Charakteristiky kyseliny glutámovej, funkcie, biosyntéza

On kyselina glutámová Je to jedna z 22 aminokyselín, ktorá tvorí proteíny všetkých živých bytostí a jednej z najčastejších povahy. Pretože ľudské telo má vnútorné trasy pre biosyntézu, nepovažuje sa to za nevyhnutné.

Spolu s kyselinou asparágovou kyselinou glutámová patrí do negatívne zaťaženej skupiny polárnych aminokyselín a podľa dvoch existujúcich systémov nomenklatúry (tri alebo jedno písmeno) sa označuje ako “Glu„Alebo ako“A„.

Štruktúra aminokyselín glutámovej kyseliny (zdroj: HBF878 [CC0] cez Wikimedia Commons)

Túto aminokyselinu objavil v roku 1866 nemecký chemik Rittershause pri štúdiu hydrolyzovaného pšenice gluténu, a teda jej „glutamskej“ nominálnej hodnoty. Po jeho objavení bola určená jeho prítomnosť u väčšiny živých bytostí, takže sa predpokladá, že má základné funkcie pre život.

Kyselina L-glutámová sa považuje za jeden z najdôležitejších mediátorov v prenose excitačných signálov v centrálnom nervovom systéme zvierat stavovcov a je tiež potrebný na normálne fungovanie mozgu, ako aj pre kognitívny vývoj, pamäť a pamäť a pamäť a pamäť učenie sa.

Niektoré z jeho derivátov majú navyše dôležité funkcie na priemyselnej úrovni, najmä s ohľadom na kulinárske prípravky, pretože pomáha zlepšovať chuť jedla.

[TOC]

Charakteristika

Napriek tomu, že nie je esenciálnou aminokyselinou pre ľudí, glutamát (ionizovaný tvar kyseliny glutámovej) má dôležité výživové implikácie pre rast zvierat a bolo navrhnuté, že má oveľa väčšiu výživovú hodnotu ako v prípade iných neosenciálnych aminokyselín.

Táto aminokyselina je obzvlášť hojná v mozgu, najmä v intracelulárnom priestore (cytosól), ktorý umožňuje existenciu gradientu medzi cytosolom a extracelulárnym priestorom, ktorý je vymedzený plazmatickou membránou nervových buniek.

Pretože má veľa funkcií v excitačných synapsiách a na cvičenie svojich funkcií pôsobiacich na špecifické receptory, jeho koncentrácia sa udržiava na kontrolovaných hladinách, najmä v extracelulárnom prostredí, pretože tieto receptory všeobecne „vyzerajú“ z buniek.

Miesta s najvyššou koncentráciou glutamátu sú nervové terminály, ich distribúcia je však podmienená energetickými potrebami buniek v celom tele.

V závislosti od typu bunky, keď ju vstúpi kyselina glutámová, môže byť nasmerovaná na mitochondrie na energetické účely alebo sa môže redistribuovať na synaptické vezikuly a oba procesy používajú špecifické intracelulárne transportné systémy.

Štruktúra

Kyselina glutámová, rovnako ako ostatné aminokyseliny, je a-aminokyselina, ktorá má atóm centrálneho uhlíka (ktorý je chirálny), α uhlík, ktorý sa spájajú so štyrmi ďalšími skupinami: karboxylová skupina, aminoskupina, aminoskupina, a Atóm vodíka a náhradná skupina (bočný reťazec alebo skupina R).

Skupina R kyseliny glutámovej poskytuje molekulu druhú karboxylovú skupinu (-COH) a jej štruktúra je -ch2-ch2-coOH (-ch2-ch2-koo- vo svojej ionizovanej forme), takže súčet atómov celkového uhlíka molekuly v molekule je päť.

Táto aminokyselina má relatívnu hmotnosť 147 g/mol a disociačná konštanta (PKA) jej skupiny R je 4.25. Má izoelektrický bod 3.22 a priemerný index prítomnosti proteínov je okolo 7%.

Pretože neutrálne pH (okolo 7), kyselina glutámová je ionizovaná a má negatívne zaťaženie, je klasifikovaná v rámci negatívne zaťaženej skupiny polárnych aminokyselín, skupiny, v ktorej je tiež zahrnutá kyselina asparátová (aspartát, vo svojej ionizovanej forme).

Funkcia

Kyselina glutámová alebo jej ionizovaný tvar, glutamát, má viac funkcií, nielen z fyziologického hľadiska, ale aj z priemyselného, ​​klinického a gastronomického hľadiska.

