ピルビン酸（ピルビンさん、Pyruvic acid）は有機化合物で、カルボン酸の一種。IUPAC命名法で 2-オキソプロパン酸 (2-oxopropanoic acid) と表される。α-ケトプロピオン酸 (α-ketopropionic acid) あるいは焦性ブドウ酸 (pyroracemic acid) とも呼ばれる。水、エタノール、エーテルなど、さまざまな極性溶媒や無極性溶媒と任意な比率で混和する。酢酸に似た酸味臭を示す。2位のカルボニル基を還元すると乳酸となる。生体内では解糖系による糖の酸化で生成する。ピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体の作用により補酵素Aと結合するとアセチルCoAとなり、クエン酸回路や脂肪酸合成系に組み込まれる。また、グルタミン酸からアミノ基を転移されるとアラニンになる。化学
1834年、テオフィル＝ジュール・ペルーズは酒石酸（L-酒石酸）およびブドウ酸（D-およびL-酒石酸の混合物）を蒸留し、焦性酒石酸（メチルコハク酸[2]）およびもう一種の酸を単離した。後者は翌年イェンス・ヤコブ・ベルセリウスが分析を行いピルビン酸と命名した[3]。ピルビン酸は、酢酸に似た臭いの無色液体であり、水と混和する。実験室では、ピルビン酸は酒石酸および硫酸水素カリウムの混合物の加熱や[4]、強力な酸化剤（例えば過マンガン酸カリウムや漂白剤）によるプロピレングリコールの酸化、塩化アセチルとシアン化カリウムの反応によって得られるシアン化アセチルの加水分解などによって調製される。
生化学
ピルビン酸は生化学において重要な化合物である。ピルビン酸は解糖系として知られるグルコースの嫌気性代謝の生産物である[5]。グルコース1分子はピルビン酸2分子へと分解し[5]、ピルビン酸はさらにエネルギーを得るため2つの方法で使われる。ピルビン酸は、クレブス回路として知られる一連の反応の主要な材料であるアセチル補酵素Aへと変換される。また、ピルビン酸は補充反応によってオキサロ酢酸へ変換される。オキサロ酢酸はクレブス回路の中間体を補充し、糖新生にも使用される。これらの反応は、代謝過程の研究でフリッツ・アルベルト・リップマンと共に1953年のノーベル生理学・医学賞を受賞したハンス・アドルフ・クレーブスに因んで命名された。この回路はまた、クエン酸がこれらの反応中の中間体として生成するため、クエン酸回路あるいはトリカルボン酸 (TCA) 回路としても知られている。
十分な酸素が供給されない場合、ピルビン酸は嫌気的に分解され、動物では乳酸、植物や微生物ではエタノールが生成する。解糖系からのピルビン酸は乳酸発酵において乳酸脱水素酵素と補酵素NADHを用いて、あるいはアルコール発酵においてアセトアルデヒド、さらにエタノールへと変換される。
ピルビン酸は代謝経路ネットワークの鍵となる交差点である。ピルビン酸は糖新生によって炭水化物、アセチルCoAを介して脂肪酸あるいはエネルギー、アミノ酸のアラニン、エタノールへと変換することができる。ゆえに、いくつかの鍵代謝過程を一体化する。
血液検査の参考基準値。ピルビン酸（中央付近にスミレ色で示されている）の血中含量をその他の成分と比較している。ピルビン酸誘導体のブロモピルビン酸は、抗がん剤候補として研究されている（ワールブルク仮説を参照）。
解糖系によるピルビン酸の産生[編集]
解糖系において、ホスホエノールピルビン酸(PEP) はピルビン酸キナーゼによってピルビン酸へと変換される。この反応は強発エルゴン的、不可逆的である。糖新生では、ピルビン酸からPEPへの逆変換を触媒するために、ピルビン酸カルボキシラーゼとホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼの2種の酵素が使われる。
ホスホエノールピルビン酸 ピルビン酸キナーゼ ピルビン酸 ADP ATP ADP ATP ピルビン酸キナーゼ アセチルCoAへの脱炭酸[編集]
ピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体によるピルビン酸の脱炭酸反応がアセチルCoAを産生する。
ピルビン酸 ピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体 アセチルCoA CoA+NAD+ CO2+NADH+H+ オキサロ酢酸へのカルボキシル化[編集]
ピルビン酸カルボキシラーゼによるカルボキシル化はオキサロ酢酸を産生する。
ピルビン酸 ピルビン酸カルボキシラーゼ オキサロ酢酸 ATP+CO2 ADP+Pi アラニンへのアミノ基転移[編集]
アラニントランスアミナーゼによるアミノ基転移でアラニンが産生する。
ピルビン酸 アラニントランスアミナーゼ アラニン グルタミン酸 α-ケトグルタル酸 グルタミン酸 α-ケトグルタル酸 乳酸への還元[編集]
ピルビン酸 乳酸脱水素酵素 乳酸 NADH NAD+ NADH NAD+
