Acide pyruvique
Lâacide pyruvique est un composĂ© chimique de formule CH3-CO-COOH. Il s'agit d'un 2-oxoacide ou α-cĂ©toacide, portant Ă la fois une fonction acide carboxylique et une fonction cĂ©tone. Sa base conjuguĂ©e est l'anion pyruvate CH3-CO-COOâ, un mĂ©tabolite clĂ© situĂ© au carrefour de plusieurs voies mĂ©taboliques majeures des cellules vivantes, telles que la glycolyse, le cycle de Krebs et la nĂ©oglucogenĂšse, et peut ĂȘtre converti en acide gras, en alanine ou encore en Ă©thanol aprĂšs dĂ©carboxylation oxydative en acĂ©tyl-coenzyme A.
Acide pyruvique | |
Structure de l'acide pyruvique |
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Identification | |
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Nom UICPA | acide 2-oxopropanoĂŻque |
Synonymes |
acide pyruvique |
No CAS | |
No ECHA | 100.004.387 |
No CE | 204-824-3 |
PubChem | 1060 |
FEMA | 2970 |
SMILES | |
InChI | |
Apparence | liquide incolore |
Propriétés chimiques | |
Formule | C3H4O3 [IsomĂšres] |
Masse molaire[1] | 88,062 1 ± 0,003 6 g/mol C 40,92 %, H 4,58 %, O 54,5 %, |
pKa | 2,4 |
Propriétés physiques | |
T° fusion | 12 °C[2] |
T° ébullition | 165 °C (décomposition) [2] |
Solubilité | soluble dans l'éthanol et l'éther[2] |
Miscibilité | miscible dans l'eau |
Masse volumique | 1,27 g·cm-3 à 20 °C[2] |
Point dâĂ©clair | 82 °C [2] |
Thermochimie | |
Cp | |
Précautions | |
SGH[4] | |
Danger |
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SIMDUT[5] | |
B3, E, |
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Transport[4] | |
Ăcotoxicologie | |
DL50 | souris, subdermal : 3 533 mg·kg-1 |
Composés apparentés | |
Autres composés |
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Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | |
Acide pyruvique
L'acide pyruvique se présente sous la forme d'un liquide incolore, d'odeur semblable à celle de l'acide acétique. Il est miscible dans l'eau, et soluble dans l'éthanol et l'éther.
En laboratoire, l'acide pyruvique peut ĂȘtre prĂ©parĂ© en chauffant un mĂ©lange d'acide tartrique et de bisulfate de potassium[6], par oxydation du propylĂšne glycol par un oxydant fort (par exemple du permanganate de potassium ou de l'hypochlorite de sodium), ou encore par hydrolyse du 2-oxopropiononitrile, formĂ© par rĂ©action du chlorure d'Ă©thanoyle avec le cyanure de potassium :
- CH3COCl + KCN â CH3COCN
- CH3COCN + 2 H2O â CH3COCOOH + NH3
Biochimie du pyruvate
Description
L'ion pyruvate est le produit final des voies de dégradation du glucose (la glycolyse, voie des pentoses phosphates, voie d'Entner-Doudoroff). Il est le substrat d'une fermentation en condition anaérobie (fermentation lactique, alcoolique), et du cycle de Krebs de façon indirecte en condition aérobie, aprÚs décarboxylation oxydative le convertissant en acétyl-coenzyme A.
Formation du pyruvate par la glycolyse
+ ADP + H+ ATP + PEP Acide pyruvique Pyruvate kinase â EC
Le phosphoĂ©nolpyruvate (PEP) formĂ© au cours de la glycolyse possĂšde un groupe phosphate Ă haut potentiel de transfert â ÎG°' = â61,9 kJ molâ1, valeur la plus Ă©levĂ©e mesurĂ©e chez les ĂȘtres vivants â permettant la phosphorylation d'une molĂ©cule d'ADP en ATP par la pyruvate kinase. Un cation Mg2+ est nĂ©cessaire Ă cette rĂ©action comme cofacteur.
