**Kyselina glyoxalová**, občas **kyselina glyoxylová** alebo **oxooctová**, je organická zlúčenina. Podobne ako kyseliny octová, glykolová a šťaveľová je kyselina glyoxalová jednou z C2 karboxylových kyselín. Je to biela kryštalická látka, ktorá sa vyskytuje v prírode a má i priemyselné použitie. Jej konjugovaná báza sa nazýva **glyoxalát** alebo **glyoxylát**.

Štruktúra a názvoslovie
-----------------------

Aj keď v štruktúre kyseliny glyoxalovej sa bežne značí aldehydová funkčná skupina, tento aldehyd je v niektorých situáciách len minoritná zložka hlavných prítomných foriem. Namiesto toho glyoxalát často vystupuje ako hydrát alebo cyklický dimér. Napríklad v prítomnosti vody sa karbonyl rýchlo mení na geminálny diol (ktorý sa popisuje ako „monohydrát"). Rovnovážna konštanta (K) pre tvorbu dihydroxyoctovej kyseliny je 300 pri izbovej teplote:

V roztoku existuje monohydrát v rovnováhe s hemiacetálovým dimérom:

Osamote má aldehydová štruktúra ako hlavný konformér cyklickú štruktúru s vodíkovou väzbou, pričom aldehydový karbonyl je v blízkosti karboxylového vodíka:

Konštanta Henryho zákona pre kyselinu glyoxalovú je KH = 1,09 × 104 × exp[(40,0 × 103/R) × (1/T − 1/298)].

Príprava
--------

Kyselina glyoxalová vystupuje pri neutrálnom pH ako jej konjugovaná báza, teda glyoxylát. Gyloxylát je vedľajším produktom amidačných procesov v biosyntéze niekoľkých amidovaných peptidov.

Podľa historických záznamov bola kyselina glyoxalová pripravená z kyseliny šťaveľovej elektrosynteticky: v organickej syntéze boli využité katódy z oxidu olovičitého na prípravu kyseliny glyoxalovej z kyseliny v šťaveľovej v roztoku kyseliny sírovej ako elektrolytu.

Horúca kyselina dusičná je schopná oxidovať glyoxal až na kyselinu glyoxalovú. Táto reakcie ja však silne exotermická a náchylná k prehriatiu. Mimo toho je hlavným vedľajším produktom kyselina šťaveľová.

Účinná je i ozonolýza kyseliny maleínovej.

Biologická úloha
----------------

### Glyoxylátový cyklus

*Bližšie informácie v hlavnom článku: Glyoxylátový cyklus*
Glyoxylát je medziproduktom glyoxylátového cyklu, ktorý umožňuje rôznym organizmom, napríklad baktériám, hubám a rastlinám, premieňať mastné kyseliny na sacharidy. Glyoxylátový cyklus je takisto dôležitý u rastlín pre spustenie obranných mechanizmov proti hubám. Glyoxylátový cyklus začína aktivitou izocitrátlyázy, ktorá premieňa izocitrát na sukcinát a glyoxylát. Prebiehajú ďalšie výskumy na alternatívne využitia tohto cyklu, napríklad na biosyntézu sukcinátu.

### U človeka

Glyoxylát je produkovaný dvoma dráhami: cez oxidáciu glykolátu v peroxizómoch alebo cez katabolizmus hydroxyprolínu v mitochondriách. V peroxizómoch sa glyoxylát konvertuje na glycín pomocou AGT1 alebo na oxalát pomocou glykolátoxidázy. V mitochondriách sa glyoxylát premieňa na glycín pomocou AGT2 alebo na glykolát pomocou glyoxylátreduktázy. Malé množstvo glyoxylátu sa premieňa na oxalát pomocou cytoplazmatickej laktátdehydrogenázy.

