В химии пирофосфаты представляют собой оксианионы фосфора , содержащие два атома фосфора в связи P- O -P . Существует ряд пирофосфатных солей, таких как пирофосфат динатрия ( Na 2 H 2 P 2 O 7 ) и пирофосфат тетранатрия ( Na 4 P 2 O 7 ) и другие. Часто пирофосфаты называют дифосфатами . Исходные пирофосфаты образуются в результате частичной или полной нейтрализации пирофосфорной кислоты. Пирофосфатную связь также иногда называют фосфоангидридной связью, соглашение об обозначении, которое подчеркивает потерю воды, которая происходит, когда два фосфата образуют новую связь P-O-P , и которое отражает номенклатуру ангидридов карбоновых кислот . Пирофосфаты содержатся в АТФ и других нуклеотидтрифосфатах , которые важны в биохимии. Термин пирофосфат также является названием сложных эфиров , образующихся при конденсации фосфорилированного биологического соединения с неорганическим фосфатом , как и диметилаллилпирофосфат . Эту связь также называют высокоэнергетической фосфатной связью.
Пирофосфорная кислота представляет собой тетрапротонную кислоту с четырьмя различными p K a : [1]
рКа встречаются в двух различных диапазонах, поскольку депротонирование происходит на отдельных фосфатных группах. Для сравнения с p K a для фосфорной кислоты составляют 2,14, 7,20 и 12,37.
При физиологических значениях pH пирофосфат существует в виде смеси дважды и одинарно протонированных форм.
Динатрийпирофосфат получают термической конденсацией дигидрофосфата натрия или частичным депротонированием пирофосфорной кислоты. [2]
Пирофосфаты обычно белые или бесцветные. Соли щелочных металлов растворимы в воде. [3] Они являются хорошими комплексообразователями для ионов металлов (таких как кальций и многие переходные металлы) и находят множество применений в промышленной химии. Пирофосфат — первый представитель целого ряда полифосфатов . [4]
Анион P 2 O4-7сокращенно PP i , что означает неорганический пирофосфат . _ _ Он образуется в результате гидролиза АТФ в АМФ в клетках .
Например, когда нуклеотид встраивается в растущую цепь ДНК или РНК с помощью полимеразы , высвобождается пирофосфат (PPi ) . Пирофосфоролиз — это реакция, обратная реакции полимеризации , в которой пирофосфат реагирует с 3'-нуклеозидимонофосфатом ( NMP или dNMP), который удаляется из олигонуклеотида с высвобождением соответствующего трифосфата ( dNTP из ДНК или NTP из РНК).
Пирофосфат-анион имеет структуру P 2 O4-7, и представляет собой кислотный ангидрид фосфата . Он нестабилен в водном растворе и гидролизуется до неорганического фосфата:
или в сокращенных обозначениях биологов:
В отсутствие ферментативного катализа реакции гидролиза простых полифосфатов, таких как пирофосфат, линейный трифосфат, АДФ и АТФ, обычно протекают чрезвычайно медленно во всех средах, кроме сильнокислых. [5]
(Обратной этой реакции является метод получения пирофосфатов путем нагревания фосфатов.)
Этот гидролиз до неорганического фосфата эффективно делает необратимым расщепление АТФ до АМФ и ПП , а также биохимические реакции, связанные с этим гидролизом.
PP i встречается в синовиальной жидкости , плазме крови и моче на уровнях, достаточных для блокирования кальцификации , и может быть естественным ингибитором образования гидроксиапатита во внеклеточной жидкости (ECF). [6] Клетки могут направлять внутриклеточный PP i в ECF. [7] ANK представляет собой неферментативный PPi- канал плазматической мембраны , который поддерживает внеклеточные уровни PPi . [7] Нарушение функции мембранного PP i канала ANK связано с низким внеклеточным PP i и повышенным внутриклеточным PP i . [6] Эктонуклеотидпирофосфатаза/фосфодиэстераза (ENPP) может повышать внеклеточный PP i . [7]
С точки зрения учета высокоэнергетических фосфатов , гидролиз АТФ до АМФ и PP i требует двух высокоэнергетических фосфатов, поскольку для восстановления АМФ в АТФ необходимы две реакции фосфорилирования .
Концентрация неорганического пирофосфата в плазме имеет референсный диапазон 0,58–3,78 мкМ (интервал прогнозирования 95%). [8]
Изопентенилпирофосфат превращается в геранилпирофосфат , предшественник десятков тысяч терпенов и терпеноидов . [9]
Различные дифосфаты используются в качестве эмульгаторов , стабилизаторов , регуляторов кислотности , разрыхлителей , секвестрантов и средств, удерживающих воду в пищевой промышленности. [10] Они классифицируются по нумерации E под номером E450: [11]
В частности, для стабилизации взбитых сливок используются различные составы дифосфатов . [12]