Андрей Смирнов
Время чтения: ~19 мин.
Просмотров: 0

Кислотное выпрямление волос

Химические свойства и использование[править | править код]

Как и другие α-альдегидо- и α-кетокислоты глиоксиловая кислота более сильная чем уксусная и пропионовая. Это обусловленно стибилизирующим действием карбонильной группы на анионы α-альдо- и α-кетокислот . Значение константы диссоциации для глиоксиловой кислоты: 4.7 × 10−4 (pKa = 3.33):

(HO)2CHCOOH ←→{\displaystyle {\overrightarrow {\leftarrow }}} (HO)2CHCO2− + H+

При нагревании и реакции с горячими щелочами происходит дисспропорционирование глиоксиловой кислоты с образование гликолевой и щавелевой кислоты или соответствующих солей:

  • 2 OCHCOOH + H2O → HOCH2COOH + HOOC–COOH
  • 2 OCHCOOH + 3 KOH → HOCH2COOK + KOOC–COOK + 2 H2O

Глиоксиловая кислота легко окисляется азотной кислотой с образованием щавелевой кислоты.

Глиоксиловая кислота проявлет некоторые типичные свойства альдегидов. В частности глиоксалевая кислота образует гетероциклические соединения в реакциях нуклеофильного присоединения с мочевиной, с 1,2-диаминобензолом.

Для глиоксиловой кислоты характерны разнообразные реакции конденсации с фенолами, которые используются в органическом синтезе.

Использование в органическом синтезеправить | править код

При реакции конденсации с фенолом образуется 4-гидроксиминдальная кислота. Восстановление 4-гидроксоминдальной кислоты позволяет получить 4-гидроксифенилуксусную кислоту, являющуюся важным предшественником в синтезе многих лекарственных препаратов (например при синтезе атенолола).

При реакции с гваяколом образуется ванилилминдальная кислота, окислительное декарбоксилирование которой позволяет получить ванилин («лигниновый способ») .

Глиоксиловая кислота является исходным компонентом при синтезе хелатора иона Fe3+ EHPG (N,N-ethylenebis). Комплекс EHPG и трехвалентного железа рассматривается как потенциальное контрастное вещество при магнитнорезонансоном исследовании.

Также глиоксиловая кислота используется для синтеза 4-гидроксофенилглицина, который является интермедиатом при полусинтетическом получении амоксициллина.

Реакция Хопкинса-Кола на триптофанправить | править код

Глиоксиловая кислота является одним из компонентов реактива Хопкинса-Кола (Hopkins, Cole). Данный реагент применяется в биохимии для детекции остатков триптофана в белках.

Нахождение и роль в природеправить | править код

Глиоксиловая кислота содержится в незрелых фруктах, по мере созревания её количество уменьшается .

Глиоксиловая кислота является компонентом многих метаболических путей живых организмов. Глиоксилат является интермедиатом глиоксилатного цикла, который позволяет многим живым организмам, таким как бактерии, грибы и растения конвертировать жирные кислоты в углеводы. Кроме того в клетках растений глиоксилат образуется в пероксисомах результате окисления гликолата в ходе фотодыхания (гликолатный цикл).

Глиоксалевая кислота

На основании этих данных определить температурный коэффициент для диффузионного тока и концентрацию глиоксалевой кислоты в растворе ( в моль / л) при рН 10 и температуре 25 С, если величина диффузионного тока равна 45 мка.

Наряду с этим в продуктах деструкции обнаружены метокси-малоновый диальдегид, глиоксаль, метиловый эфир глиоксалевой кислоты.

В случае а-оксокислот можно отметить легкость присоединения нуклео-фильных реагентов по карбонильной группе ( например, глиоксалевая кислота с водой образует прочный аддукт) и легкость реакций декарбоксилирова-ния — пировиноградная кислота в условиях окислительного ферментатив-но катализируемого декарбоксилиро-вания ( in vivo) образует уксусную кислоту.

Уксусная кислота, ледяная, содержащая 0 05 % хлорного железа и 0 1 % глиоксалевой кислоты.

