Ácido pirúvico

Qué es el ácido pirúvico

El ácido pirúvico es el α-cetoácido más sencillo que existe. Su molécula contiene un grupo carboxilo (–COOH) y un grupo cetona (C=O) sobre el carbono contiguo, lo que le confiere una reactividad notable y explica que actúe como sustrato de enzimas muy distintas entre sí. A pH fisiológico (7,4), el grupo carboxilo se encuentra desprotonado y la molécula circula como anión piruvato (CH₃COCOO⁻); en la literatura bioquímica, ambos nombres se usan casi como sinónimos.

La etimología es llamativa. El término procede del neolatín acidum pyruvicum, acuñado por Jöns Jacob Berzelius en 1835 a partir de dos raíces: el griego πῦρ (pŷr, «fuego») y el latín ūva («uva»). La razón es directa: un año antes, en 1834, Théophile-Jules Pelouze había obtenido la sustancia por destilación seca —es decir, por pirólisis, literalmente «descomposición por fuego»— del ácido tartárico, un ácido orgánico que se extrae de los sedimentos del vino, o sea, de las uvas. Berzelius recibió las muestras de Pelouze, las analizó y propuso el nombre «pirúvico» para capturar en una sola palabra el método (fuego) y la materia prima (uva) del descubrimiento. No deja de resultar curioso que un compuesto presente en todas las células vivas deba su nombre a un procedimiento de laboratorio del siglo XIX.

Habría que esperar casi un siglo para comprender su relevancia biológica. En las décadas de 1920 y 1930, Gustav Embden, Otto Meyerhof y Jakub Karol Parnas desentrañaron la secuencia de reacciones que convierte la glucosa en ácido pirúvico —la vía que hoy lleva sus nombres, Embden-Meyerhof-Parnas—, y Meyerhof obtuvo el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1922 por sus trabajos sobre el metabolismo muscular del glucógeno y el ácido láctico.

La encrucijada metabólica del piruvato

Cada molécula de glucosa que atraviesa la glucólisis se escinde en dos moléculas de piruvato, con un rendimiento neto de dos moléculas de ATP y dos de NADH. Estas reacciones transcurren en el citoplasma, sin intervención del oxígeno. Lo que sucede después depende de las condiciones de la célula, y aquí es donde el piruvato revela su carácter de nudo metabólico.

Cuando hay oxígeno disponible, el piruvato entra en la mitocondria y la piruvato deshidrogenasa —un complejo multienzimático que requiere cinco coenzimas distintas, dato que a veces se omite al resumir el proceso— lo descarboxila de forma oxidativa para generar acetil-CoA y CO₂. El acetil-CoA ingresa entonces en el ciclo de Krebs y su energía acaba rindiendo, por cada molécula original de piruvato, unas 17 moléculas de ATP adicionales a través de la fosforilación oxidativa.

Si el oxígeno escasea —por ejemplo, en el músculo esquelético durante un esfuerzo intenso—, la célula no puede reoxidar el NADH en la cadena respiratoria a la velocidad necesaria para que la glucólisis siga funcionando. La lactato deshidrogenasa resuelve el problema reduciendo el piruvato a lactato y regenerando el NAD⁺ que la glucólisis consume. Es un atajo energéticamente pobre (solo 2 ATP por glucosa), pero rápido. El lactato resultante pasa a la sangre y puede reciclarse en el hígado de vuelta a glucosa por la gluconeogénesis, un circuito que se conoce como ciclo de Cori.

Esos dos destinos no agotan las posibilidades. El piruvato también se transamina para generar alanina (el aminoácido glucogénico más abundante en plasma), se carboxila a oxalacetato mediante la piruvato carboxilasa —reacción anaplerótica que repone intermediarios del ciclo de Krebs— y sirve de punto de partida para la lipogénesis cuando el aporte calórico excede las necesidades inmediatas.

Diferenciación con el piruvato y con el ácido láctico

La distinción entre ácido pirúvico y piruvato es estrictamente química: el primero es la forma protonada (pK_a ≈ 2,5) y el segundo, su base conjugada. A pH 7,4, prácticamente todo el ácido pirúvico circula como piruvato, de modo que en el contexto fisiológico la diferencia es nominal. En análisis de laboratorio, sin embargo, es habitual medir la relación lactato/piruvato en sangre como indicador del estado redox citoplasmático: valores superiores a 20-25 sugieren un predominio del metabolismo anaerobio y pueden orientar hacia una acidosis láctica.

Frente al ácido láctico, la diferencia es de estado de oxidación. El ácido pirúvico lleva un grupo cetona en el carbono 2; el láctico, un grupo hidroxilo. La conversión de uno a otro, catalizada por la lactato deshidrogenasa, es reversible y depende de la proporción NADH/NAD⁺ en el citoplasma. Cuando esta proporción aumenta (hipoxia, por ejemplo), se favorece la reducción a lactato; cuando desciende, el sentido se invierte.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene el nombre «pirúvico»?

Del griego πῦρ (pŷr, «fuego») y el latín ūva («uva»). Berzelius lo acuñó en 1835 porque la sustancia se había obtenido calentando —«por fuego»— ácido tartárico, un compuesto presente en el sedimento del vino de uva. Es uno de los pocos nombres químicos que condensa el método de obtención y la materia prima en una sola raíz.

¿Es lo mismo ácido pirúvico que piruvato?

Depende del contexto. Químicamente son especies distintas: el ácido pirúvico conserva el protón del grupo carboxilo y el piruvato lo ha cedido. A pH fisiológico predomina abrumadoramente el piruvato, así que en bioquímica y medicina los dos términos se emplean de forma intercambiable sin que ello genere confusión relevante.

¿Por qué el ácido pirúvico se considera una «encrucijada metabólica»?

Porque desde él parten al menos cinco rutas distintas: oxidación a acetil-CoA (vía piruvato deshidrogenasa), reducción a lactato, carboxilación a oxalacetato, transaminación a alanina y reconversión a glucosa por la gluconeogénesis. Pocas moléculas de tres carbonos conectan tantas vías a la vez, y esa confluencia lo convierte en un punto de regulación con consecuencias amplias cuando alguna de esas enzimas falla.

¿Qué ocurre si el metabolismo del piruvato está alterado?

Las deficiencias hereditarias de la piruvato deshidrogenasa o de la piruvato carboxilasa provocan acumulación de ácido láctico y, con frecuencia, alteraciones graves del sistema nervioso central, porque el cerebro depende en gran medida de la oxidación aerobia de la glucosa. El cociente lactato/piruvato en sangre se eleva y orienta el estudio.

¿Quién descubrió el ácido pirúvico?

Théophile-Jules Pelouze lo aisló en 1834 al destilar ácido tartárico. Berzelius, que recibió las muestras, lo caracterizó y le dio nombre al año siguiente. La estructura molecular correcta no se estableció hasta la década de 1870.

Referencias

1. MedlinePlus en español. Trastornos del metabolismo de los carbohidratos.
2. Manual MSD, versión para profesionales. Trastornos del metabolismo del piruvato.
3. Encyclopaedia Britannica. Pyruvic acid.
4. Manual MSD, versión para profesionales. Acidosis láctica.