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%94%E3%83%AB%E3%83%93%E3%83%B3%E9%85%B8
TCA回路はKreb's回路またはクエン酸回路(Citric Acid Cycle)とも呼ばれ，ミトコンドリアのマトリックスで行われる９段階からなる環状の代謝経路である。ただし，反応段階（７）はミトコンドリア内膜の酵素複合体が実行する｡
解糖の最終産物であるピルビン酸は脱炭酸と補酵素Ａ（CoA)との結合により，アセチル-CoAに変えられる。アセチル-CoAは脂肪酸のβ-酸化やアミノ酸の代謝からも得られる。
- TCA回路の目的および存在意義は、
- 1. アセチル-CoAのアセチル基を酸化し，2分子のCO2に変換する
- 2. 水素を還元型の補酵素の形（3 NADH2+とFADH2）で捕捉する
- 3.アミノ酸代謝、尿素回路、糖新生など多くの他の経路の仲立ちをする〔代謝の交差点〕
- ことである。目的３については，オキサロ酢酸，α-ケトグルタル酸，スクシニル-CoA，フマル酸，リンゴ酸が種々の代謝経路と密接に関連している（個々の代謝経路を参照）。解糖と異なり，TCA回路ではATPはつくられないという点に注意せよ。ここで生成した還元型の補酵素は，次の酸化的リン酸化においてはじめてATPに変えられる｡TCA回路の全体の反応は次のようになる。
CH3CO-CoA + 3 NAD++ FAD + GDP + Pi+ 3 H2O → 3 NADH2++ FADH2+ CoA-SH + GTP + 3 CO2
(1) アセチル-CoAのアセチル基を酸化し，2分子のCO2に変換する
(2) 水素を還元型の補酵素の形（3 NADH2+とFADH2）で捕捉する
(3)アミノ酸代謝、尿素回路、糖新生など多くの他の経路の仲立ちをする〔代謝の交差点〕
［目的１］
アセチル基のC-C結合を直接切断するのは困難である。そこで、TCA回路の最初の反応でアセチル-CoAをオキサロ酢酸と縮合させてＣ6化合物（クエン酸）に変え，その後，1つずつCO2を切り離してＣ4化合物にする。
結果として，アセチル基を完全に分解したことになる｡
［目的２］
8つの水素原子は３分子のNADH2+と1分子のFADH2に変えられる。また、GTP１分子も生じる。
［目的３]： オキサロ酢酸，a-ケトグルタル酸，スクシニル-CoA，フマル酸，リンゴ酸が種々の代謝経路と密接に関連している（個々の代謝経路を参照）。D-グルコース（解糖）やアミノ酸から得られたピルビン酸は，ピルビン酸-H+共輸送系（下左図）を通ってミトコンドリアのマトリックス内に運ばれ，CO2を放出すると共に補酵素Aと結合してアセチル-CoAになる。
この反応を触媒するピルビン酸デヒドロゲナーゼは3種の酵素（E1～E3）から成る超高分子量の多酵素複合体である。
大腸菌の酵素の場合，中心部はリポ酸を補酵素とするアセチル基転移酵素（E2）のサブユニット24個からなり，その周囲にはチアミンピロリン酸を含むピルビン酸脱水素酵素サブユニット（Ｅ1） 24個、FADを含むジヒドロリポイル脱水素酵素（Ｅ3）サブユニットが12個会合している。動物の酵素も同様の構成であるが，各サブユニットの数が多い。TCA回路の反応(5)の2-オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ複合体もこれと同じ構成をしている。
[E2サブユニット]
24サブユニットで構成
（奥の6個は書いてない）
[ウシ心筋の酵素の構成] 酵素 サブユニット 構成 個数 E1 ピルビン酸デヒドロゲナーゼ 四量体 a2b2 30 E2 ジヒドロリポアミドアセチル
トランスフェラーゼ単量体 60 E3 ジヒドロリポアミド
デヒドロゲナーゼ二量体 6 [大腸菌のピルビン酸脱水素酵素複合体]
E2(青)が24個, E3(赤)が１２個で構成【TCA回路の前半】
最初の反応でアセチル-CoAをオキサロ酢酸と縮合（有機化学で言うところのClaisen 縮合）させてＣ6化合物（クエン酸）に変える。段階
でクエン酸をイソクエン酸に変換するのは、第三アルコールであるクエン酸を、より酸化され易い第二アルコール（イソクエン酸）に変えるためである。
段階(4)と(5)で２つのCO2が放出される。CO2として外れた炭素は，図の構造式に青で示すアセチル-CoAのアセチル基由来ではない点に注意！［元のアセチル基の炭素がCO2になるのは，少なくともTCA回路を１回まわった後である。］
なお，反応(1)(4)(5)は不可逆とされているため，TCA回路を完全に逆行することはできない。
【TCA回路の後半】
段階～
は、TCA回路の前半で生じたスクシニル-CoAを最初のオキサロ酢酸に戻すための経路である。段階
～
http://www.sc.fukuoka-u.ac.jp/~bc1/Biochem/tca_cycl.htm
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