Затем Баур и Ребманн ( 1922) провели экспериментальную работу, чтобы выяснить, может ли глиоксалевая кислота накапливаться при замене ее в анодном пространстве другим восстановителем ( анодным деполяризатором), таким, как KI, FeSO4, HCOOH или гидрохинон.

В концентрированных растворах серной кислоты изменяются условия гидратации альдегидных групп некоторых органических соединений ( например, глиоксалевой кислоты , пиридинальдегидов ), поэтому в отличие от водной среды, где на предельные токи этих веществ влияет скорость дегидратации, в этих условиях предельные токи определяются только скоростью диффузии.

Исследование состава реакционной смеси показало, что окисление этилена до щавелевой кислоты протекает через образование глиоксаля и глиоксалевой кислоты. Максимальное содержание в растворе глиоксалевой кислоты и образование начальных количеств щавелевой кислоты наблюдается в указанных условиях через 3 — 4 ч после начала реакции. Таким протеканием процесса объясняется близость способов получения глиоксаля и глиоксалевой кислоты к рассматриваемому методу.

Образование двуокиси углерода и формальдегида, по-видимому, является независимой реакцией, а не результатом дальнейших превращений глиоксалевой кислоты; на это указывает экстраполирование выходов продуктов реакции до нулевой дозы облучения с целью исключения неопределенности результатов.

Наиболее важными первичными реакциями, очевидно, являются ( в порядке убывающей важности) окислительное дезаминирование до глиоксалевой кислоты, восстановительное дезаминирование до уксусной кислоты и окислительное дезаминирование, сопровождаемое декар-боксилированием с образованием формальдегида.

Нейберг ( 1908) нашел, что при выдержке на солнечном свету в присутствии уранил-ионов D-винная кислота образует глиоксалевую кислоту и кетокислоты.

Так как конденсация альдегидов с фенолами всегда происходит в орто-положении к фенольной ОН-группе, то при конденсации с глиоксалевой кислотой, возможно, происходит выделение воды за счет фенспьной ОН-группы и СООН-группы глиоксалевой кислоты с образованием сложно о эфира фенола. Предположение, что появление интенсивного окрашивания в известной степени связано с образованием сложного эфира фенола, подтверждается тем фактом, что пропионовый, масляный, изо-масляный, изовалерьяновый и ароматические альдегиды реагируют с образованием лишь желтого окрашивания.

В результате работ, проведенных сотрудниками ВНИПИМ, действительно, в продуктах окисления этилена азотной кислотой был обнаружен гилоксаль и глиоксалевая кислота.

Как показал Накамура и другие исследователи , поливиниловый спирт превращается в ацеталь при реакции с альдегидом азелаиновой кислоты и глиоксалевой кислотой, гли-оксалем и другими диальдегидами, в последнем случае получаются сшитые структуры.

Этот гидрат, однако, легко отдает воду и находится в равновесии с обычной альдегидной формой ( ангидридной), вследствие чего глиоксалевой кислоте свойственны все типичные для альдегидов реакции. Она дает, например, реакцию на серебряное зеркало. Глиоксалевая кислота, будучи альдегидокислотою, имеет все характерные для кислот и для альдегидов свойства.

Оказалось, что выделенный им из зеленых растений фермент — растворимый в воде белок флавопротеиновой природы — обладает свойствами катализировать окисление гликолевой кислоты в глиоксалевую кислоту с одновременным образованием перекиси водорода. Этот фермент широко распространен в растительном мире и содержится главным образом в зеленых органах растений или в незеленых органах, потенциально способных накапливать хлорофилл. Активность фермента зависит от света. Гликолатоксидазная система участвует в окислительно-восстановительных реакциях обмена веществ в растениях.

Что это такое?

Удивительно, но глиоксиловая кислота знакома большинству из нас с самого детства. Признайтесь, вы хотя бы раз срывали яблоко или вишню с ветки раньше срока, пока взрослые не видят? Именно она даёт незрелым фруктам и ягодам такой ярко выраженный кислый вкус, от которого сводит скулы. Однако, в мире косметических продуктов для выпрямления волос о полезных свойствах этой кислоты узнали сравнительно недавно.

