पाइरूवेट: गुण, संश्लेषण, जैविक भूमिका, अनुप्रयोग - रसायन विज्ञान - 2025

पाइरूवेट या पाइरुविक अम्ल सरल ketoacid है। इसमें तीन कार्बन का एक अणु है जो कि कैरोन कार्बन से सटे कार्बोक्सिल समूह के साथ है। यह यौगिक ग्लाइकोलाइसिस का अंतिम उत्पाद है और कई चयापचय प्रक्रियाओं के विकास के लिए एक चौराहे का गठन करता है।

ग्लाइकोलाइसिस एक चयापचय मार्ग है जो ग्लूकोज को तोड़ता है। इसमें दस चरण होते हैं, जिसमें ग्लूकोज का एक अणु पायरुवेट के दो अणुओं में बदल जाता है, जिसमें एटीपी के दो अणुओं की शुद्ध पीढ़ी होती है।

पाइरुविक एसिड अणु का कंकाल। स्रोत: लुकास मिज़ोच

ग्लाइकोलिसिस के पहले पांच चरणों में फॉस्फेट शर्करा के उत्पादन के लिए दो एटीपी अणुओं की खपत होती है: ग्लूकोज -6-फॉस्फेट और फ्रुक्टोज-1,6-बिसफॉस्फेट। ग्लाइकोलाइसिस की अंतिम पांच प्रतिक्रियाओं में ऊर्जा और चार एटीपी अणु उत्पन्न होते हैं।

पाइरुविक अम्ल फॉस्फीनोलेफ्रुविक एसिड या फॉस्फेनोलेफ्रुवेट से उत्पन्न होता है, जो एंजाइम पाइरूवेट किनेज द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया में होता है; एक एंजाइम जिसे Mg ²⁺ और K ^{+ की} आवश्यकता होती है । प्रतिक्रिया के दौरान, एटीपी अणु का उत्पादन होता है।

उत्पादित पाइरुविक एसिड का उपयोग विभिन्न जैव रासायनिक घटनाओं में किया जा सकता है; इस पर निर्भर करता है कि क्या ग्लाइकोलाइसिस एरोबिक स्थितियों के तहत किया गया है, या अवायवीय स्थितियों के तहत।

एरोबिक स्थितियों में, पाइरुविक एसिड को एसिटाइलकोए में बदल दिया जाता है, और इसे क्रेब्स चक्र या ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड में शामिल किया जाता है। ग्लूकोज इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसपोर्ट चेन के दौरान परिवर्तित होता है, एक प्रक्रिया जो ग्लाइकोलाइसिस के बाद होती है, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में।

एनारोबिक स्थितियों के तहत, पाइरूविक एसिड एंजाइम लैक्टिक डिहाइड्रोजनेज की कार्रवाई से लैक्टेट में बदल जाता है। यह उच्च जीवों में होता है, जिसमें दूध में स्तनधारी और बैक्टीरिया शामिल हैं।

हालांकि, एंजाइम एंजाइम पाइरूवेट डेकारबोक्सिलेस की कार्रवाई से एसिटाल्डिहाइड में खमीर किण्वित करता है। एसिटालडिहाइड बाद में इथेनॉल में बदल जाता है।

गुण

आण्विक सूत्र

सी ₃ एच ₄ ओ ₃

रासायनिक नाम

-पाइरुविक तेजाब, -पीरोसेमिक एसिड और

-2-ऑक्सोप्रोपेनिक (IUPAC नाम)।

अणु भार

88.062 ग्राम / मोल।

भौतिक वर्णन

रंगहीन तरल, जो रंग में पीला या एम्बर भी हो सकता है।

गंध

एसिटिक एसिड के समान तीखी गंध।

क्वथनांक

54 ° से।

गलनांक

13.8 ° से।

घनत्व

20 डिग्री सेल्सियस पर 1.272 ग्राम / सेमी ³ ।

जल में घुलनशीलता

20 डिग्री सेल्सियस पर 10 ⁶ मिलीग्राम / एल; या जो समान है, वह 11.36 M की दाढ़ सांद्रता के साथ एक समाधान उत्पन्न करता है।