Oxalátový a glyoxylátový metabolizmus v hepatocytoch. AGT 1 a 2, alanín:glyoxylátaminotrasnferáza 1 a 2; GO, glykolátoxidáza; GR, glyoxylátreduktáza; HKGA, 4-hydroxy-2-ketogluratátlyáza; LDH, laktátdehydrogenáza.
### U rastlín

Okrem toho, že je glyoxylát intermediátom glyoxylátového cyklu, je glyoxylát i dôležitým medziproduktom vo fotorespiračnej dráhe. Fotorespirácia je výsledok vedľajšej reakcie enzýmu RuBisCO s O2 namiesto CO2. Na začiatku bola táto reakcia považovaná za stratu energie a zdrojov, neskôr bolo však ukázané, že fotorespirácia je dôležitou metódou regenerácie uhlíka a CO2, odstraňovania odpadného fosfoglykolátu a spustenia obranných mechanizmov. Počas fotorespirácie sa glyoxylát premieňa na glykolát vďaka aktivite glykolátoxidázy v peroxizómoch. Potom sa premieňa na glycín paralelne pomocou SGAT a GGAT a ten je možné transportovať do mitochondrií. Takisto bolo popísané, že pyruvátdehydrogenázový komplex môže prispievať ku glykolátovému a glyoxylátovému metabolizmu.

Prehľad fotorespirácie v *Arabidopsis*. GGAT, glyoxylát:glutamátaminotransferáza; GLYK, glycerátkináza; GO, glykolátoxidáza, HPR, hydroxypyruvátreduktáza; PGLP, fosfoglykolátfosfatáza; RuBisCO, RuBP karboxyláza/oxygenáza; SGAT, serín:glyoxylátaminotransferáza; SHM, serínhydroxymetyltransferáza.

Význam u chorôb
---------------

### Cukrovka

Glyoxylát sa pokladá za potenciálny marker počiatku diabetu druhého typu. Jeden z kľúčových patologických stavov cukrovky je produkcia pokročilých glykovaných konečných produktov (AGEs, z anglického *advanced glycation end-products*), spôsobených hyperglykémiou. AGEs môžu viesť k ďalším komplikáciám diabetu, ako je poškodenie tkaniva a kardiovaskulárne ochorenia. Všeobecne sú tvorené z reaktívnych aldehydov, ako sú tie v redukujúcich cukroch a alfa-oxoaldehydoch. V štúdiach bolo zistené, že hladina glyoxylátu bola výrazne zvýšená u pacientov, ktorí boli neskôr diagnostikovaní ako diabetici druhého typu. Zvýšené hladiny glyoxylátu boli niekedy objavené až tri roky pred diagnózou, čo poukazuje na potenciálnu rolu glyoxylátu ako včasného predikčného markera.

### Nefrolitiáza

Glyoxylát vystupuje vo vzniku hyperoxalúrie, kľúčovej príčiny nefrolitázy (bežne známej ako obličkové kamene). Glyoxylát je substrátom i induktorom transportéru sulfátového aniónu-1 (sat-1), génu zodpovedného za transport oxalátu, čo mu umožňuje zvýšiť expresiu mRNA sat-1 a spôsobiť výtok oxalátu z bunky. Zvýšený výdaj oxalátu umožňuje hromadenie oxalátu vápenatého v moči, čo môže viesť k tvorbe obličkových kameňov.

Poškodenie glyoxylátového metabolizmu umožňuje ďalší mechanizmus vývoja hyperoxalúrie. Mutácie, pri ktorých dochádza k strate funkcie génu HOGA1, vedú k strate 4-hydroxy-2-oxoglutarátaldolázy, enzýmu, ktorý sa účastní dráhy premeny hydroxyprolínu na glyoxylát. Glyoxylát, ktorý vzniká touto dráhou, sa bežne ukladá preč, aby nedochádzalo k jeho oxidácii na oxalát v cytosóle. Pri poškodení dráhy však vzniká nadbytok 4-hydroxy-2-oxoglutarátu, ktorý sa tiež môže presunúť do cytosólu a konvertovať na glyoxylát inou aldolázou. Tieto molekuly glyoxylátu môžu byť oxidované na oxalát, čím sa zvýši jeho koncentrácia a vzniká hyperoxalúria.