Чтобы понять, как действует глиоксиловая кислота на волосах, стоит обратиться к классическому перманентному выпрямлению. Химический реагент, проникая под кортекс, разрушает так называемые «дисульфидные мостики». Белковая цепочка в структуре волоса разрывается, и он становится прямым и гладким, но повреждённым и иссушенным.

Глиоксиловая кислота не разрушает «дисульфидный мост» а лишь растягивает его, деформируя в нужном направлении, то есть, выпрямляет кудрявую прядь.

Обратите внимание! Глиоксиловая кислота создаёт внутри волоса положительный заряд, который заставляет чешуйки плотно прилегать к стержню, тем самым сохраняя влагу и питательные вещества.

Пряди становятся блестящими, гладкими и ухоженными и выглядят так, словно они всегда были прямыми.

Где хотите сделать глиоксиловое выпрямление?

В салонеДома

Глиоксиловая кислота

Глиоксиловая кислота Н — СО-СООН-Н20 содержится в незрелых фруктах; по мере их созревания она постепенно исчезает. Так как молекула глиоксиловой кислоты прочно связана с молекулой воды, то эту кислоту рассматривают как гидрат альдегида. Строение глиоксиловой кислоты доказывается ее получением при кипячении дихлорук.

Глиоксиловая кислота образуется также при действии гли-циноксидазы ( стр.

Глиоксиловая кислота образуется также при окислении этаноламина путем дезаминиро-вания его с образованием гликолевого альдегида и дальнейшего окисления последнего.

Глиоксиловая кислота при восстановлении в кислой среде дает винную кислоту ( III) , подобно тому, как альдегиды и кетоны образуют бимолекулярные продукты. Поэтому возможно, что глиоксиловая кислота, как таковая, не является промежуточным продуктом при восстановлении до гликолевой кислоты. Однако вполне возможно, что при малых концентрациях глиоксиловой кислоты в реакционной среде возможность столкновения активированных промежуточных продуктов ( в форме свободных радикалов) уменьшается, вследствие чего становится возможным дальнейшее восстановление до спирта.

Глиоксиловая кислота встречается в природе в недозрелых фруктах.

Глиоксиловая кислота получается окислением азотной кислотой этилового спирта, этиленгликоля или гликолевой кислоты. Кроме того, она может быть получена электрохимическим восстановлением щавелевой кислоты, а также действием воды на дихлоруксусную-или дибромуксусную кислоты. Глиоксиловая кислота часто содержится в недозрелых фруктах.

Глиоксиловая кислота легко растворима в воде и летуча с парами воды. Она дает серебряное зеркало с аммиачным серебром, присоединяет бисульфит натрия, синильную кислоту, образует оксим, гидразон и пр.

Глиоксиловая кислота является единственной возможной а-аль-дегидокислотой.

Глиоксиловая кислота как примесь иногда содержится в уксусной кислоте в количествах, достаточных для цветной реакции.

Глиоксиловая кислота жадно присоединяет воду и существует в виде гидрата ( НО) 2СН — СООН ( кристаллы с tm 98 С), хорошо растворимого в воде и нерастворимого в органических растворителях.

Глиоксиловая кислота может быть получена окислением гликоля, гликолевой кислоты или спирта азотной кислотой; ее получают также кипячением хлораля или дихлоруксусной кислоты с водой.

Глиоксиловая кислота обладает свойствами и карболовой кислоты и альдегида; восстановление ею аммиачного раствора нитрата серебра и образование гидразонов обусловлены наличием альдегидной группы.

Глиоксиловая кислота обычно прочно связана с молекулой воды, образуя гидрат. При исследовании гидрата было выяснено, что, как и в хлорале, элект-роно-акцепторные группы настолько повышают реакционную способность двойной связи СО альдегидной группы, что к ней присоединяется даже вода.