वाष्प दबाव

129 मिमीएचजी।

ऑक्टेनॉल / जल विभाजन गुणांक

लॉग पी = -0.5

पेट की गैस

25KC पर pKa = 2.45

अपवर्तक सूचकांक

η20 डी = 1.428

भंडारण तापमान

2 - 8 - सी

पीएच

20 /C पर 90 ग्राम / एल पानी की एकाग्रता पर 1.2।

स्थिरता

स्थिर, लेकिन दहनशील। मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों और मजबूत ठिकानों के साथ असंगत। यह भंडारण के दौरान बहुलकीकरण और विघटित करता है यदि कंटेनर हवा और प्रकाश से इसकी रक्षा नहीं करता है।

स्वाद की दहलीज

शाम 5 बजे।

संश्लेषण

यह पिघले हुए पोटेशियम बिसल्फेट (KHSO ₄) के साथ टार्टरिक एसिड को गर्म करके, 210 ° C - 220 ° C के तापमान पर तैयार किया जाता है। प्रतिक्रिया उत्पाद को कम दबाव के तहत भिन्नात्मक आसवन द्वारा शुद्ध किया जाता है।

थायमिन ऑक्सोट्रोफिक यीस्ट ग्लिसरॉल और प्रोपियोनिक एसिड में विकसित होने पर पाइरुविक एसिड को संश्लेषित करने में सक्षम हैं। पाइरुविक एसिड में ग्लिसरॉल से 71% उपज होती है।

पाइरुविक एसिड प्रोपलीन ग्लाइकोल के ऑक्सीकरण द्वारा पोटेशियम परमैंगनेट जैसे ऑक्सीडेंट के साथ भी निर्मित होता है।

जैविक भूमिका

स्थल

पाइरुविक एसिड एक आवश्यक पोषक तत्व नहीं है, क्योंकि यह सभी जीवित जीवों में उत्पन्न होता है; उदाहरण के लिए, एक लाल सेब में इस यौगिक का 450 मिलीग्राम होता है, जो विभिन्न चयापचय प्रक्रियाओं के विकास के लिए एक चौराहे का गठन करता है।

जब यह ग्लाइकोलाइसिस के दौरान बनता है, तो इसके कई गंतव्य हो सकते हैं: क्रेब्स चक्र में उपयोग होने के लिए एसिटाइलकोए बनना; लैक्टिक एसिड में बदलना; या अमीनो एसिड में।

इसके अलावा, पाइरुविक एसिड को एसिटाइलकोए में परिवर्तित करने की आवश्यकता के बिना, एप्रेलोटिक मार्ग के माध्यम से क्रेब्स चक्र में शामिल किया जा सकता है।

एसिटिलोका में रूपांतरण

पाइरुविक अम्ल के रूपांतरण में पाइरुविक अम्ल के एसिटाइलकोए के डिकार्बोक्साइलेशन होता है, और शेष एसिटाइल समूह कोएन्ज़ाइम के साथ मिलकर एसिटाइलकोआ बनता है। यह एंजाइम पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज द्वारा उत्प्रेरित एक जटिल प्रक्रिया है।

यह एंजाइम एसिटाइलकोआ के संश्लेषण को उत्प्रेरित करने के लिए दो अन्य एंजाइमों के साथ एक जटिल बनाता है: डायहाइड्रोलिपोमीडैम ट्रांससिटाइलस और डायहाइड्रोलिपोएमाइड डीहाइड्रोजनेज। इसके अलावा, पांच कोएंजाइम संश्लेषण में भाग लेते हैं: थायमिन पाइरोफॉस्फेट, लिपोइक एसिड, एफएडीएच ₂, एनएडीएच और सीओए।

विटामिन बी ₁ (थायमिन) की कमी के मामलों में, तंत्रिका संरचनाओं में पाइरुविक एसिड जमा होता है। पाइरुविक एसिड से उत्पन्न एसिटाइलकोए के अलावा, अमीनो एसिड के चयापचय से और फैटी एसिड के and-ऑक्सीकरण से क्रेब्स चक्र में उपयोग किया जाता है।

दो-कार्बन एसिटाइल सीओए चार-कार्बन ऑक्सालेट के साथ मिलकर छह-कार्बन साइट्रेट बनाते हैं। इस घटना के बाद प्रतिक्रियाओं का एक क्रम होता है, जिसे एक साथ क्रेब्स चक्र या ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र कहा जाता है।