Devenir du pyruvate en anaérobiose
Les réactions suivantes ont lieu, en milieu anaérobie, dans le cytoplasme, dans le muscle, chez les bactéries lactiques (pour la fermentation lactique, par exemple chez lactobacillus), ou encore chez la levure (pour la fermentation alcoolique). D'autres fermentations sont possibles, par exemple chez les entérobactéries (cf. voies fermentaires des entérobactéries).
Fermentation lactique
+ NADH + H+ â NAD+ + Acide pyruvique Acide lactique L-lactate dĂ©shydrogĂ©nase â EC
Le lactate CH3-CHOH-COOâ produit dans le muscle n'est pas responsable des courbatures, contrairement Ă une idĂ©e reçue[7], et n'intervient pas non plus dans le phĂ©nomĂšne des crampes. Par ailleurs, il peut ĂȘtre transportĂ© dans le sang puis dans les cellules hĂ©patiques (cycle de Cory).
Fermentation alcoolique
- CH3-CO-COOâ + H+ â CH3CHO + CO2, par la pyruvate dĂ©carboxylase, en prĂ©sence de thiamine pyrophosphate (TPP).
- CH3CHO + NADH + H+ CH3CH2OH + NAD+, par lâalcool dĂ©shydrogĂ©nase.
Devenir du pyruvate en aérobiose
En milieu aérobie, le pyruvate est dégradé dans les mitochondries. Il y pénÚtre par la pyruvate translocase. Deux réactions sont possibles, qui génÚrent les précurseurs du cycle de Krebs :
Décarboxylation oxydative en acétyl-CoA
Cette réaction est catalysée par un complexe multienzymatique, le complexe pyruvate déshydrogénase, faisant intervenir cinq coenzymes :
- trois coenzymes liées aux apoenzymes : la TPP, le lipoate et le FAD (ce sont des groupements prosthétiques) ;
- deux coenzymes libres et non liées au complexe : le NAD+ et la coenzyme A.
+ NAD+ + CoA-SH â CO2 + NADH + H+ + Acide pyruvique AcĂ©tyl-CoA Complexe pyruvate dĂ©shydrogĂ©nase :
pyruvate dĂ©shydrogĂ©nase (E1) â EC
dihydrolipoamide S-acĂ©tyltransfĂ©rase (E2) â EC
dihydrolipoyl dĂ©shydrogĂ©nase (E3) â EC
Cette réaction a lieu au niveau de la paroi mitochondriale pour les eucaryotes et au niveau de la membrane pour les procaryotes.
Le NADH + H+ sera par la suite réoxydé par la chaßne respiratoire, synonyme de chaßne mitochondriale de transport d'électrons, pour produire de l'ATP en aérobiose.
Carboxylation en oxaloacétate
La réaction, catalysée en présence de biotine par la pyruvate carboxylase (synthétase), produit de l'oxaloacétate :
+ ATP + CO2 â ADP + Pi + Acide pyruvique Acide oxaloacĂ©tique Pyruvate carboxylase â EC
Il s'agit d'une réaction anaplérotique majeure.
Rendement énergétique comparé
à partir d'une molécule de glucose, qui donne deux molécules de pyruvate :
- les fermentations ont un rendement médiocre : elles ne libÚrent que deux molécules d'ATP par molécule de glucose ;
- les dĂ©gradations aĂ©robies sont bien plus rentables : chaque molĂ©cule de glucose permet la production de 14 molĂ©cules d'ATP via la dĂ©carboxylation oxydative, ou de 6 molĂ©cules d'ATP via la carboxylation, avant mĂȘme la dĂ©gradation de l'acĂ©tyl-CoA par le cycle de Krebs qui libĂšre encore davantage d'Ă©nergie.
Notes et références
- Masse molaire calculĂ©e dâaprĂšs « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- Entrée du numéro CAS « 127-17-3 » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accÚs le 03/08/09 (JavaScript nécessaire)
- (en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams, vol. 1, Huston, Texas, Gulf Pub. Co., (ISBN 0-88415-857-8)
- Entrée « Pyruvic acid » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accÚs le 6 janvier 2019 (JavaScript nécessaire)
- « Acide pyruvique » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 24 avril 2009
- Organic Syntheses, Coll. Vol. 1, p. 475 (1941); Vol. 4, p. 63 (1925).
- Wienek, Biologie du sport, p. 256, Vigot