Глиоксиловая кислота применяется как полупродукт при синтезе ванилина и ванилаля. Последние используются в парфюмерной, пищевой, фармацевтической и в других отраслях промышленности; потребляются они в количествах, исчисляемых многими тоннами.

Глиоксиловая кислота применяется в синтезе душистых веществ для введения альдегидной группы в ароматическое кольцо. Глиоксилат натрия используется при синтезе ванилина и ванилаля.

Для каких волос предназначена процедура, плюсы и минусы

Процедура глиоксилового разравнивания создана для вас, если ваша шевелюра соответствует хотя бы одному из следующих параметров:

  • кудрявая;
  • вьющаяся;
  • пористая;
  • обезвоженная;
  • повреждённая неправильным уходом или многократными окрашиваниями.

Что же касается преимуществ и недостатков, то они следующие:

Плюсы

  • В составе нет токсичных химикатов и резких отдушек – это делает процедуру безопасной и комфортной для клиента.
  • Не нужно менять шампунь – в большинстве случаев мастер посоветует вам приобрести шампунь с пометкой «без SLS». В случае с глиоксиловой кислотой необходимости менять привычное и любимое средство на что-то другое нет. Волосы будут в порядке.
  • Вы можете делать прически уже после того, как выйдете из салона. Больше никаких запретов на резинки, шпильки и ободки, соберите волосы в удобный хвост или заколите чёлку, если она мешается в ветреную погоду. Эффект от процедуры не пропадёт!
  • Цена не бьёт по карману. Это касается как клиентов салона, так и самого салона, что закупает профессиональные средства.

Минусы

Может не подойти обесцвеченным блондинкам. Если шевелюра была осветлена очень много раз, то «дисульфидные мостики» уже сильно разрушены. Волос под воздействием глиоксиловой кислоты может вытянуться вдвое, как жвачка, стать тонким и хрупким. Именно поэтому перед процедурой настоятельно рекомендуют пройти тестирование на одной пряди.

Структура и номенклатура

Хотя структура глиоксиловой кислоты описывается как имеющая альдегидную функциональную группу , альдегид является лишь второстепенным компонентом формы, наиболее распространенной в некоторых ситуациях. Вместо этого он часто существует в виде гидрата или циклического димера . Например, в присутствии воды карбонил быстро превращается в геминальный диол (описываемый как «моногидрат»). Константа равновесия ( K ) составляет 300 для образования дигидроксиуксусной кислоты при комнатной температуре:

В растворе моногидрат находится в равновесии с формой димера полуацеталя :

По отдельности, альдегидная структура имеет в качестве основного конформера циклическую водородно-связанную структуру с альдегидным карбонилом в непосредственной близости от карбоксильного водорода:

Константа закона Генри глиоксиловой кислоты равна K H = 1,09 × 10 4 × exp [(40,0 × 10 3 / R) × (1 / T — 1/298)].

Результаты и эффект после процедуры, фото до и после

Как только парикмахер закончит работу над вашей причёской, вы заметите что ваши волосы стали:

  • Более прямыми и гладкими – особенно заметна разница на вьющихся и пористых волосах.
  • Увлажнёнными и упругими – по волосам приятно проводить рукой – они мягкие, тяжёлые и приятные на ощупь.
  • Гладкие и блестящие – локоны переливаются на солнце и выглядят здоровыми и ухоженными.

Справка! Глиоксиловое выпрямление предотвращает негативное воздействие окружающей среды, горячего воздуха, хлорированной воды и высокой влажности.

Как, чем и сколько по времени делается глиоксиловое выпрямление?

Волосы станут идеально послушными и гладкими после того, как вы пройдёте следующие 4 ступени:

  1. глубокое очищение;
  2. выпрямление волосяных стержней;
  3. активация питательных веществ;
  4. фиксация достигнутого результата.

На данный момент большинство салонов использует линейку «Glyoxy Sleek Hair» от производителя KAPOUS PROFESSIONAL.

