций. Объясните, почему бен­зойная кислота не взаимодействует с бромом при данных условиях.

29 Октябрь 2016

Пировиноградная кислота (формула С 3 Н 4 O 3) - ?-кетопропионовая кислота. Бесцветная жидкость с запахом уксусной кислоты; растворима в воде, спирте и эфире. Используется обычно в виде солей - пируватов. Пировиноградная кислота содержится во всех тканях и органах и, являясь связующим звеном обмена углеводов, жиров и белков, играет важную роль в обмене веществ. Концентрация пировиноградной кислоты в тканях изменяется при болезнях печени, некоторых формах нефрита, раке, авитаминозах, особенно при недостатке витамина В1. Нарушение обмена пировиноградной кислоты приводит к ацетонурии (см.).
См. также Окисление биологическое.

Пировиноградная кислота (acidum pyroracemicum) - ?-кетопропионовая кислота. Существует в двух таутомерных формах - кетонной и енольной: CH 3 COCOOH>CH 2 >COHCOOH. Кетоформа (см. Кетокислоты) более стабильна. Пировиноградная кислота - бесцветная жидкость, пахнущая уксусной кислотой, d 15 4 =1,267, t°пл 13,6°, t°кип165° (при 760 мм частично разлагается). Растворима в воде, спирте и эфире. Азотной кислотой окисляется в щавелевую, а хромовым ангидридом - в уксусную кислоту. Как кетон П. к. дает гидразон, семигидразон, оксимы, а как кислота образует сложные эфиры, амиды и соли - пируваты. Используется чаще всего в виде пируватов.
П. к. получают перегонкой винной или виноградной кислот с применением водоотнимающих средств. Ее определение основано на реакциях с нитропруссидом, салициловым альдегидом, 2,4-динитрофенилгидразином, продукты которых окрашены.
Пировиноградная кислота содержится во всех тканях и органах. В крови человека в норме находится 1 мг%, а в моче 2 мг%. П. к. играет важную роль в обмене веществ, являясь связующим звеном обмена углеводов, жиров и белков. В организме П. к. образуется в результате анаэробного распада углеводов (см. Гликолиз). В дальнейшем, под действием пируватдегидрогеназы П. к. превращается в ацетил-КоА, который используется при синтезе жирных кислот, ацетилхолина, а также может передать свой ацил на щавелевоуксусную кислоту для дальнейшего окисления до CO 2 и H 2 O (см. Окисление биологическое). П. к. также участвует в реакциях переаминирования и гликогенолиза.
Концентрация П. к. в тканях изменяется при самых различных заболеваниях: болезнях печени, некоторых формах нефрита, авитаминозах, цереброспинальных травмах, раке и т. д.
Нарушение обмена П. к. приводит к ацетонурии.
В фармакологии пировиноградную кислоту используют для приготовления цинхофена.

Источник – http://www.medical-enc.ru/15/pyruvic-acid.shtml

На ту же тему

2016-10-29

Медицина – это отдельная и очень важная сфера деятельности человека, которая направлена на изучение различных процессов в организме человека, лечение и предотвращение различных заболеваний. Медицина исследует как старые, так и новые заболевания, разрабатывает все новые еметоды лечения, лекарства и процедуры.

Она всегда занимала наивысшее место в жизни человека, еще с давних времен. С той лишь разницей, что древние медики основывались или на личных небольших знаниях или на собственной интуиции при лечении болезней, а современные медики основываются на достижениях и новых изобретениях.

Хотя за многовековую историю медицины уже было сделано немало открытий, найдены методы лечения болезней, которые ранее считались неизлечимыми, развивается все – находятся новые методы лечения, болезни прогрессируют и так до бесконечности. Сколько бы человечество не открыло новых лекарств, сколько бы ни придумало способов по лечению одной и той же болезни, никто не может дать гарантию, что через несколько лет мы не увидим эту же болезнь, но в совершенно другой, новой форме. Поэтому у человечества всегда будет к чему стремиться и деятельность, которую можно все больше усовершенствовать.