Môže vám slúžiť: kyselina alfa -lipoová: funkcia, vlastnosti, výhody, kontraindikácie

Fyziologické funkcie kyseliny glutámovej

Jednou z najpopulárnejších fyziologických funkcií kyseliny glutámovej v tele väčšiny stavovcov je ich účasť ako budiča neurotransmitera v mozgu. Zistilo sa, že viac ako 80% excitačných synapsií komunikuje pomocou glutamátu alebo ktoréhokoľvek z jeho derivátov.

Medzi funkcie, ktoré majú synapsie, ktoré používajú túto aminokyselinu počas signalizácie, patrí rozpoznávanie, učenie, pamäť a ďalšie.

Glutamát súvisí aj s vývojom nervového systému, iniciáciou a elimináciou synapsií a migrácie, diferenciácie a bunkovej smrti. Je dôležité pre komunikáciu medzi periférnymi orgánmi, ako sú potravinové trakty, pankreas a kosti.

Glutamát má navyše funkcie v procesoch syntézy proteínu a peptidu, ako aj pri syntéze mastných kyselín, v regulácii hladín dusíka buniek a pri kontrole aniónovej a osmotickej rovnováhy.

Slúži ako predchodca rôznych sprostredkovateľov cyklu kyseliny trikarboxylovej (cyklus Krebs) a tiež ďalších neurotransmiterov, ako je GABA (aminobutyrická gama kyselina). Na druhej strane je to predchodca v syntéze iných aminokyselín, ako je L-prolín, L-arginín a L-alanina.

Klinické aplikácie

Rôzne farmaceutické prístupy sa zakladajú hlavne na receptoroch kyseliny glutámovej, ako sú terapeutické ciele na liečbu psychiatrických chorôb a iných patológií súvisiacich s pamäťou.

Glutamát sa tiež používa ako aktívne činidlo v rôznych farmakologických formuláciách určených na liečbu infarktov myokardu a funkčnej dyspepsie (problémy s žalúdočnou alebo trávou).

Aplikácia priemyselnej kyseliny glutámovej

Kyselina glutámová a jej deriváty majú rôzne aplikácie v rôznych odvetviach. Napríklad monosodická soľ glutamátu sa používa v potravinárskom priemysle ako korenie.

Táto aminokyselina je tiež východiskovým materiálom pre syntézu iných chemikálií a glutamskej polycidy je biologicky odbúrateľný, jedlý a netoxický prírodný aniónový polymér pre ľudí alebo pre životné prostredie.

V potravinárskom priemysle sa používa aj ako zahusťovadlo a ako „reliéf“ horkosť rôznych potravín.

Používa sa tiež ako kryoprotektor, ako „liečiteľné“ biologické lepidlo ako transportér liečiva, na návrh biologicky odbúrateľných vlákien a hydrogélov schopných absorbovať veľké množstvo vody.

Biosyntéza

Všetky aminokyseliny pochádzajú z glykolytických sprostredkovateľov, z cyklu Krebs alebo z trasy fosfátu pentózy. Glutamát je konkrétne.

Biosyntetická cesta tejto aminokyseliny je pomerne jednoduchá a jej kroky sú takmer vo všetkých živých organizmoch.

Metabolizmus glutamátu a dusíka

V metabolizme dusíka je to prostredníctvom glutamátu a glutamínu, že amoniak je začlenený do rôznych biomolekúl tela a prostredníctvom transaminačných reakcií poskytuje glutamát aminoskupiny väčšiny aminokyselín.

Táto trasa teda znamená asimiláciu amónnych iónov na molekuly glutamátu, ktorá sa uskutočňuje v dvoch reakciách.

Prvý krok trasy je katalyzovaný enzýmom známym ako syntetázový glutamín, ktorý je prítomný v prakticky všetkých organizmoch a podieľa sa na redukcii glutamátu a amónia na výrobu glutamín.

V baktériách a rastlinách sa na druhej strane glutamát produkuje z glutamínu enzýmom známym ako syntázový glutamát.

U zvierat sa to vyrába z transaminácie a-zetoglutarátu, ktorý sa uskutočňuje počas katabolizmu aminokyselín. Jeho hlavnou funkciou u cicavcov je premeniť toxický amónny na glutamín, ktorý sa transportuje krvou.

Môže vám slúžiť: Embryológia: História, študijné pole a vetvy

V reakcii katalyzovanej enzýmom glutamátovou syntázou prechádza a-ketoglutarát procesom redukčnej aminácie, kde sa glutamín zúčastňuje ako darca dusíkovej skupiny.