क्रेब्स चक्र

क्रेब्स चक्र में, कोएंजाइम एनएडीएच और एफएडीएच _{2 का उत्पादन किया जाता है}, जो कि साइटोक्रोमेस नामक प्रोटीन से जुड़ी प्रतिक्रियाओं के एक क्रम में उपयोग किया जाता है। प्रतिक्रियाओं के इस सेट को इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसपोर्ट चेन कहा जाता है।

इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला को ऑक्सीडेटिव फास्फोरिलीकरण से जोड़ा जाता है, एक चयापचय गतिविधि जिसमें एटीपी का उत्पादन होता है। ग्लाइकोलिसिस, इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला और ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन के माध्यम से मेटाबोलाइज़ किए गए प्रत्येक ग्लूकोज अणु के लिए, कुल 36 एटीपी अणु उत्पन्न होते हैं।

ऑक्सालोसेटेट में रूपांतरण

पाइरुविक एसिड, एक एनाप्लरोटिक प्रतिक्रिया में, ऑक्सालोसेटेट को कार्बोक्जाइलेट किया जाता है, क्रेब्स चक्र में शामिल होता है। एनाक्लोरोटिक प्रतिक्रियाओं से चयापचय चक्र के घटकों की आपूर्ति होती है, जिससे उनकी थकावट को रोका जा सकता है। पाइरुविक एसिड का ऑक्सालोसेटेट में रूपांतरण एटीपी पर निर्भर है।

यह anaplerotic प्रतिक्रिया मुख्य रूप से जानवरों के जिगर में होती है। पाइरुविक एसिड को क्रेब्स चक्र में भी शामिल किया गया है, जो कि malad में परिवर्तित होकर, एक एनालेरॉइड के रूप में NADPH का उपयोग करते हुए मैलिक एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित एनाक्लोरोटिक प्रतिक्रिया में होता है।

एलनिन में रूपांतरण

भुखमरी की स्थिति में पाइरुविक एसिड मांसपेशियों में ग्लूटामिक एसिड से एक एमिनो समूह को शामिल करने से गुजरता है, इस प्रकार एमिनो एसिड एलेन में बदल जाता है। यह प्रतिक्रिया एंजाइम एलेनिन एमिनोट्रांस्फरेज द्वारा उत्प्रेरित होती है।

अलैनिन रक्त में गुजरता है और यकृत में रिवर्स प्रक्रिया होती है, अलैनिन को पाइरुविक एसिड में बदल देता है, और यह बदले में ग्लूकोज का उत्पादन करता है। घटनाओं के इस क्रम को काहिल चक्र कहा जाता है।

लैक्टेट में रूपांतरण

ग्लाइकोलाइसिस की उच्च दर वाली एरोबिक कोशिकाओं में, संश्लेषित NADH अणुओं को माइटोकॉन्ड्रियल ऑक्सीकरण में NAD अणुओं में पर्याप्त रूप से परिवर्तित नहीं किया जाता है। इसलिए, इस मामले में, अवायवीय कोशिकाओं के रूप में, लैक्टेट के लिए पाइरूविक एसिड की कमी होती है।

ऊपर बताया गया है कि गहन अभ्यास के दौरान क्या होता है, जिसके दौरान ग्लाइकोलाइसिस और एनएडीएच का उत्पादन सक्रिय होता है, जहां इस एनएडीएच का उपयोग पाइरुविक एसिड को लैक्टिक एसिड की कमी में किया जाता है। इसके परिणामस्वरूप मांसपेशियों में लैक्टिक एसिड का निर्माण होता है और इसलिए दर्द होता है।

यह यूकेरियोटिक कोशिकाओं में भी होता है, जैसे कि लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया; इस तरह के लैक्टोबैसिलस का मामला है। पाइरुविक एसिड का लैक्टिक एसिड में रूपांतरण लैक्टिक डिहाइड्रोजनेज एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होता है जो एनएडीएच को कोएंजाइम के रूप में उपयोग करता है।

मादक किण्वन

अन्य स्थानों के बीच पाइरुविक एसिड, मादक किण्वन से गुजरता है। पहले चरण में, पाइरुविक एसिड एसिटाल्डिहाइड यौगिक को जन्म देता है, जो डीकार्बाक्सिलेशन से गुजरता है। यह प्रतिक्रिया एंजाइम पाइरूवेट डेकारबॉक्साइलेज द्वारा उत्प्रेरित होती है।