Медицина помогает людям излечиваться от повседневных болезней, помогает в профилактике с различными инфекциями, но она так же не может быть всесильной. Остается еще довольно много различных неизведанных болезней, неточных диагнозов, неправильных подходов к излечению болезни. Медицина не может на 100 % обеспечить надежную защиту и помощь людям. Но дело не только в недостаточно изведанных болезнях. В последнее время появляется множество альтернативных методов оздоровления, термины коррекция чакр, восстановление энергетического баланса, уже не вызывают удивления. Такая человеческая способность как ясновидение, также может быть использована для диагностики, предсказания хода развития тех или иных болезней, осложнений.

Пример билета проверочного контроля

Выберите номер правильного ответа:

^ 1. Гликолиз - это ферментативный процесс расщепления глюкозы:

1) аэробного апотомического

2) анаэробного апотомического

3) аэробного дихотомического

4) анаэробного дихотомическог

2. Приведите пример реакции субстратного фосфорилирования

в процессе гликолиза.

^ Биологическая роль пировиноградной кислоты Пировиноградная кислота (ПВК) образуется в организме при метаболических превращениях углеводов, белков и липидов. Она образуется в тканях в процессе окисления глюкозы, распада гликогена, окисления глицерина, ряда аминокислот и молочной кислоты.

ПВК является ключевым метаболитом анаэробного и аэробного окисления глюкозы. В процессе гликолиза ПВК восстанавливается до молочной кислоты - конечного продукта анаэробного обмена; в аэробных условиях ПВК подвергается окислительному декарбоксилированию с образованием ацетил-коА, который подвергается дальнейшему окислению в цикле трикарбоновых кислот или используется для синтеза липидов и аминокислот. ПВК является основным субстратом глюконеогенеза.

^ Значение определения концентрации ПВК в крови и моче в санитарно-химических и клинических исследованиях.

Повышение концентрации ПВК в крови и моче наблюдается при гиповитаминозе В 1 , при воздействии на организм промышленных ядов, блокирующих SH-группы тиоловых ферментов, паренхиматозных заболеваниях печени, тяжелой сердечной недостаточности, гипоксических состояниях, острых инфекционных заболеваниях, инсулинзависимом сахарном диабете, диабетическом кетоацидозе, гепато-церебральной дистрофии, акродинии, мышечной дистрофии и др. заболеваниях. Наиболее резкое повышение ПВК в крови отмечается при интенсивной мышечной работе и гиповитаминозе В 1 .

Одной из причин накопления ПВК является торможение процесса ее окислительного декарбоксилирования в митохондриях клеток.

Витамин В 1 входит в состав кофермента тиаминдифосфата, который является простетической группой первого фермента пируватдегидрогеназной системы – пируватдегидрогеназы. При недостаточности этого витамина, а также при нарушении его обмена наблюдается снижение интенсивности окислительного декарбоксилирования ПВК. Введение пациенту препарата витамина В 1 или тиаминдифосфата с фармакопейным названием кокарбокси-

лаза – наоборот, стимулирует процесс аэробного метаболизма пиру-

вата и повышает энергообеспечение клеток.

В состав пируватдегидрогеназной системы входят тиоловые ферменты – дегидрогеназы (пируватдегидрогеназа и дигидролипо-

илдегидрогеназа) и коферменты, содержащие SH-группы (липоевая кислота и HS-коА), поэтому пируватдегидрогеназная система блоки-

руется тиоловыми ядами: солями тяжелых металлов, окислителями, алкилирующими агентами.

Пируватдегидрогеназная система работает только в аэробных условиях, поэтому ПВК накапливается в тканях и при гипоксии.

^ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПВК

Существуют несколько методов количественного определения пировиноградной кислоты в тканях и биологических жидкостях.

1. 
   Определение ПВК в крови колориметрическим методом.

^ Принцип метода см. в разделе «Лабораторная работа».

При анализе используют 0,2 мл крови из пальца.

