Pyruvat-Fakten und Oxidation

Pyruvat (CH₃COCOO^-) ist das Carboxylatanion oder die konjugierte Base der Brenztraubensäure. Es ist die einfachste der Alpha-Ketosäuren. Pyruvat ist eine Schlüsselverbindung in der Biochemie. Es ist das Produkt der Glykolyse, dem Stoffwechselweg, über den Glukose in andere nützliche Moleküle umgewandelt wird. Pyruvat ist auch ein beliebtes Präparat, das vor allem zur Gewichtsreduktion eingesetzt wird.

Wichtige Erkenntnisse: Pyruvatdefinition in der Biochemie

Pyruvat ist eine konjugierte Base von Brenztraubensäure. Das heißt, es ist das Anion, das erzeugt wird, wenn Brenztraubensäure in Wasser unter Bildung eines Wasserstoffkations und eines Carboxylatanions dissoziiert.
In der Zellatmung ist Pyruvat das Endprodukt der Glykolyse. Es wird in Acetyl-CoA umgewandelt und tritt dann entweder in den Krebs-Zyklus ein (Sauerstoff vorhanden), zerfällt zu Laktat (Sauerstoff nicht vorhanden) oder bildet Ethanol (Pflanzen).
Pyruvat ist als Nahrungsergänzungsmittel erhältlich und wird hauptsächlich zur Gewichtsreduktion eingesetzt. In flüssiger Form, als Brenztraubensäure, wird es als Hautpeeling verwendet, um Falten und Verfärbungen zu reduzieren.

Pyruvat unterscheidet sich von Brenztraubensäure darin, dass es ein Wasserstoffatom weniger hat und eine elektrische Ladung von -1 trägt. Anne Helmenstine

Pyruvatoxidation im Zellstoffwechsel

Die Pyruvatoxidation verbindet die Glykolyse mit dem nächsten Schritt der Zellatmung. Die Glykolyse liefert für jedes Glucosemolekül ein Netz von zwei Pyruvatmolekülen. Bei Eukaryoten wird Pyruvat in der Matrix der Mitochondrien oxidiert. Bei Prokaryoten findet im Zytoplasma eine Oxidation statt. Die Oxidationsreaktion wird von einem Enzym namens Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex durchgeführt, einem riesigen Molekül mit über 60 Untereinheiten. Durch Oxidation wird das Pyruvatmolekül mit drei Kohlenstoffatomen in ein Acetyl-Coenzym-A- oder Acetyl-CoA-Molekül mit zwei Kohlenstoffatomen umgewandelt. Die Oxidation produziert auch ein NADH - Molekül und setzt ein Kohlendioxid (CO₂) Molekül. Das Acetyl-CoA-Molekül tritt in den Zitronensäure- oder Krebszyklus ein und setzt den Prozess der Zellatmung fort.

Pyruvat gelangt in das Mitochondrium, um durch den Krebszyklus oxidiert zu werden. ttsz / Getty Images

Die Schritte der Pyruvatoxidation sind:

Eine Carboxylgruppe wird aus Pyruvat entfernt und in ein Zweikohlenstoffmolekül, CoA-SH, umgewandelt. Der andere Kohlenstoff wird in Form von Kohlendioxid freigesetzt.
Das Zweikohlenstoffmolekül wird oxidiert, während NAD⁺ wird zu NADH reduziert.
Eine Acetylgruppe wird unter Bildung von Acetyl-CoA auf Coenzym A übertragen. Acetyl CoA ist ein Trägermolekül, das die Acetylgruppe in den Zitronensäurezyklus trägt.

Da zwei Pyruvatmoleküle aus der Glykolyse austreten, werden zwei Kohlendioxidmoleküle freigesetzt, zwei NADH-Moleküle erzeugt und zwei Acetyl-CoA-Moleküle verbleiben im Zitronensäurezyklus.

Zusammenfassung der biochemischen Wege

Während die Oxidation oder Decarboxylierung von Pyruvat zu Acetyl-CoA wichtig ist, ist dies nicht der einzige verfügbare biochemische Weg:

Bei Tieren kann Pyruvat durch Laktatdehydrogenase zu Laktat reduziert werden. Dieser Prozess ist anaerob, was bedeutet, dass kein Sauerstoff benötigt wird.
In Pflanzen, Bakterien und einigen Tieren wird Pyruvat abgebaut, um Ethanol zu produzieren. Dies ist auch ein anaerober Prozess.
Die Glukoneogenese wandelt Brenztraubensäure in Kohlenhydrate um.
Acetyl Co-A aus der Glykolyse kann zur Erzeugung von Energie oder Fettsäuren verwendet werden.
Die Carboxylierung von Pyruvat durch Pyruvatcarboxylase erzeugt Oxalacetat.
Die Transaminierung von Pyruvat durch Alanintransaminase erzeugt die Aminosäure Alanin.

Pyruvat als Ergänzung

Pyruvat wird als Gewichtsverlust Ergänzung verkauft. Im Jahr 2014 Onakpoya et al. untersuchten Studien zur Wirksamkeit von Pyruvat und stellten einen statistischen Unterschied im Körpergewicht zwischen Personen, die Pyruvat einnahmen, und Personen, die ein Placebo einnahmen, fest. Pyruvat kann die Rate des Fettabbaus erhöhen. Ergänzende Nebenwirkungen sind Durchfall, Blähungen und ein Anstieg des LDL-Cholesterins (Low Density Lipoprotein).

Pyruvat wird in flüssiger Form als Brenztraubensäure als Gesichtspeeling verwendet. Durch das Peeling der Hautoberfläche werden feine Linien und andere Zeichen der Hautalterung gemindert. Pyruvat wird auch zur Behandlung von hohem Cholesterinspiegel, Krebs und grauem Star sowie zur Steigerung der sportlichen Leistung eingesetzt.

Quellen

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