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

Kyselina oxaloctová^[1] (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.^[2]

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

HO₂CC(O)CH₂CO₂H ⇌ ⁻O₂CC(O)CH₂CO₂H + H⁺, pK_a = 2.22

⁻O₂CC(O)CH₂CO₂H ⇌ ⁻O₂CC(O)CH₂CO₂⁻ + H⁺, pK_a = 3.89

Pri vysokom pH sa ionizuje i enolizovateľný protón:

⁻O₂CC(O)CH₂CO₂⁻ ⇌ ⁻O₂CC(O⁻)CHCO₂⁻ + H⁺, pK_a = 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.^[3]

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.^[4]

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.

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^[2] 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 cytosóle, oxiduje sa naspäť na oxalacetát pomocou NAD⁺. Oxalacetát ostáva v cytosóle, 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 je metabolická dráha, ktorá vedie k tvorbe močoviny z dvoch molekúl amoniaku a jednej molekuly uhličitanu.^[2] 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 cytosóle 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.

Glyoxylátový cyklus je variant citrátového cyklu.^[5] 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.^[2] 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.

Počas syntézy mastných kyselín 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.^[6] Časť tohto redukčného činidla sa získava pri presune oxalacetátu z cytosólu 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 + P_i + malonyl-CoA

Štyri esenciálne aminokyseliny a dve neesenciálne aminokyseliny sú syntetizované z oxalacetátu.^[7] Z oxalacetátu sa transamináciou tvorí aspartát pomocou aspartátaminotransferázy. Z aspartátu sú následne syntetizované asparagín, metionín, lyzín a treonín. Z treonínu sa ďalej syntetizuje izoleucín. Bez oxalacetátu by teda syntéza týchto aminokyselín vôbec nemohla prebehnúť, keďže sa z neho syntetizuje aspartát.

Z oxalacetátu sa hydrolýzou tvorí oxalát (šťaveľan):^[8]

oxalacetát + H₂O ⇌ oxalát + acetát

Tento proces je katalyzovaný oxalacetázou. Tento enzým sa nachádza v rastlinách, ale u živočíchov vôbec nie je známy.^[9]

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