Asid oksaloasetik

Asid oksaloasetik mengalami penyahprotonan berturut-turut untuk memberikan dwianion:

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

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

Dalam pH yang tinggi, proton berenol terion:

⁻O₂CC(O)CH₂CO₂^{− −}O₂CC(O⁻)CHCO₂⁻ + H⁺, pK_a = 13.03

Bentuk enol asid oksaloasetik adalah sangat stabil. Pentautomeran keto-enol dimangkinkan oleh enzim oksaloasetat tautomerase. trans-Enol-oksaloasetat juga muncul apabila tartrat menjadi substrat kepada fumarase.^[1]

Oksaloasetat terbentuk dalam beberapa cara dalam alam semula jadi. Laluan utama adalah ketika pengoksidaan L-malat yang dimangkinkan oleh malat dehidrogenase dalam kitaran asid sitrik. Malat juga dioksidakan oleh suksinat dehidrogenase dalam tindak balas yang perlahan dengan produk awal ialah enol-oksaloasetat.^[2] Ia juga timbul daripada pemeluwapan piruvat dengan asid karbonik, didorong oleh hidrolisis ATP:

CH₃C(O)CO₂⁻ + HCO₃⁻ + ATP → ⁻O₂CCH₂C(O)CO₂⁻ + ADP + Pi

Dalam mesofil tumbuhan, proses ini diteruskan melalui fosfoenolpiruvat, dimangkinkan oleh fosfoenolpiruvat karboksilase. Oksaloasetat juga boleh timbul daripada trans- atau nyahaminasi asid aspartik.

Oksaloasetat ialah perantaraan kitaran asid sitrik, di mana ia bertindak balas dengan asetil-KoA untuk membentuk sitrat, dimangkinkan oleh sintase sitrat. Ia juga terlibat dalam glukoneogenesis, kitaran urea, kitaran glioksilat, sintesis asid amino dan sintesis asid lemak. Oksaloasetat juga merupakan perencat kuat kompleks II.

Glukoneogenesis ialah laluan metabolik yang terdiri daripada satu siri 11 tindak balas yang dimangkinkan enzim, menghasilkan penjanaan glukosa daripada substrat bukan karbohidrat. Permulaan proses ini berlaku dalam matriks mitokondrion, di mana molekul piruvat ditemui. Molekul piruvat dikarboksilasi oleh enzim piruvat karboksilase, diaktifkan oleh molekul setiap ATP dan air. Tindak balas ini mengakibatkan pembentukan oksaloasetat. NADH mengurangkan oksaloasetat kepada malat. Transformasi ini diperlukan untuk mengangkut molekul keluar dari mitokondrion. Sekali dalam sitosol, malat dioksidakan kepada oksaloasetat semula menggunakan NAD+. Kemudian, oksaloasetat kekal dalam sitosol, di mana tindak balas yang lain akan berlaku. Oksaloasetat kemudiannya dinyahkarboksil dan difosforilkan fosfoenolpiruvat karboksikinase dan menjadi 2-fosfoenolpiruvat dengan guanosina trifosfat (GTP) sebagai sumber fosfat. Glukosa diperoleh selepas pemprosesan hiliran selanjutnya.

Kitaran urea ialah laluan metabolik yang menghasilkan pembentukan urea menggunakan satu molekul ammonium daripada asid amino terdegradasi, satu lagi kumpulan ammonium daripada aspartat dan satu molekul bikarbonat. Laluan ini biasanya berlaku dalam hepatosit. Tindak balas yang berkaitan dengan kitaran urea menghasilkan NADH, dan NADH boleh dihasilkan dalam dua cara yang berbeza. Salah satu daripada ini menggunakan oksaloasetat. Dalam sitosol, terdapat molekul fumarat. Fumarat boleh diubah menjadi malat oleh tindakan enzim fumarase. Malat diproses oleh malat dehidrogenase untuk menjadi oksaloasetat, menghasilkan molekul NADH. Selepas itu, oksaloasetat akan dikitar semula menjadi aspartat kerana transaminase lebih suka asid keto ini berbanding yang lain. Kitar semula ini mengekalkan aliran nitrogen ke dalam sel.

Kitaran glioksilat ialah satu varian kitaran asid sitrik.^[3] Ia merupakan laluan anabolik yang berlaku dalam tumbuhan dan bakteria yang menggunakan enzim isositrat liase dan malat sintase. Beberapa langkah perantaraan kitaran berbeza sedikit daripada kitaran asid sitrik; namun oksaloasetat mempunyai fungsi yang sama dalam kedua-dua proses. Ini bermakna bahawa oksaloasetat dalam kitaran ini juga bertindak sebagai bahan tindak balas utama dan produk akhir. Sebenarnya, oksaloasetat ialah hasil bersih kitaran glioksilat kerana gelung kitarannya menggabungkan dua molekul asetil-KoA.

Pada peringkat sebelumnya, asetil-KoA dipindahkan dari mitokondria ke sitoplasma, di mana adanya sintase asid lemak. Asetil-KoA diangkut sebagai sitrat, yang sebelum ini telah terbentuk dalam matriks mitokondrion daripada asetil-KoA dan oksaloasetat. Tindak balas ini biasanya memulakan kitaran asid sitrik, tetapi apabila tidak memerlukan tenaga, ia diangkut ke sitoplasma, di mana ia dipecahkan kepada sitoplasma asetil-KoA dan oksaloasetat.

Satu lagi bahagian kitaran memerlukan NADPH bagi sintesis asid lemak.^[4] Sebahagian kuasa penurunan ini dijana apabila oksaloasetat sitosol dikembalikan ke mitokondria selagi lapisan mitokondria dalaman tidak telap untuk oksaloasetat. Pertama, oksaloasetat dikurangkan kepada malat menggunakan NADH. Kemudian, malat dinyahkarboksilkan kepada piruvat. Kini, piruvat ini boleh memasuki mitokondrion dengan mudah, di mana ia dikarboksilkan semula kepada oksaloasetat oleh piruvat karboksilase. Dengan cara ini, pemindahan asetil-KoA daripada mitokondria ke dalam sitoplasma menghasilkan molekul NADH. Tindak balas keseluruhan yang bersifat spontan ini boleh diringkaskan sebagai:

HCO₃^– + ATP + asetil-KoA → ADP + P_i + malonil-KoA

Enam asid amino penting dan tiga tidak penting disintesis daripada oksaloasetat dan piruvat.^[5] Aspartat dan alanina terbentuk daripada oksaloasetat dan piruvat, masing-masing, melalui transaminasi glutamat. Asparagina disintesis dengan pengamidaan aspartat, dengan glutamin menderma NH₄. Ini ialah asid amino tidak penting, dan laluan biosintetik ringkas ini wujud dalam semua organisma. Metionina, treonina, lisina, isoleusina, valina dan leusina ialah asid amino penting dalam manusia dan kebanyakan vertebrat. Laluan biosintetik mereka dalam bakteria adalah kompleks dan saling berkaitan.

Oksaloasetat menghasilkan oksalat melalui hidrolisis.^[6]

oksaloasetat + H₂ O ⇌ oksalat + asetat

Proses ini dimangkinkan oleh enzim oksaloasetase. Enzim ini wujud pada tumbuhan, tetapi tidak diketahui dalam haiwan.^[7]