簡介
概述
酮酸是一類在生物體內擁有重要作用的有機酸，在胺基酸新陳代謝和維持氧化還原狀態的過程中它起一個中心作用。酮酸分兩種：
·α酮酸含有胺基酸的碳結構骨架。
酮酸·β酮酸是高能量的（不穩定的）代謝物，它可以失去羧基同時釋放能量促進
其它反應進行（脫羧）。
α酮酸
α酮酸是羧基在阿爾法碳原子上的的酮酸，丙酮酸是最簡單的α酮酸。丙酮酸可以隨酒精發酵的過程中分解為乙醛和二氧化碳。在酶的作用下也可以分解為乙醯輔酶A和二氧化硫。三羧酸循環中有一個類似的反應。
在實驗室里使用強硫酸可以瓦解-CO-COOH上比較弱的C-C鍵，丙酮酸比如可以在這個反應中被分解圍一氧化碳和醋酸。
另一個典型的反應是轉氨基反應，在這個反應中一個α酮酸獲得一個氨基，同時一個谷氨酸失去一個氨基，而不釋放氨。通過這個反應丙酮酸可以轉化為丙氨酸，草醯乙酸（它同時是一個α酮酸和β酮酸）轉化為天冬氨酸，a-酮戊二酸轉化為谷氨酸。
β酮酸
3-丁酮酸β酮酸的兩個羧基之間還隔著一個碳原子。β酮酸非常不穩定，它會
自動脫羧，在細胞中這個過程通過催化劑作用發生。比如在糖異生過程中草醯乙酸的脫羧。
化學
乙醯乙酸酮酸分子中含有羧基和酮基兩種官能團，因此它既有羧酸的性質，如成鹽和
成酯等；又有酮的典型反應，如與羥胺反應，加氫還原等。此外，由於兩種官能團的相互影響，還有一些特殊性質，如α-酮酸，β-酮酸易脫羧等。
加氫還原反應
酮酸加氫還原生成羥基酸。
例如：
加氫還原加氫還原
脫羧反應
α-酮戊二酸α-酮酸分子中的酮基與羧基直接相連，由於氧原子的電負性較強
，使酮基與羧基碳原子間的電子云密度降低，因而碳碳鍵容易斷裂，α-酮酸與稀硫酸共熱，發生脫羧反應，生成少1個碳原子的醛。
β-酮酸受熱時更易脫羧。β-酮酸只有在低溫下穩定，在室溫以上易脫羧成酮，這是β-酮酸的共性。
例如：
脫羧反應
α
胺基酸經聯合脫氨或其它方式脫氨所生成的α-酮酸有下述去路：
1.生成非必需胺基酸－α－酮酸經聯合加氨反應可生成相應的胺基酸。八種必需胺基酸中，除賴氨酸和蘇氨酸外其餘六種亦可由相應的α-酮酸加氨生成。但和必需胺基酸相對應的α－酮酸不能在體內合成，所以必需胺基酸依賴於食物供應。
2.氧化生成CO2和水這是α-酮酸的重要去路之一。α-酮酸通過一定的反應途徑先轉變成丙酮酸、乙醯CoA、或三羧酸循環的中間產物，再經過三羧酸循環徹底氧化分解。三羧酸循環將胺基酸代謝與糖代謝、脂肪代謝緊密聯繫起來。
3.轉變生成糖和酮體使用四氧嘧啶(alloxan)破壞犬的胰島β-細胞，建立人工糖尿病犬的模型。待其體內糖原和脂肪耗盡後，用某種胺基酸飼養，並檢查犬尿中糖與酮體的含量。若飼某種胺基酸後尿中排出葡萄糖增多，稱此胺基酸為稱生糖胺基酸(glucogenicaminoacid)；若尿中酮體含量增多，則稱為生酮胺基酸(ketogenicaminoacid)。尿中二者都增多者稱為生糖兼生酮胺基酸(glucogenicandketogenicaminoacid)。從下表中可以看出，凡能生成丙酮酸或三羧酸循環的中間產物的胺基酸均為生糖胺基酸；凡能生成乙醯CoA或乙醯乙酸的胺基酸均為生酮胺基酸；凡能生成丙酮酸或三羧酸循環中間產物同時能生成乙醯CoA或乙醯乙酸者為生糖兼生酮胺基酸。
胺基酸和糖、脂肪的共有中間代謝產物
| 胺基酸簡稱 | 共同中間代謝產物 | 生糖或生酮 |
| 天 | 草醯乙酸 | 生糖 |
| 絲、甘、丙、羥、脯、半胱、胱 | 丙酮酸 | 生糖 |
| 蘇 | 丙酮酸、琥珀醯輔酶A | 生糖 |