В набор входят следующие продукты:

  • Шампунь предварительной очистки «PreShampoo» – предназначен для салонного использования, так как содержит много щелочи в составе. Также в составе числятся такие компоненты, как пантенол и жидкий кератин – они реструктурируют волосяной стержень, насыщая его влагой и сохраняя эластичность.
  • Крем-распрямитель «Straightening Cream» – выравнивает, смягчает и восстанавливает локоны. Активные компоненты – глиоксиловая кислота, экстракт чёрной икры и пантенол.
  • Финишная маска «Sealing Mask» – запечатывает влагу внутри стержня, обеспечивая сохранение гладкости надолго. Активный компонент – органическое масло ши.

Этапы у процедуры выпрямления следующие:

  • Подготовка. На этом этапе мастер тщательно очищает шевелюру и кожу головы шампунем.
  • Выпрямление. Парикмахер распределяет по чистым и слегка влажным волосам распрямляющий крем, высушивает феном, активно задействуя брашинг.
  • Активация. Чтобы волосы сохранили свою форму надолго, мастер вытягивает их плойкой, тщательно обрабатывая прядь за прядью.
  • Фиксация – теперь осталось закрепить эффект и напитать локоны полезными веществами. Парикмахер наносит на волосы маску, выдерживает необходимое время (варьируется в зависимости от производителя) и смывает водой без применения шампуня. После волосы высушиваются феном на холодном режиме воздуха и осуществляется укладка.

Строение и физические свойства

В чистом виде выделить глиоксиловую кислоту выделить невозможно, удается получить лишь её моногидрат. Поэтому данной кислоте также приписывают формулу дигидроксиуксусной кислоты CH(OH)2-COOH. Спектроскопия ЯМР показывает, что в водных растворах кислоты устанавливается равновесие между формой диола и полуацеталя :

2CH(HO)2−COOH↽−−⇀O(HO)CH−COOH2+H2O{\displaystyle {\ce {2CH(HO)2-COOH <=> O2{+}H2O}}}

При нейтральных pH глиоксиловая кислота существует в водном растворе в диссоциированной форме. Сопряженное основание глиоксиловой кислоты называется глиоксилат анион.

Известно значение константы Генри для глиоксиловой кислоты KH=1.09×104×exp⁡(40.0×103R)×(1T−1298){\displaystyle K_{H}=1.09\times 10^{4}\times \exp[(40.0\times 10^{3}/R)\times (1/T-1/298)]}

Актуальность болезни

Сахарный диабет

Глиоксилат считается потенциальным ранним маркером диабета II типа . Одним из ключевых условий патологии диабета является выработка конечных продуктов гликирования (AGE), вызванная гипергликемией . AGE могут привести к дальнейшим осложнениям диабета, таким как повреждение тканей и сердечно-сосудистые заболевания. Обычно они образуются из реакционноспособных альдегидов, таких как те, что присутствуют в восстанавливающих сахарах и альфа-оксоальдегидах. В исследовании было обнаружено, что уровни глиоксилата значительно повышены у пациентов, у которых позже был диагностирован диабет II типа. Повышенные уровни обнаруживались иногда за три года до постановки диагноза, что свидетельствует о потенциальной роли глиоксилата как раннего прогностического маркера.

Нефролитиаз

Глиоксилат участвует в развитии гипероксалурии , основной причины нефролитиаза (обычно известного как камни в почках). Глиоксилат является одновременно субстратом и индуктором транспортера сульфат-аниона-1 (sat-1), гена, ответственного за транспорт оксалата, что позволяет ему увеличивать экспрессию мРНК sat-1 и, как следствие, отток оксалата из клетки. Повышенное высвобождение оксалата способствует накоплению оксалата кальция в моче и, следовательно, возможному образованию камней в почках.