Aj keď sa vyskytuje v oveľa menšom podiele, u zvierat sa glutamát vyrába aj reakciou jediného kroku medzi a-zotoglutarátom a amónom (NH4), ktorý je katalyzovaný enzýmom L-glutamát dehydrogenázy, v skutočnosti všadeprítomný vo všetkých živých organizmoch.

Tento enzým je spojený s mitochondriálnou matricou a reakcia, ktorá katalyzuje, je možné napísať viac -menej tak, že NADPH pracuje pri dodávke redukčnej energie:

α-ketoglutarát + NH4 + NADPH → L-glutamát + NADP ( +) + voda

Metabolizmus a degradácia

Kyselina glutámová používa telesné bunky na podávanie rôznych účelov, medzi ktorými vynikajú syntéza proteínov, metabolizmus energie, fixácia amónneho alebo neurotransmisia.

Glutamát odobratý z extracelulárneho média v niektorých typoch nervových buniek môže byť „recyklovaný“, keď sa zmení na glutamín, ktorý sa uvoľňuje na extracelulárne tekutiny a odoberie sa neurónmi, ktoré sa majú znova transformovať na glutamát, ktorý je známy ako cyklus Glutamát.

Po požití diétmi potravou sa črevná absorpcia kyseliny glutámovej vo všeobecnosti končí jej transformáciou na iné aminokyseliny, ako je alanín, proces sprostredkovaný bunkami črevnej sliznice, ktorí ho tiež používajú ako zdroj energie.

Na druhej strane pečeň je zodpovedná za to, že sa stane glukózou a laktátom, z ktorých chemická energia je hlavne v ATP -tvare.

Bola hlásená existencia rôznych glutamátových metabolizujúcich enzýmov v rôznych organizmoch, ako je prípad dehydrogénneho glutamátu, glutamátovo-amonium liasáz a glutamináz a mnohé z nich sa zapojili do Alzheimerovej choroby.

Potraviny bohaté na kyselinu glutámovú

Kyselina glutámová je prítomná vo väčšine potravín konzumovaných človekom a niektorí autori tvrdia, že pri 70 kg ľudskej bytosti je denný príjem kyseliny glutámovej odvodenej z diéty okolo 28 g g.

Medzi najbohatšie potraviny v tejto aminokyseline patria potraviny živočíšneho pôvodu, kde mäso (hovädzie, ošípané, ovce atď.), Vajcia, mliečne výrobky a ryby. Potraviny rastlinného pôvodu bohaté na glutamát sú semená, zrná, špargľa a ďalšie.

Okrem rôznych druhov potravín prirodzene bohatých na túto aminokyselinu, ktorá je z nej, sa monosodická soľ glutamátu používa ako prísadka na zvýšenie alebo zvýšenie chuti početných jedál a priemyselne spracovaných potravín.

Výhody vášho príjmu

Glutamát pridaný do rôznych kulinárskych prípravkov pomáha „vyvolať“ chuť a zlepšovať pocit chuti v ústnej dutine, ktorá má zjavne dôležitý fyziologický a výživový význam.

Klinické skúšky ukázali, že príjem kyseliny glutámovej má potenciálne aplikácie pri liečbe „porúch“ alebo perorálnych patológií týkajúcich sa chuti a produkcie „hyposalivácie“ (produkcia nízkej produkcie slín)).

Podobne je kyselina glutámová (glutamát) výživnou dôležitou dôležitosťou na udržiavanie normálnej bunkovej aktivity v črevnej sliznici.

Ukázalo sa, že dodávka tejto aminokyseliny potkanom, ktoré prešli chemoterapeutickými ošetreniami, zvyšuje imunologické charakteristiky čreva, okrem udržiavania a zvýšenia aktivity a funkcií črevnej sliznice.

Na druhej strane v Japonsku boli lekárske diéty navrhnuté na základe potravín bohatých na kyselinu glutámovú pre pacientov podliehajú bruchu.

Môže vám slúžiť: troponín: charakteristiky, štruktúra, funkcie a testy

Táto aminokyselina sa tiež používa na vyvolanie chuti do jedla u starších pacientov s chronickou gastritídou, ktorí sú zvyčajne nevhodní.

Nakoniec štúdie súvisiace s perorálnym prísunom kyseliny glutámovej a arginínu naznačujú, že sa podieľajú na pozitívnej regulácii génov súvisiacich s adipogenézou vo svalovom tkanive a s lipolýzou v tukových tkanivách.