Reakcie a použitie
------------------

Kyselina glyoxalová je asi desaťkrát silnejšia kyselina než kyselina octová a jej disociačná konštanta je 4.7 × 10−4 (p*K*a = 3.32):

OCH-COOH ⇌ OCH-COO- + H+

V prítomnosti zásady podlieha kyselina glyoxalová disproporcionácii, čím vzniká kyselina hydroxyoctová a kyselina šťaveľová:[chýba zdroj]

2 OCH-COOH + H2O → HOCH2-COOH + HOOC-COOH

Kyselina glyoxalová tvorí heterocyklus po kondenzácii s močovinou a 1,2-diaminobenzénom.

### Fenolové deriváty

Kyselina glyoxalová všeobecne podstupuje elektrofilnú aromatickú substitučnú reakciu s fenolmi, čo je verzatilný krok pre syntézu niekoľkých zlúčenín.

Priamy produkt s fenolom je kyselina 4-hydroxymandľová. Táto zlúčenina reaguje s amoniakom za vzniku hydroxyfenylglycínu, ktorý je prekurzorom lieku amoxicilínu. Redukciou kyseliny 4-hydroxymandľovej vzniká kyselina 4-hydroxyfenyloctová, ktorá je prekurzorom lieku atenololu.[chýba zdroj]

Sekvencia reakcií, v ktorých reaguje kyselina glyoxalová s guaiakolom a následne sa oxiduje a dekarboxyluje, umožňuje syntézu vanilínu, pričom sa vlastne jedná o formylačný proces.

#### Hopkins-Coleova reakcia

Glyoxylát je súčasťou Hopkins-Coleovej reakcie, ktorou je možné zistiť prítomnosť tryptofánu v proteínoch.

### Environmentálna chémia

Kyselina glyoxalová je jednou z niekoľkých karboxylových kyselín obsahujúcich karbonylovú skupinu (ketón alebo aldehyd), ktoré sú bežné ako sekundárne organické aerosoly. V prítomnosti vody a svetla môže podstúpiť fotochemickú oxidáciu. Môže prebehnúť niekoľko reakčných dráh, čo vedie k rôznym ďalším karboxylovým a aldehydovým produktom.

Bezpečnosť
----------

Táto zlúčenina nie je veľmi toxická, LD50 pre potkany je 2500 mg/kg.[chýba zdroj]