Нормальные значения: 0,03 – 0,10 ммоль/л.

2. Энзиматический метод определения ПВК в крови (и в тканях экспериментальных животных).

^ Принцип метода. В присутствии фермента лактатдегидрогеназы пируват восстанавливается до лактата в реакции:

С=О + НАДН + Н + ^ à CH-ОН + HAД +

пируват лактат

Количество используемого в реакции пирувата эквивалентно количеству восстановленного кофермента НАДН + Н + , убыль которого регистрируют спектрофотометрически при длине волны l=340 нм.

В клинике для анализа используют 1 мл венозной крови.

Нормальные значения: 0.05-0.114 ммоль/л

Лабораторная работа № 8
^

Определение пировиноградной кислоты в моче колориметрическим методом

Принцип метода. Пировиноградная кислота взаимодействует с 2,4-динитрофенилгидразином с образованием гидразона, который в щелочной среде приобретает красно-коричневую окраску, интенсивность которой прямо пропорциональна концентрации ПВК.

^ Уравнение реакции .

ПВК 2,4-динитрофенилгидразин 2,4 –динитрофенил

фенилгидразон ПВК

Реактив

ы и оборудование.

1. 
   2,4-Динитрофенилгидразин (2,4-ДНФГ), 0.1% раствор в 2н HCl.
2. 
   Гидроксид калия (КОН), 2,5% раствор в этиловом спирте.
3. 
   Пробирки с пробками, пипетки.
4. 
   Фотоэлектроколориметр.
5. 
   Калибровочный график.

Ход работы.

К 1 мл разведенной в 4 раза мочи добавляют 0,5 мл 0,1% раствора 2,4-динитрофенилгидразина (2,4-ДНФГ). Параллельно готовят контрольную пробу, содержащую 1 мл дистиллированной воды вместо мочи; все остальные реактивы добавляют в том же количестве, что и в опытную пробу. К контрольной и опытной пробе через 5 минут добавляют 3 мл 2,5% спиртового раствора гидроксида калия и перемешивают. Через 10 минут пробы фотометрируют, используя зеленый светофильтр (l=560 нм) и кюветы с рабочим расстоянием 10 мм, против контроля.

Расчет .

Калибровочный график зависимости оптической плотности окрашенного раствора гидразона от концентрации ПВК в пробе D=f(C) строят предварительно, используя стандартный раствор пирувата натрия. Полученное по графику количество ПВК в мkг (Х) подставляют в формулу

С=Х*4*1500/1000,
где Х - содержание ПВК в исследуемой пробе, определенное по калибровочному графику, мкг/мл;

4 – множитель для определения содержания ПВК в 1 мл неразведенной мочи;

1500 – средний суточный объем мочи, мл;

1000 – коэффициент для перевода мкг в мг.

Сравните полученные результаты с нормой: за сутки с мочой должно выделяться 10-25 мг ПВК . Укажите возможные причины повышенного содержания ПВК в моче.

^ Вывод

Тестовый контроль по теме « Дихотомическое расщепление глюкозы. Глюконеогенез. Обмен пировиноградной кислоты.»
Тест 1

Выберите правильный ответ

^ Гликолиз - это ферментативный процесс расщепления глюкозы:

а) до СО 2 и Н 2 О

б) анаэробного апотомического

в) аэробного дихотомического

г) анаэробного дихотомического

д) аэробного апотомического

Выберите правильный ответ

^ Конечным продуктом гликолиза является:

а) молочная кислота

б) пировиноградная кислота

в) две триозы: глицеральдегид-3-фосфат, диоксиацетонфосфат

г) ацетил-коА

д) лимонная кислота

Выберите правильный ответ

Реакция, определяющая скорость гликолиза:

а) гексокиназная

б) альдолазная

в) глицеральдегидфосфатдегидрогеназная

г) лактатдегидрогеназная

д) фосфофруктокиназная
Тест 4

^ Пировиноградная кислота в клетках может:

а) подвергаться окислительному декарбоксилированию в аэробных условиях до ацетил-коА

