Pyruvat (pyruvinsyre) – central metabolit i glykolyse og energiomsætning

Pyruvat: central metabolit i glykolyse — nøglen til cellulær energi, glukoneogenese, fedtsyresyntese og fermentering. Få indsigt i pyruvats rolle i energiomsætning.

Pyruvinsyre (ofte omtalt som pyruvat i sin ioniserede form) er den enkleste af ketosyrerne, og har både en carboxylsyre og en ketonfunktionel gruppe. Pyruvat, den konjugerede base, er en vigtig del af flere kemiske metaboliske reaktioner. Pyruvat er en vigtig kemisk forbindelse i biokemien og fungerer som et centralt knudepunkt i cellens energiomsætning.

Struktur og grundlæggende egenskaber

Den kemiske formel for pyruvinsyre er CH3COCOOH (pyruvinsyre) og for pyruvationen CH3COCOO−. Pyruvinsyre er i vandig opløsning fortrinsvis til stede som pyruvat ved fysiologisk pH. Molekylet kan undergå keto–enol-tautomerisering, og den carboxylsyriske pKa ligger omkring 2,5.

Dannelsen af pyruvat

Pyruvat dannes primært ved glykolyse, hvor et glucosemolekyle nedbrydes til to molekyler pyruvat. Denne proces frigiver netto ATP og reducerer NAD+ til NADH, og er derfor en vigtig kilde til hurtig energi i både dyr, planter og mikroorganismer.

Central rolle i videre metabolisme

Efter dannelsen kan pyruvat følge flere forskellige veje afhængig af celletypen og ilttilgængeligheden:

• Aerob respiration: I nærvær af ilt transporteres pyruvat ind i mitokondrierne og omdannes af pyruvatdehydrogenase-komplekset til acetyl-CoA (plus CO2 og NADH). Acetyl-CoA går herefter ind i citronsyrecyklussen, når der er ilt til stede (aerob respiration), hvor yderligere ATP skabes via oxidativ fosforylering.
• Anaerob metabolisme / fermentering: Når ilt mangler, omdannes pyruvat til laktat, når der mangler ilt (fermentering) ved hjælp af laktatdehydrogenase. Hos visse mikroorganismer kan pyruvat i stedet omdannes til ethanol (gennem pyruvatdecarboxylase og alkoholdehydrogenase).
• Glukoneogenese og anabolisme: Pyruvat kan bruges til at lave nye kulhydrater (f.eks. glukose) via glukoneogenese — blandt andet ved karboxylering til oxaloacetat via pyruvatcarboxylase. Det kan også omdannes til fedtsyrer gennem dannelse af acetyl-CoA og efterfølgende lipidbiosyntese.
• Aminosyresyntese: Pyruvat kan transamineres til aminosyren alanin via alanin-aminotransferase (ALT), hvilket også spiller en rolle i bl.a. Cori-cyklus mellem muskel og lever.

Cellulær lokalisering og transport

Hos eukaryote celler dannes pyruvat i cytosolen under glykolyse. For at deltage i mitokondrielle reaktioner (f.eks. dannelse af acetyl-CoA) må pyruvat transporteres ind i mitokondriets matrix gennem specifikke transportører i den indre mitokondrielle membran.

Biologisk og klinisk betydning

Pyruvat er afgørende for energibalance og metabolisk fleksibilitet. Forstyrrelser i pyruvatmetabolismen kan føre til sygdom: f.eks. kan pyruvatdehydrogenase-mangel give ophobning af pyruvat og laktat og føre til metabolisk laktacidos samt neurologiske symptomer. Laktatakkumulering ses også ved intensivt arbejde i muskler eller ved kredsløbssvigt, hvor ilttilgængeligheden er begrænset.

Pyruvat bruges desuden i forskning og industri—både som substrat i mikrobiel fermentering og som biomarkør i metaboliske studier.

Sammenfattende: Pyruvat er et nøglemetabolit, der forbinder kulhydratnedbrydning med både energiproduktion (via acetyl-CoA og citronsyrecyklussen) og forskellige anabolske veje (glukoneogenese, fedtsyresyntese, aminosyresyntese), samt anaerobe fermenteringsprocesser.

Spørgsmål og svar

Q: Hvad er pyrubrinsyre?

Spørgsmål: Hvordan kan pyrubrinsyre fremstilles?

Spørgsmål: Hvad er nogle anvendelsesmuligheder for pyrubrinsyre?

Spørgsmål: Hvordan hænger glukoneogenese sammen med pyruvat?

Spørgsmål: Hvordan hænger fedtsyrer sammen med pyruvat?

Søg efter bogstav