Referencie
----------

1. ↑   Kinetics and equilibria for the reversible hydration of the aldehyde group in glyoxylic acid.. *Acta Chem. Scand.*, 1974, s. 162–168. DOI: 10.3891/acta.chem.scand.28a-0162.
2. 1 2 3  Georges Mattioda and Yani Christidis "Glyoxylic Acid" Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a12\_495
3. ↑   Vibrational spectra of glyoxylic acid monomers. *Journal of Molecular Spectroscopy*, 1984, s. 25–39. DOI: 10.1016/0022-2852(84)90242-X.
4. ↑  IP, H. S. Simon; Huang, X. H. Hilda; Yu, Jian Zhen. Effective Henry's law constants of glyoxal, glyoxylic acid, and glycolic acid. *Geophysical Research Letters*, 2009, s. L01802. Dostupné online. DOI: 10.1029/2008GL036212.
5. ↑   Elektrolytische Reduction von Carbonsäuren und Carbonsäureestern in schwefelsaurer Lösung. *Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft*, 1904, s. 3187–3191. Dostupné online. DOI: 10.1002/cber.190403703116.
6. ↑  COHEN, Julius. *Practical Organic Chemistry 2nd Ed.*. London : Macmillan and Co. Limited, 1920. Dostupné online. S. 102–104.
7. ↑  François Cardarelli. *Materials Handbook: A Concise Desktop Reference*. [s.l.] : Springer, 2008. Dostupné online. ISBN 978-1-84628-668-1. S. 574.
8. ↑  Holms WH. Control of flux through the citric acid cycle and the glyoxylate bypass in Escherichia coli. *Biochem Soc Symp.*, 1987, s. 17–31. PMID 3332993.
9. ↑   Lipid mobilization and gluconeogenesis in plants: do glyoxylate cycle enzyme activities constitute a real cycle? A hypothesis. *Biol. Chem.*, 1997, s. 803–813. PMID 9377475.
10. ↑   The glyoxylate cycle is involved in pleotropic phenotypes, antagonism and induction of plant defence responses in the fungal biocontrol agent Trichoderma atroviride. *Fungal Genetics and Biology*, September 2013, s. 33–41. ISSN 1087-1845. DOI: 10.1016/j.fgb.2013.06.008. PMID 23850601.
11. ↑  ŠKÁRKA, Bohumil; FERENČÍK, Miroslav. *Biochémia*. 3. vyd. [s.l.] : [s.n.], 1992. ISBN 80-05-01076-1. S. 161-162.
12. ↑   Activation of glyoxylate pathway without the activation of its related gene in succinate-producing engineered Escherichia coli. *Metabolic Engineering*, November 2013, s. 9–19. ISSN 1096-7176. DOI: 10.1016/j.ymben.2013.07.004. PMID 23876414.
13. 1 2   Primary hyperoxaluria type III—a model for studying perturbations in glyoxylate metabolism. *Journal of Molecular Medicine*, 2012-12-01, s. 1497–1504. ISSN 0946-2716. DOI: 10.1007/s00109-012-0930-z. PMID 22729392.
14. 1 2   Glyoxylate is a substrate of the sulfate-oxalate exchanger, sat-1, and increases its expression in HepG2 cells. *Journal of Hepatology*, March 2011, s. 513–520. ISSN 0168-8278. DOI: 10.1016/j.jhep.2010.07.036. PMID 21093948.
15. 1 2   Photorespiration. *The Arabidopsis Book / American Society of Plant Biologists*, 2010-03-23, s. e0130. ISSN 1543-8120. DOI: 10.1199/tab.0130. PMID 22303256.
16. ↑   Distinct photorespiratory reactions are preferentially catalyzed by glutamate:glyoxylate and serine:glyoxylate aminotransferases in rice. *Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology*, January 2015, s. 110–117. ISSN 1011-1344. DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2014.11.009. PMID 25528301.
17. ↑   A possible role for the chloroplast pyruvate dehydrogenase complex in plant glycolate and glyoxylate metabolism. *Phytochemistry*, November 2013, s. 168–176. ISSN 0031-9422. DOI: 10.1016/j.phytochem.2013.07.009. PMID 23916564.
18. 1 2   Glyoxylate, a New Marker Metabolite of Type 2 Diabetes. *Journal of Diabetes Research*, 2014, s. 685204. ISSN 2314-6745. DOI: 10.1155/2014/685204. PMID 25525609.
19. ↑   Inflammation in the pathogenesis of microvascular complications in diabetes. *Frontiers in Endocrinology*, 2012-12-21, s. 170. ISSN 1664-2392. DOI: 10.3389/fendo.2012.00170. PMID 23267348.
20. ↑   Glyco-oxidation and cardiovascular complications in type 2 diabetes: a clinical update. *Acta Diabetologica*, April 2013, s. 101–110. ISSN 0940-5429. DOI: 10.1007/s00592-012-0412-3. PMID 22763581.
21. ↑   An Improved Procedure for Synthesis of DL-4-Hydroxy-3-methoxymandelic Acid (DL-"Vanillyl"-mandelic Acid, VMA). *Journal of Research of the National Bureau of Standards Section A*, 1974, s. 411–412. DOI: 10.6028/jres.078A.024. PMID 32189791.
22. ↑  Kamlet, Jonas; Mathieson, Olin. *Manufacture of vanillin and its homologues U.S. Patent 2,640,083*. [s.l.] : U.S. Patent Office, 1953. Dostupné online.
23. ↑  R.A. Joshi. *Question Bank of Biochemistry*. [s.l.] : New Age International, 2006. Dostupné online. ISBN 978-81-224-1736-4. S. 64.
24. ↑   Aqueous Photochemistry of Glyoxylic Acid. *J. Phys. Chem. A*, 2016, s. 3817–3826. DOI: 10.1021/acs.jpca.6b00225. PMID 27192089.

Zdroj
-----

*Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Glyoxylic acid na anglickej Wikipédii.*