Poruchy nedostatku

Pretože kyselina glutámová slúži ako prekurzor v syntéze rôznych typov molekúl, ako sú aminokyseliny a iné neurotransmitery, môžu mať genetické defekty spojené s expresiou enzýmov súvisiacich s ich biosyntézou a recykláciou dôsledky na zdravie tela akéhokoľvek zvieraťa.

Napríklad enzým Discarboxylázová glutámová kyselina má nabíjanie konverzie glutamátu na aminobutyrickú gama kyselinu (GABA) Esenciálny neurotransmiter pre inhibičné nervové reakcie.

Preto je rovnováha medzi kyselinou glutámou a GABA nanajvýš dôležitá na udržanie kontroly kortikálnej excitability, pretože glutamát funguje hlavne v excitatívnych nervových synapsiách.

Na druhej strane, pretože glutamát je zapojený do série mozgových funkcií, ako je učenie a pamäť, jeho nedostatok by mohol spôsobiť defekty v týchto triedach kognitívnych procesov, ktoré ho vyžadujú ako neurotransmiter.

Odkazy

1. Ariyoshi, m., Katane, m., Hamese, K., Miyoshi a., Nakane, m., Hoshino, a.,... Matoba, s. (2017). D -glutamát sa metabolizuje v srdci mithochondria. Vedecké správy, 7(August 2016), 1-9. https: // doi.org/10.1038/SREP43911
2. Barret, G. (1985). Chémia a biochémia aminokyseliny. New York: Chapman a Hall.
3. Danbolt, n. C. (2001). Glutamát. Pokrok v neurobiológii, 65, 1-105.
4. Fonnum, f. (1984). Glutamát: neurotransmiter v mozgu cicavcov. Journal of Neurochemistry, 18(1), 27-33.
5. Gratini, s. (2000). Medzinárodné sympózium o glutamáte. Kyselina glutámová, o dvadsať rokov neskôr.
6. Graham, T. A., Sgro, v., Friars, D., & Gibala, m. J. (2000). Požitie glutamátu: Plazma a aminokyselinové skupiny bez svalov a svalov. American Journal of Physiology- Endokrinology a Metabolizmus, 278, 83-89.
7. Hu, c. J., Jiang, Q. A., Zhang, T., Jin a. L., Li, f. N., Tvoj, j. A.,... Kong, x. F. (2017). Doplnkovanie výživy s arginínom a kyselinou glutámou zvyšuje kľúčovú expresiu lipogénneho génu u pestovateľov ošípaných. Journal of Animal Science, 95(12), 5507-5515.
8. Johnson, J. L. (1972). Kyselina glutámová ako synaptický vysielač v nervovom systéme. Recenzia. Výskum mozgu, 37, 1-19.
9. Kumar, r., Vikramachakravarthi, D., & Pal, P. (2014). Výroba a čistenie kyseliny glutámovej: Kritický prehľad o intenzite procesu. Chemické inžinierstvo a spracovanie: Zintenzívnenie procesu, 81, 59-71.
10. Mourtzakis, m., & Graham, T. A. (2002). Požitie glutamátu a jeho účinky na odpočinok a počas cvičenia u ľudí. Journal of Applied Physiology, 93(4), 1251-1259.
11. Neil, e. (2010). Biologické procesy na výrobu vodíka. Pokroky v biochemickom inžinierstve/biotechnológii, 123(Júl 2015), 127-141. https: // doi.org/10.1007/10
12. Okumoto, s., Funck, D., Trovato, m., & Forlani, G. (2016). Aminininokyseliny rodiny glutamátov: Funkcie nad rámec primárneho metabolizmu. Hranice vo vede rastlín, 7, 1-3.
13. Olubodun, J. Ani., Zulkifli, i., Farjam, a. Siež., Vlasy-bejo, m., & Kasim, a. (2015). Suplementácia gutamínu a kyseliny glutámovej zvyšuje výkon kurčiat brojlerov pod horúcim a vlhkým tropickým stavom. Taliansky denník zvierat, 14(1), 25-29.
14. Umbarger, h. (1978). Biosyntéza aminokyselín a jej regulácia. Postihnúť. Otáčať sa. Biochem., 47, 533-606.
15. Waelsch, h. (1951). Kyselina glutámová a mozgová funkcia. Pokroky v proteínovej chémii, 6, 299-341.
16. Yelamanchi, s. D., Jayaram, s., Thomas, J. Klimatizovať., Gundimeda, s., Khan, a. Do., Singhal, a.,... gowda, h. (2015). Mapa dráhy glutamátového metabolizmu. Časopis bunkovej komunikácie a signalizácie, 10(1), 69-75.