| 色 | 丙酮酸、乙醯乙酸 | 生糖兼生酮 |
| 谷、組、鳥、精、瓜、脯 | α-酮戊二酸 | 生糖 |
| 蛋、纈 | 琥珀醯輔酶A | 生糖 |
| 異亮 | 琥珀醯輔酶A、乙醯輔酶A | 生糖兼生酮 |
| 酪、苯丙 | 乙醯乙酸、延胡索酸 | 生糖兼生酮 |
| 亮 | 乙醯乙酸 | 生酮 |
| 賴 | 乙醯輔酶A、α-酮戊二酸 | 生糖兼生酮 |
亮氨酸為生酮胺基酸，賴氨酸、異亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸為生糖兼生酮胺基酸，其餘胺基酸均為生糖胺基酸。
β
β-酮酸的分解分兩種：
酮式分解：乙醯乙酸乙酯(又叫β-丁酮酸乙酯，簡稱三乙)，及其取代衍生物與稀鹼作用，水解生成β-羰基酸，受熱後脫羧生成甲基酮。故稱為酮式分解。
酸式分解：乙醯乙酸乙酯及其取代衍生物在濃鹼作用下，主要發生乙醯基的斷裂，生成乙酸或取代乙酸，故稱為酸式分解。
酮式
β-丁酮酸只有在低溫下穩定，而它的酯是穩定的化合物，一般製成β-丁酮酸乙酯(又稱乙醯乙酸乙酯)，便於保存。其結構如下：
酮酸乙醯乙酸乙酯（CH3COCH2COOC2H5）是β-酮酸——乙醯乙酸的酯。它不同於β-酮酸，比較穩定。乙醯乙酸乙酯是無色有香味的液體，沸點180.4℃，微溶於水，易溶於乙醇、乙醚及大多數有機溶劑。它是有機合成的重要原料。
乙醯乙酸乙酯具有酮和羧酸酯的基本性質，能與HCN，NaHSO3，羥胺及苯肼反應，以稀NaOH水解為乙醯乙酸和乙醇。此外，乙醯乙酸乙酯還能使溴溶液裉色，與金屬鈉作用放出氫氣，與FeCL3呈紫紅色。這些性質表明乙醯乙酸乙酯還應具有烯醇式構造。
實際上，乙醯乙酸乙酯是其酮式構造與烯醇式構造的平衡混合物。在水溶液中，酮式占優勢。
如將此平衡混合物溶解在石油醚中，冷至-78℃，可以得到酮式的晶體。如將平衡混合物與金屬鈉反應生成的烯醇鈉，在-78℃，可以得到酮式的晶體。但是，無論是將酮式的晶體或烯醇式的油狀液放置一定時間，或用適當溶劑溶解後再放置，都將成為酮式與烯醇式的平衡混合物。
乙醯乙酸乙酯表現出雙重的反應性能：
(1)它可以和2，4，二硝基苯肼反應生成橙色的2，4-二硝基苯腙，表明含酮式結構。
(2)又能與三氯化鐵溶液作用顯紫色；能使溴水褪色；能與金屬鈉作用放出氫氣。這3個反應是烯醇的典型反應。
研究證明，乙醯乙酸乙酯是酮式和烯醇式異構體的混合物，在室溫下它們之間處於動態平衡狀態。
酮酸乙醯乙酸乙酯的酮式與烯醇式是構造異構體，二者的差別僅在於一個雙鍵及一個質子的位置不同。在酮式中是C=O雙鍵，質子連在羧酸酯基的α碳上；在烯醇式中是C=C雙鍵，質子連在羧酸酯基的β碳所連的羥基中。酮式與烯醇式之間很容易相互轉化，只要有痕量的酸或鹼，甚至玻璃容器的器壁，都能促其轉變，建立平衡。象這種處於動態平衡的同分異構現象叫做互變異構現象，在平衡體系中能彼此互變的異構體稱為互變異構體。除乙醯乙酸乙酯外，還有許多物質，如β-二酮以及某些糖和含氮化合物等，也能產生這種互變異構現象。乙醯乙酸乙酯的酮式與烯醇式異構稱為酮式-烯醇式互變異構。
凡含α-H碳基化合物都有酮式-烯醇式互變異構。酮式與烯醇式的比例與其分子構造及介質等有關。在醛或酮中也有酮式-烯醇式互變異構平衡存在，羰基的α-H作為質子轉移，不過在平衡混合物中，烯醇所占的比例太小。
在1，3-二羰基化合物中，烯醇式的比例大大增加，例如，2，4-戊二酮（乙醯丙酮）的水溶液中含16%的烯醇，而其己烷溶液中，烯醇式占92%。