Нарушение метаболизма глиоксилата обеспечивает дополнительный механизм развития гипероксалурии. Мутации с потерей функции в гене HOGA1 приводят к потере 4-гидрокси-2-оксоглутарат альдолазы, фермента в пути гидроксипролина к глиоксилату. Глиоксилат, образующийся в результате этого пути, обычно откладывается, чтобы предотвратить окисление до оксалата в цитозоле. Однако нарушенный путь вызывает накопление 4-гидрокси-2-оксоглутарата, который также может транспортироваться в цитозоль и превращаться в глиоксилат через другую альдолазу. Эти молекулы глиоксилата могут окисляться в оксалат, увеличивая его концентрацию и вызывая гипероксалурию.

Регуляция

Внешние изображения

В прорастающих семенах ферментативные превращения дикарбоновых и трикарбоновых кислот происходят в трёх внутриклеточных компартментах: митохондриях, глиоксисомах и цитозоле. Между этими компартментами существует постоянный обмен метаболитами (см. внешнее изображение).

Углеродный скелет оксалоацетата из цикла трикарбоновых кислот (протекает в митохондриях) переносится в глиоксисомы в форме аспартата. Там аспартат превращается в оксалоацетат, который конденсируется с ацетил-СоА, образовавшимся при окислении жирных кислот. Образующийся при этом цитрат под действием аконитазы переводится в изоцитрат, который далее распадается на глиоксилат и сукцинат под действием изоцитратлиазы. Сукцинат возвращается в митохондрию, где он вовлекается в цикл трикарбоновых кислот и превращается в малат, который переносится в цитоплазму и под действием цитозольной малатдегидрогеназы окисляется в оксалоацетат. В ходе глюконеогенеза оксалоацетат превращается в гексозы и сахарозу, которые могут доставляться в растущие корни и побег. Таким образом, во всех этих превращениях задействованы 4 различных биохимических процесса: окисление жирных кислот до ацетил-СоА (в глиоксисомах), глиоксилатный цикл (в глиоксисомах), цикл трикарбоновых кислот (в митохондрии) и глюконеогенез (в цитозоле).

Наличие общих метаболитов у этих процессов требует их координированной регуляции. Важнейшим из этих соединений является изоцитрат, служащий «точкой расхождения» глиоксилатного цикла и цикла трикарбоновых кислот. Изоцитратдегидрогеназа регулируется при помощи ковалентных модификаций: специфическая протеинкиназа фосфорилирует её и тем самым инактивирует. Эта инактивация приводит к тому, что изоцитрат не может далее участвовать в цикле трикарбоновых кислот и направляется в глиоксилатный цикл, где он становится предшественником для синтеза глюкозы. Фосфопротеинфосфатаза удаляет фосфорильную группу с изоцитратдегидрогеназы, вновь активируя фермент, и большая часть изоцитрата направляется в цикл трикарбоновых кислот, где из него извлекается энергия. Регуляторные ферментативные активности протеинкиназы и фосфопротеинфосфатазы осуществляются одним полипептидом.

Некоторые бактерии, в том числе E. coli, имеют в цитозоле полный набор ферментов гликосилатного цикла и цикла трикарбоновых кислот и поэтому могут расти на ацетате как единственном источнике углерода и энергии. Фосфопротеинфосфатаза, активирующаяся изоцитратдегидрогеназу, стимулируется промежуточными соединениями цикла трикарбоновых кислот и гликолиза, которые служат индикаторами того, что клетка в достаточной мере обеспечена энергией. Те же метаболиты подавляют протеинкиназную активность этого регуляторного полипептида. Поэтому накопление промежуточных продуктов центральных путей, обеспечивающих клетку энергией, свидетельствующее о нехватке энергии, активирует изоцитратдегидрогеназу. Когда концентрация этих веществ падает, свидетельствуя о достаточном снабжении исходными продуктами цикла трикарбоновых кислот, изоцитратдегидрогеназа инактивируется протеинкиназой.

Те же соединения гликолиза и цикла трикарбоновых кислот, которые активируют изоцитратдегидрогеназу, являются ингибиторами изоцитратлиазы. Когда скорость энергетического обмена достаточно высока, чтобы поддерживать концентрацию промежуточных соединений глиоксилатного цикла и цикла трикарбоновых кислот низкой, изоцитратдегидрогеназа инактивирована, а ингибирование изоцитратлиазы прекращается, и изоцитрат вовлекается в глиоксилатный цикл, где он будет использован для биосинтеза углеводов, аминокислот и других клеточных компонентов.