б) восстанавливаться в анаэробных условиях до лактата

в) превращаться в аланин в реакции трансаминирования

г) являться субстратом глюконеогенеза

д) являться конечным продуктом глюконеогенеза
Тест 5

^ Реакции гликолиза,являющиеся необратимыми:

а) лактатдегидрогеназная

б) пируваткиназная

в) альдолазная

г) фосфофруктокиназная

д) гексокиназная

Выберите все правильные ответы

^ Ферменты глюконеогенеза, являющиеся ключевыми:

а) фруктозо - 1,6 - дифосфатаза

б) пируватдегидрогеназа

в) пируваткарбоксилаза

г) глюкозо – 6 - фосфатаза

д) фосфоенолпируваткарбоксикиназа

Выберите правильный ответ

^ Субстратное фосфорилирование - это:

а) фосфорилирование глюкозы с участием АТФ

б) фосфорилирование фруктозо-6-фосфата с участием АТФ

в) образование двух фосфотриоз в альдлланой реакции

г) синтез АТФ (ГТФ и др.) с использованием энергии макроэргичес-

ких связей субстратов

д) синтез АТФ в дыхательной цепи
Тест 8

Выберите правильный ответ

^ Инсулин регулирует процесс глюконеогенеза:

а) индуцируя синтез глюкокиназы

б) индуцируя синтез ключевых ферментов процесса глюконеогенеза

в) вызывает репрессию синтеза фруктозо - 1,6 - дифосфатазы, глюкозо – 6 –фосфатазы, фосфоенолпируваткарбоксикиназы

г) индуцируя синтез ацетил-коА-карбоксилазы

д) подавляя активность глюкокиназы
Тест 9

Выберите все правильные ответы

^ Условия протекания окислительного декарбоксилирования пирувата:

а) целостность митохондриальных мембран

б) достаточная концентрация ацетил-коА, АТФ и восстановленных коферментов

в) отсутствие воздействия тиоловых ядов

г) достаточное количество витамина В1

д) наличие кислорода в клетке
Тест 10

Выберите все правильные ответы

^ Окислительное декарбоксилирование пирувата завершается образованием:

а) лактата

б) ацетил-коА

в) восстановленного кофермента НАДН+Н +

г) оксалоацетата

д) углекислого газа

Установите строгое соответствие

(один вопрос - один ответ)

Пировиноградная кислота (ПВК, пируват) является продуктом окисления глюкозы и некоторых аминокислот. Ее судьба различна в зависимости от доступности кислорода в клетке. В анаэробных условиях она восстанавливается до молочной кислоты . В аэробных условиях пируват симпортом с ионами Н + , движущимися по протонному градиенту, проникает в митохондрии. Здесь происходит его превращение до уксусной кислоты , переносчиком которой служит коэнзим А.

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:

• Пируватдегидрогеназа (Е 1 , ПВК-дегидрогеназа), ее коферментом является тиаминдифосфат (ТДФ), катализирует 1-ю реакцию.
• Дигидролипоат-ацетилтрансфераза (Е 2), ее коферментом является липоевая кислота , катализирует 2-ю и 3-ю реакции.
• Дигидролипоат-дегидрогеназа (Е 3), кофермент – ФАД , катализирует 4-ю и 5-ю реакции.

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, Е 1), окислению пирувата до ацетила и переносу ацетила на коэнзим А (катализируется дигидролипоамид-ацетилтрансферазой, Е 2).

Реакции синтеза ацетил-SКоА

Оставшиеся 2 реакции необходимы для возвращения липоевой кислоты и ФАД в окисленное состояние (катализируются дигидролипоат-дегидрогеназой, Е 3). При этом образуется НАДН.

Реакции образования НАДН

Регуляция пируватдегидрогеназного комплекса

Регулируемым ферментом ПВК-дегидрогеназного комплекса является первый фермент – пируватдегидрогеназа (Е 1). Два вспомогательных фермента – киназа и фосфатаза обеспечивают регуляцию активности пируватдегидрогеназы путем ее фосфорилирования и дефосфорилирования .