1，3-二酮含有大量烯醇式的原因有二：一是π電子云的離域使烯醇式比較穩定，二是生成的烯醇能借分子內氫鍵形成六元環。
乙醯乙酸乙酯的烯醇式也能形成分子內氫鍵，同時與羧酸酯基中的形成共軛體系，因而也有較多的烯醇式。由於酮基對α-H的作用強於羧酸酯基中的，所以α-H移向酮基而不移向羧酸酯基。
由於乙醯乙酸乙酯的上述性質，可以通過亞甲基上的取代，引入各種不同的基團後，再經酮式分解或酸式分解，就可以得到不同結構的酮或酸。
酮酸同理，二取代乙醯乙酸乙酯進行酮式分解將得到二取代丙酮；進行酸式分解將得到二取代乙酸。說明：乙醯乙酸乙酯合成法主要用其酮式分解製取酮，酸式分解制酸很少，制酸一般用丙二酸二乙酯合成法。
相關
複方α-酮酸片
本品由四種酮酸、一種羥酸和五種 必需胺基酸配方製成，其中酮酸和羥酸以鈣鹽形式存在。酮酸或羥酸經過酶的轉氨基作用合成相應的必需 胺基酸，同時尿素氮被降減，通過再利用含氮代謝產物減少尿毒症毒素的蓄積，改善尿毒症症狀；通過腎小球的高濾過，降低血磷和PTH水平延緩慢性腎衰的進程，從而推遲開始透析的時間；補充必需胺基酸則糾正基酸代謝紊亂，改善營養狀況。本品由德國費森尤斯卡比公司開發上市。
補充複方α-酮酸和必需胺基酸，能改善體內胺基酸和蛋白代謝紊亂，促進蛋白合成。配合低蛋白飲食，減輕腎小球的高濾過，保護腎單位，減緩慢性腎功能衰竭惡化。降低血磷和甲狀旁腺素水平，改善繼發性甲狀旁腺亢進引起的一系列症狀。
通過重複利用含氮代謝產物，促進蛋白質合成，改善 氮平衡和血胺基酸的不平衡狀態，降低血中K+和PO3-/4離子濃度，從而改善尿毒症的症狀.配合低蛋白飲食，預防和治療慢性腎功能衰竭的蛋白代謝失調。
人體有8種 必需胺基酸，組氨酸和酪氨酸對於正常人來講雖不是必需胺基酸，但尿毒症患者體內合成這兩種胺基酸的原料缺乏，所以這兩種胺基酸對腎病患者也成為必需胺基酸。
慢性腎衰患者體內 必需胺基酸減少， 非必需胺基酸增多。這種比例失調可造成 蛋白質合成減少、分解增多。補充 必需胺基酸，可使腎衰患者即使在低蛋白飲食的情況下，也可增加體內蛋白質的合成，並可糾正患者必需胺基酸和 非必需胺基酸的失衡。另外低蛋白飲食大大減少了磷的攝入，可降低血磷水平，減輕鈣磷代謝紊亂。複方а-酮酸的主要成分是必需胺基酸和а-酮酸的鈣鹽。а-酮酸是合成 胺基酸的原料，在體內可轉變為必需胺基酸。單純使用必需胺基酸可使必需和非必需胺基酸比例適當，但胺基酸本身含氮，通過代謝也會產生含氮廢物，這些含氮廢物通過腎臟排泄會加重病腎的負擔；還有研究表明必需胺基酸會改變腎臟血流動力，引起高濾過，導致殘存的腎單位進一步毀損。而套用酮酸的好處在於：酮酸不含氮，不會引起體內含氮 代謝物增多，再者а-酮酸與體內的 氨基結合生成必需胺基酸還能使含氮廢物 再利用，因而優於必需胺基酸。а-酮酸製劑含有鈣鹽，對糾正鈣磷代謝紊亂，減輕繼發性甲旁亢也有一定的療效。
複方α-酮酸是一種複方製劑，其中含有一定量的必需胺基酸，同時還含有α-酮酸、鈣等物質。α-酮酸本身不含氮，在體內通過 轉氨基作用結合一個氮以後轉變為相應的必需胺基酸。所以，複方α-酮酸在對慢性腎功能衰竭的患者治療中比必需胺基酸療效更好。
目前我國的腎病患者，主要靠腎透析和腎移植來延長生命，而腎移植需要很高的費用，一般人難以承受，只能靠腎透析。進口的開同酸片在我國銷售較好，在北京、上海、廣州的銷售都位於所有藥品銷售的前50位。因此開發複方α-酮酸片具有較好的經濟效益。
相關詞條
| 染色體 | 組蛋白 | C值悖論 | 雙螺鏇結構 |
| 鹼基 | 核小體 | 衛星DNA | 半保留複製 |