Как делается в домашних условиях?

Если вы решили провести процедуру дома, то выполняйте все те же шаги, что выполняет специалист в салоне красоты. А чтобы эффект вас не разочаровал, придерживайтесь следующих правил:

В помещении должно быть тепло и сухо, так как холодный воздух и сквозняки сильно замедляют работу кислот.

Не используйте продукт, если целостность упаковки была нарушена или истёк срок годности. Нельзя предсказать, как поведёт себя препарат, если внутри тюбика начались процессы окисления.

Не нарушайте инструкцию

Самое очевидное, но самое важное правило. Состав нельзя передерживать на волосах или смывать раньше срока

Очерёдность продуктов менять недопустимо.

Справка! Используйте плойку с керамическим покрытием и функцией переключения теплового режима. Так вы сможете лучше контролировать процесс выпрямления.

Функции у различных организмов

Растения

Глиоксисома

У растений ферменты глиоксилатного цикла находятся в мембраносвязанных органеллах — глиоксисомах, представляющих собой специализированные пероксисомы (названы по протекающему в них циклу). Ферменты, одновременно участвующие и в цикле трикарбоновых кислот, и в глиоксилатном цикле, имеют по два изофермента, один из которых локализуется в митохондриях, а другой — в глиоксисомах. Глиоксисомы не присутствуют постоянно во всех растительных тканях. Они образуются в богатых липидами семенах при их прорастании, ещё до того, как развивающееся растение сможет само образовывать глюкозу в ходе фотосинтеза. Кроме ферментов глиоксилатного цикла, в глиоксисомах находятся все ферменты, необходимые для деградации жирных кислот, запасённых к семенах. Ацетил-СоА, образующийся при β-окислении жирных кислот, превращается в сукцинат в ходе глиоксилатного цикла, и сукцинат транспортируется в митохондрии, где он вовлекается в цикл трикарбоновых кислот и превращается в малат. Цитозольный изофермент малатдегидрогеназы окисляет малат до оксалоацетата, который в свою очередь может превратиться в фосфоенолпируват. Последний вовлекается в глюконеогенез и даёт в конечном итоге глюкозу. Таким образом, прорастающее семя может переводить углерод, запасённый в липидах, в глюкозу.

Грибы и микроорганизмы

У грибов ферменты глиоксилатного цикла локализуются в пероксисомах. У некоторых патогенных грибов глиоксилатный цикл может служить для совершенно других целей. Концентрация двух ключевых ферментов цикла — изоцитратлиазы и малатсинтазы — значительно возрастает при контакте гриба с человеком, которого этот гриб поражает. У некоторых видов таких грибов мутанты, лишённые изоцитратлиазы, имеют сниженную вирулентность по сравнению с диким типом, как показали исследования на мышах. Причины такой связи в настоящий момент исследуются, однако можно заключить, что глиоксилатный цикл необходим для поддержания вирулентности этих патогенов.

Согласно новейшим данным, у растений и грибов ферменты глиоксилатного цикла локализованы не только внутри глиоксисомы: некоторые из них находятся снаружи, поэтому протекание глиоксилатного цикла включает транспорт некоторых его промежуточных соединений через мембрану пероксисомы.

Благодаря наличию глиоксилатного цикла некоторые микроорганизмы могут расти в среде, содержащей ацетат или жирные кислоты в качестве единственного источника углерода.