बाद में, एसिटालडिहाइड इथेनॉल में बदल जाता है, एक प्रतिक्रिया में मादक डिहाइड्रोजनेज एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होता है जो एनएडीएच को कोएंजाइम के रूप में उपयोग करता है।

एंटीऑक्सिडेंट फ़ंक्शन

पाइरुविक एसिड में एक एंटीऑक्सिडेंट फ़ंक्शन होता है, इस प्रकार हाइड्रोजन पेरोक्साइड और लिपिड पेरोक्साइड जैसे प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों को समाप्त करता है। पाइरुविक एसिड के सुपरस्पेशियोलॉजिकल स्तर सेलुलर कम ग्लूटाथियोन की एकाग्रता को बढ़ा सकते हैं।

अनुप्रयोग

चिकित्सा का उपयोग करता है

पाइरुविक एसिड का हृदय की मांसपेशियों पर एक इनोट्रोपिक प्रभाव होता है, इसलिए इंट्राकोरोनरी मार्ग के माध्यम से इसका इंजेक्शन या आसव मांसपेशियों के संकुचन की सिकुड़न या ताकत को बढ़ाता है।

हालांकि, इस प्रक्रिया के कुछ विषाक्त प्रभावों पर विचार किया जाना चाहिए, क्योंकि प्रतिबंधात्मक कार्डियोमायोपैथी के उपचार के लिए अंतःशिरा रूप से पायरुवेट प्राप्त करने वाले बच्चे की मृत्यु हो गई।

पाइरुविक एसिड के इनोट्रोपिक प्रभाव की व्याख्या करने के संभावित तंत्रों में, एटीपी की पीढ़ी में वृद्धि और एटीपी के फॉस्फोराइलेशन क्षमता में वृद्धि है। एक अन्य स्पष्टीकरण पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज की सक्रियता है।

वजन कम करने के लिए पाइरुविक एसिड लंबे समय तक एक उपयोगी यौगिक के रूप में बेचा जाता है। लेकिन, कई अध्ययनों में यह दिखाया गया है कि हालांकि इसका वजन घटाने पर प्रभाव पड़ता है, यह छोटा है और इस उद्देश्य के लिए इसके उपयोग की सिफारिश नहीं की जाती है।

इसके अलावा, सबूत है कि पांच ग्राम पाइरुविक एसिड / दिन के सेवन से पाचन तंत्र पर हानिकारक प्रभाव पड़ता है, पेट की परेशानी और पेट की विकृति, गैस और दस्त से इसका सबूत है।

कम घनत्व वाले लिपोप्रोटीन (एलडीएल) कोलेस्ट्रॉल, जिसे "खराब कोलेस्ट्रॉल" माना जाता है, में भी वृद्धि देखी गई।

अन्य उपयोग

Pyruvic एसिड का उपयोग भोजन के स्वाद बढ़ाने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है। यह विभिन्न उद्योगों में L-tryptophan, L-tyrosine और 3,4-dihydrophenylalanine के संश्लेषण के लिए एक कच्चे माल के रूप में भी काम करता है।

संदर्भ

1. मैथ्यूज, सीके, वैन होल्डे, केई और अहर्न, केजी (2004)। जैव रसायन। तीसरा संस्करण। संपादकीय पियर्सन एडूकैसोन, एसए
2. बायोटेक्नोलॉजी सूचना के लिए राष्ट्रीय केंद्र। (2019)। पाइरुविक तेजाब। PubChem डेटाबेस। CID = 1060। से पुनर्प्राप्त: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. रासायनिक पुस्तक। (2017)। पाइरुविक तेजाब। से पुनर्प्राप्त: chemicalbook.com
4. एनसाइक्लोपीडिया ब्रिटानिका के संपादक। (16 अगस्त, 2018)। पाइरुविक तेजाब। एनसाइक्लोपीडिया ब्रिटानिका। से पुनर्प्राप्त: britannica.com
5. Drugbank। (2019)। पाइरुविक तेजाब। से पुनर्प्राप्त: drugbank.ca
6. विकिपीडिया। (2019)। पाइरुविक तेजाब। से पुनर्प्राप्त: en.wikipedia.org