Вспомогательный фермент киназа активируется при избытке конечного продукта биологического окисления АТФ и продуктов ПВК-дегидрогеназного комплекса – НАДН и ацетил-S-КоА . Активная киназа фосфорилирует пируватдегидрогеназу, инактивируя ее, в результате первая реакция процесса останавливается.

Фермент фосфатаза , активируясь ионами кальция или инсулином , отщепляет фосфат и активирует пируватдегидрогеназу.

Регуляция активности пируватдегидрогеназы

Таким образом, работа пируватдегидрогеназы подавляется при избытке в митохондрии (в клетке) АТФ и НАДН , что позволяет снизить окисление пирувата и, следовательно, глюкозы в случае когда энергии достаточно.

Номенклатура

Рациональная . Альдегидо и кетокислоты можно рассматривать как производные соответствующих жирных кислот при замещении атома Н и радикале R на ацил . Ацилкарбоновая кислота.

Систематическая . Называются как карбоновая кислота с добавлением приставки оксо- и указанием номера атома углерода. (Оксогрупа = С = О ).

Оксокислоты подразделяют на классы по признаку взаимного расположения функциональных групп, разделяя на a-, b- ,g-оксокислоты.

Общая формула

Гомологический ряд начинается с глиоксиловой кислоты – (тривиальное название):

Следующая в ряду – формилуксусная кислота. В свободном состоянии неизвестна:

3-оксопропановая кислота

Для альдегидокислот характерны все свойства альдегидов:

1) присоединение синильной кислоты НCN

2) присоединение бисульфита натрия NaSO 3 H

3) замещения карбонильного кислорода в реакции с гидроксиламином Н 2 N – ОН

4) с аммиачным раствором окиси серебра – реакция серебряного зеркала

по карбоксильной группе:

1) образование солей

2) образование сложных эфиров

Первой в гомологическом ряду a-кетокислот является пировиноградная кислота:

Ацетилмуравьиная кислота

2-оксопропановая кислота

t пл = 14 о С, t кип = 165 о С

Промежуточный продукт при молочнокислом и спиртовом брожении углеводов.

Впервые выделена при пиролизе виноградной кислоты.

Соли – пируваты.

a-кетокислоты гораздо сильнее тех карбоновых кислот, из которых их можно образовать

a-оксокислоты - самые сильные из карбоновых кислот.

С* - ассиметрический атом углерода, он связан с четырьми различными группами.

НАД – никотинамидаадениндинуклеотид – никотинамидный кофермент

HSCoA – кофермент А, коэнзим А, пантетеинадениннуклеотиддифосфат. Содержится в растительных и животных тканях и в микроорганизмах. Акцептор и переносчик кислотных остатков при биохимическом окислительном декарбоксилировании кетокислот и др.

Ацетомуравьиная к-та сильнее уксусной кислоты, способна к енолизации:

Декарбоксилирование – общее свойство карбокислот:

in vivo:

Ацетоуксусная кислота образуется в процессе метаболизма высших жирных кислот, при окислении b-окси масляной кислоты, накапливаетсяу диабетиков.

Наибольший интерес представляет ацетоуксусный эфир (этиловый эфир ацетоуксусной кислоты), который является смесью двух взаимнопревращающихся изомеров: таутомерные превращения:

Положение равновесия зависит от температуры, природы растворителя, условий кислотного и основного катализа:

1) Энергетически более выгодна кето-форма. При перегонке из кварцевой посуды в отсутствие щелочи отгоняется более низкокипящая енольная форма, которая при стоянии постепенно переходит в равновесную смесь (содержание енольной формы менее 10%).

2) Вымораживанием, т.е. при охлаждении жидким воздухом раствора ацетауксусного эфира в петролейном эфире выкристаллизлвывается кето-форма с T пл = - 39 о С. Но при комнатной температур она вновь переходит в равновесную смесь.

3) влияние рН среды.

а) щелочная