Животные

Принято считать, что животные неспособны к осуществлению глиоксилатного цикла, поскольку до недавнего времени не было никаких доказательств наличия у них двух ключевых ферментов цикла — изоцитратлиазы и малатсинтазы. Однако некоторые исследования показывают, что этот цикл имеется у некоторых, если не всех, позвоночных. В частности, некоторые исследования показали, что компоненты глиоксилатного цикла присутствуют в больших количествах в печени курицы. Эти и подобные им данные дают основания предполагать, что теоретически глиоксилатный цикл может осуществляться и более сложно организованными позвоночными. Другие исследования приводят доказательства того, что глиоксилатный цикл имеется у некоторых насекомых и морских беспозвоночных, а также нематод (в последнем случае наличие глиоксилатного цикла чётко подтверждено). Впрочем, другие исследования такие выводы опровергают. По поводу наличия цикла у млекопитающих также нет единого мнения: например, в одной работе указывается, что глиоксилатный цикл активен у медведей в зимней спячке, однако более поздние исследования оспаривают этот вывод. С другой стороны, в геномах плацентарных млекопитающих не было идентифицировано ни одного гена, который кодировал бы изоцитратлиазу и малатсинтазу, хотя, по-видимому, малатсинтаза может быть активна у неплацентарных млекопитающих и других позвоночных. Более того, предполагается, что гены, кодирующие эти ферменты, у млекопитающих находятся в виде псевдогенов, то есть такие гены не совершенно отсутствуют у млекопитающих, а лишь находятся в «выключенном» состоянии. Возможно, в регуляцию глиоксилатного цикла у позвоночных вовлечён витамин D.

Впрочем, в отсутствии глиоксилатного цикла в клетках млекопитающих есть и свои выгоды. Наличие глиоксилатного цикла у некоторых патогенных микроорганизмов и отсутствие его у людей даёт возможности для создания антибиотиков, блокирующих это цикл: они были бы губительны для зависимых от глиоксилатного цикла микроорганизмов и при этом безвредны для людей.

Получение

Промышленный способ получения глиоксиловой кислоты основан на реакции окисления глиоксаля 65% горячей (40-90°C) азотной кислотой. Основным побочным продуктом в данной реакции является щавелевая кислота, которая отделяется низкотемпературной кристаллизацией. Глиоксаль также может быть окислен до глиоксиловой кислоты на аноде путём электролиза раствора в присутствии хлоридов. Каталитическое окисление этилена или ацетальдегида обладает низкой селективностью, в связи с чем не используется при промышленном получении глиоксиловой кислоты.

Теоретически, возможно получение глиоксиловой кислоты, окислением акрилонитрила перманаганатом калия в кислой среде (KMnO4+H2SO4), но метод не доказан.

Частичное электровосстановление щавелевой кислоты на катоде, дает достаточно хороший выход реакции (85%), однако связано с техническими трудностями, обусловленными пассивацией свинцового электрода. Данный способ получения глиоксиловой кислоты был предложен в 1904 году швейцарским химиком Юлиусом Тафелем:

В качестве эффективного способа получения может быть назван озонолиз малеиновой кислоты.

Также глиоксиловую кислоту можно получить гидратацией дихлоруксусной и дибромуксусной кислот .

Аэробная фаза дыхания

В естественных для растительных тканей аэробных условиях пировиноградная кислота, образовавшаяся в процессе гликолиза, диффундирует в митохондрии, где окисляется до углекислого газа с образованием большого количества молекул АТФ.

Аэробная фаза дыхания происходит в митохондриях. Они меньше хлоропластов, очень разнообразные по форме и размеру. Митохондрии окружены двумя мембранами. Внутренняя мембрана образует складки, так называемые кристы. Пространство между кристами заполнено жидким матриксом, в котором находятся ферменты, вода, фосфаты и другие молекулы, участвующие в дыхании. Подобно пластидам, митохондрии являются полуавтономными органеллами, содержащими компоненты, необходимые для синтеза собственных белков, а именно:

  • РНК,
  • кольцевую ДНК,
  • рибосомы.

Внешняя мембрана митохондрий проницаема для большинства молекул, внутренняя — только для некоторых, таких как пировиноградная кислота и АТФ. Ферменты цикла Кребса присутствуют в матриксе митохондрий, ферменты и другие компоненты електронотранспортного цепи встроенные в мембраны крист.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации