Glutaminsyreegenskaper, funksjoner, biosyntese

Han glutaminsyre Det er en av de 22 aminosyrene som utgjør proteinene til alle levende vesener og en av de mest tallrike i naturen. Siden menneskekroppen har iboende ruter for biosyntese, anses dette ikke som essensielt.

Sammen med asparaginsyre tilhører glutaminsyre den negativt belastede polare aminosyregruppen, og ifølge de to eksisterende nomenklatursystemene (tre eller en bokstav) er den betegnet som "Glu"eller som"OG"".

Glutaminsyre aminosyrestruktur (kilde: HBF878 [CC0] via Wikimedia Commons)

Denne aminosyren ble oppdaget i 1866 av den tyske kjemikeren Rittershause mens han studerte hvetgluten hydrolysert, derav dens "glutamiske" kirkesamfunn. Etter oppdagelsen er dets tilstedeværelse i mye av levende vesener bestemt, så det antas at det har essensielle funksjoner for livet.

L-glutaminsyre regnes som en av de viktigste mediatorene i overføring av eksitatoriske signaler i sentralnervesystemet til virveldyr og er også nødvendig for normal funksjon av hjernen, så vel som for kognitiv utvikling, hukommelse og hukommelse og den læring.

Noen av derivater har i tillegg viktige funksjoner på industrielt nivå, spesielt med tanke på kulinariske preparater, da det hjelper til med å forbedre smaken av måltider.

[TOC]

Kjennetegn

Til tross for at han ikke er en essensiell aminosyre for mennesker, har glutamat (den ioniserte formen til glutaminsyre) viktige ernæringsmessige implikasjoner for dyrevekst og har blitt foreslått at den har en mye større ernæringsverdi enn for andre ikke -essensielle aminosyrer.

Denne aminosyren er spesielt rikelig i hjernen, spesielt i intracellulært rom (cytosol), som tillater eksistensen av en gradient mellom cytosol og ekstracellulært rom, som er avgrenset av plasmamembranen til nerveceller.

Fordi det har mange funksjoner i eksitatoriske synapser og for å utøve sine funksjoner som virker på spesifikke reseptorer, opprettholdes konsentrasjonen på kontrollerte nivåer, spesielt i det ekstracellulære miljøet, siden disse reseptorene generelt "ser" ut av cellene.

Stedene med den høyeste glutamatkonsentrasjonen er nerveterminaler, men deres distribusjon er betinget av energibehovene til cellene i hele kroppen.

Avhengig av celletypen, når glutaminsyre kommer inn i den, kan den rettes mot mitokondriene, for energiformål, eller kan omfordeles mot synaptiske vesikler og begge prosesser bruker spesifikke intracellulære transportsystemer.

Struktur

Glutaminsyre, som resten av aminosyrene, er en a-aminosyre som har et sentralt karbonatom (som er chiral), a karbon, som fire andre grupper blir med: en karboksylgruppe, en aminogruppe, en aminogruppe, en Hydrogenatom og en erstatningsgruppe (sidekjede eller gruppe R).

Gruppe R glutaminsyre gir molekylet en andre karboksylgruppe (-COH) og dens struktur er -Ch2-CH2-COOH (-Ch2-CH2-COO- i sin ioniserte form), så summen av atomer totalt karbon i molekylet er fem.

Denne aminosyren har en relativ masse på 147 g/mol og dissosiasjonskonstanten (PKA) av gruppen R er 4.25. Har et isoelektrisk punkt på 3.22 og den gjennomsnittlige protein -tilstedeværelsesindeksen er rundt 7%.

Siden en nøytral pH (rundt 7), er glutaminsyre ionisert og har en negativ belastning, er klassifisert i den negativt belastede polar aminosyregruppen, en gruppe der asparaginsyre også er inkludert (aspartat, i sin ioniserte form).

Funksjoner

Glutaminsyre eller dens ioniserte form, glutamat, har flere funksjoner, ikke bare fra det fysiologiske synspunktet, men også fra det industrielle, kliniske og gastronomiske synspunktet.

Kan tjene deg: alfa lipoic acid: funksjon, egenskaper, fordeler, kontraindikasjoner

Fysiologiske funksjoner av glutaminsyre

En av de mest populære fysiologiske funksjonene til glutaminsyre i kroppen til de fleste virveldyr er deres deltakelse som en exciter -nevrotransmitter i hjernen. Det er bestemt at mer enn 80% av eksitatoriske synapser kommuniserer ved bruk av glutamat eller noen av dets derivater.

Blant funksjonene som synapser som bruker denne aminosyren har under signalering, er anerkjennelse, læring, minne og andre.

Glutamat er også relatert til utviklingen av nervesystemet, initiering og eliminering av synapser og migrasjon, differensiering og celledød. Det er viktig for kommunikasjon mellom perifere organer som matkanal, bukspyttkjertel og bein.

I tillegg har glutamat funksjoner både i prosessene med protein- og peptidsyntese, og i syntesen av fettsyrer, i reguleringen av cellenivåer av nitrogen og i kontrollen av anionisk og osmotisk balanse.

Det fungerer som en forløper for forskjellige mellommenn i trikarboksylsyresyklusen (Krebs Cycle) og også andre nevrotransmittere som GABA (aminobutyrisk gammasyre). På sin side er det en forløper i syntesen av andre aminosyrer som L-prolin, L-arginin og L-alanina.

Kliniske applikasjoner

Ulike farmasøytiske tilnærminger er hovedsakelig basert på glutaminsyrereseptorer som terapeutiske mål for behandling av psykiatriske sykdommer og andre patologier relatert til hukommelse.

Glutamat har også blitt brukt som et aktivt middel i forskjellige farmakologiske formuleringer designet for å behandle hjerteinfarkt og funksjonell dyspepsi (mage- eller fordøyelsesproblemer).

Industrielle glutaminsyreapplikasjoner

Glutaminsyre og dens derivater har forskjellige bruksområder i forskjellige bransjer. For eksempel brukes det monosodiske saltet av glutamat i matindustrien som krydder.

Denne aminosyren er også startmaterialet for syntese av andre kjemikalier og glutamisk polykid er en biologisk nedbrytbar, spiselig og ikke -toksisk naturlig anionisk polymer for mennesker eller for miljøet.

I matindustrien brukes det også som et fortykningsmiddel og som et "lettelse" middel for bitterheten i forskjellige matvarer.

Det brukes også som en kryoprotector, som et "helbredelig" biologisk lim, som en medikamenttransportør, for utforming av biologisk nedbrytbare fibre og hydrogeler som er i stand til å absorbere store mengder vann, blant andre.

Biosyntese

Alle aminosyrer stammer fra glykolytiske mellommenn, fra Krebs -syklusen eller pentosefosfatruten. Glutamat er spesifikt.

Den biosyntetiske ruten til denne aminosyren er ganske enkel, og dens trinn er i nesten alle levende organismer.

Glutamat og nitrogenmetabolisme

I nitrogenmetabolisme er det gjennom glutamat og glutamin at ammonium blir inkorporert i de forskjellige biomolekylene i kroppen, og gjennom transamineringsreaksjoner gir glutamat aminogruppene av de fleste aminosyrer.

Dermed innebærer denne ruten assimilering av ammoniumioner til glutamatmolekyler, som finner sted i to reaksjoner.

Det første trinnet i ruten blir katalysert av et enzym kjent som syntetase glutamin, som er til stede i praktisk talt alle organismer og deltar i reduksjon av glutamat og ammonium for å produsere glutamin.

Hos bakterier og planter produseres glutamat derimot fra glutamin av enzym kjent som syntase glutamat.

Hos dyr produseres dette fra transaminering av a-zetoglutarat, som finner sted under aminosyrekatabolisme. Hovedfunksjonen hos pattedyr er å konvertere giftig fritt ammonium til glutamin, som transporteres med blod.

Det kan tjene deg: Embryologi: Historie, studieretning og grener

I reaksjonen katalysert av enzymet glutamatsyntase, går a-ketoglutaratet gjennom en redusiv aminasjonsprosess, der glutamin deltar som en giver i nitrogengruppen.

Selv om det forekommer i mye mindre proporsjon, produseres glutamatet hos dyr også ved reaksjonen av et enkelt trinn mellom a-zotoglutarat og ammonium (NH4), som er katalysert av enzymet L-glutamatdehydrogenase, praktisk talt allestedsnærværende i alle levende organismer.

Dette enzymet er assosiert med mitokondriell matrise og reaksjonen som katalyserer kan skrives mer eller mindre som følger, der NADPH fungerer i tilførselen av reduserende kraft:

α-ketoglutarat + NH4 + NADPH → L-glutamat + NADP ( +) + Vann

Metabolisme og nedbrytning

Glutaminsyre brukes av kroppsceller for å tjene forskjellige formål, blant dem proteinsyntese, energimetabolisme, ammoniumfiksering eller nevrotransmisjon skiller seg ut.

Glutamatet hentet fra det ekstracellulære mediet i noen typer nerveceller kan "resirkuleres" når det blir omgjort til glutamin, som frigjøres til ekstracellulære væsker og tas av nevroner som skal transformeres igjen til glutamat, som er kjent som syklusen Glutamin-glutamat.

Når den er inntatt med kostholdsmat, ender tarmabsorpsjonen av glutaminsyre generelt i dens transformasjon til andre aminosyrer som alanin, en prosess mediert av cellene i tarmslimhinnen, som også bruker den som en energikilde.

Leveren er derimot ansvarlig for å bli glukose og laktat, hvorav kjemisk energi hovedsakelig er i ATP -formet.

Eksistensen av forskjellige glutamatmetaboliserende enzymer i forskjellige organismer er rapportert, slik er tilfellet med dehydrogent glutamat, glutamat-ammonium-liasaser og glutaminaser, og mange av disse har vært involvert i Alzheimers sykdom.

Mat rik på glutaminsyre

Glutaminsyre er til stede i det meste av maten som konsumeres av mennesker, og noen forfattere hevder at for et menneske på 70 kg er det daglige inntaket av glutaminsyre avledet fra kostholdet rundt 28 g.

Blant de rikeste matvarene i denne aminosyren er de med dyrs opprinnelse, der kjøttet (bovine, gris, sau, etc.), Egg, meieri og fisk. Matvarene til planteopprinnelse rik på glutamat er frø, korn, asparges og andre.

I tillegg til de forskjellige typene mat som er naturlig rik på denne aminosyren, et derivat av den, brukes det monosodiske saltet av glutamat som et tilsetningsstoff for å forbedre eller øke smaken av mange retter og industrielt bearbeidet mat.

Fordelene med inntaket ditt

Glutamat tilsatt forskjellige kulinariske preparater hjelper til med å "indusere" smak og forbedre smaksfølelsen i munnhulen, som tilsynelatende har viktige fysiologiske og ernæringsmessige betydninger.

Kliniske studier har vist at inntak av glutaminsyre har potensielle anvendelser i behandlingen av "lidelser" eller orale patologier relatert til smak og "hyposalivation" (lav spyttproduksjon) produksjon).

På samme måte er glutaminsyre (glutamat) et næringsstoff av stor betydning for å opprettholde normal celleaktivitet i tarmslimhinnen.

Det er vist at tilførselen av denne aminosyren til rotter som har gjennomgått kjemoterapeutiske behandlinger, øker de immunologiske egenskapene til tarmen, i tillegg til å opprettholde og forbedre aktiviteten og funksjonene til tarmslimhinnen.

I Japan er derimot medisinske dietter designet basert på mat som er rike på glutaminsyre for pasienter gjennomgår abdominal.

Kan tjene deg: Troponin: Kjennetegn, struktur, funksjoner og tester

Denne aminosyren brukes også til å indusere appetitt hos eldre pasienter med kronisk gastritt som normalt er upassende.

Til slutt antyder studier relatert til oral tilførsel av glutaminsyre og arginin at disse er involvert i den positive reguleringen av gener relatert til adipogenese i muskelvev og med lipolyse i fettvev.

Mangelforstyrrelser

Siden glutaminsyre fungerer som en forløper i syntesen av forskjellige typer molekyler som aminosyrer og andre nevrotransmittere, kan genetiske defekter assosiert med ekspresjon av enzymer relatert til deres biosyntese og resirkulering få konsekvenser for helsen til kroppen til ethvert dyr.

For eksempel er disvarboksylaseglutaminsyre enzym ansvarlig for konvertering av glutamat til aminobutyric gamma acid (GABA) en essensiell nevrotransmitter for hemmende nervereaksjoner.

Derfor er balansen mellom glutaminsyre og GABA av største betydning for å opprettholde kortikal eksitabilitetskontroll, siden glutamat hovedsakelig fungerer i eksitative nervesynapser.

I sin tur, siden glutamat er involvert i en serie hjernefunksjoner som læring og hukommelse, kan dens mangel forårsake feil i disse klassene av kognitive prosesser som krever det som nevrotransmitter.

Referanser

1. Ariyoshi, m., Katane, m., Hamese, k., Miyoshi, og., Nakane, m., Hoshino, a.,... Matoba, S. (2017). D -glutamat metaboliseres i hjertet mithokondrier. Vitenskapelige rapporter, 7(August 2016), 1-9. https: // doi.org/10.1038/SREP43911
2. Barret, g. (1985). Kjemi og biokjemi av aminosyren. New York: Chapman og Hall.
3. Danbolt, n. C. (2001). Glutamatopptak. Fremgang i nevrobiologi, 65, 1-105.
4. Fonnum, f. (1984). Glutamat: En nevrotransmitter i pattedyrhjernen. Journal of Neurochemistry, 18(1), 27-33.
5. Gratini, s. (2000). Internasjonalt symposium om glutamat. Glutaminsyre, tjue år senere.
6. Graham, t. OG., Sgro, v., Friars, d., & Gibala, m. J. (2000). Inntak av glutamat: plasma- og muskelfrie aminosyrebassenger av hvilende mennesker. American Journal of Physiology- Endocrinology and Metabolism, 278, 83-89.
7. Hu, c. J., Jiang, q. OG., Zhang, t., Yin, og. L., Li, f. N., Din, j. OG.,... Kong, x. F. (2017). Kostholdstilskudd med arginin og glutaminsyre forbedrer nøkkel lipogent genuttrykk hos voksende griser. Journal of Animal Science, 95(12), 5507-5515.
8. Johnson, J. L. (1972). Glutaminsyre som en synaptisk sender i nervesystemet. En anmeldelse. Hjerneforskning, 37, 1-19.
9. Kumar, r., Vikramachakravarthi, d., & Pal, P. (2014). Produksjon og rensing av glutaminsyre: En kritisk gjennomgang mot prosessintensition. Kjemisk prosjektering og prosessering: prosessintensivering, 81, 59-71.
10. Mourtzakis, m., & Graham, t. OG. (2002). Glutamatinntak og dens effekter i ro og under trening hos mennesker. Journal of Applied Physiology, 93(4), 1251-1259.
11. Neil, e. (2010). Biologiske prosesser for hydrogenproduksjon. Fremskritt innen biokjemisk ingeniørvitenskap/bioteknologi, 123(Juli 2015), 127-141. https: // doi.org/10.1007/10
12. Okumoto, s., Funck, d., TROVATO, m., & Forlani, g. (2016). Aminosyrer i glutamatfamilien: funksjoner utover primær metabolisme. Grenser i plantevitenskap, 7, 1-3.
13. Olubodun, J. ENTEN., Zulkifli, i., Farjam, a. S., Hår-bejo, m., & Kasim, a. (2015). Tilskudd av gutamin og glutaminsyren forbedrer ytelsen til slaktekyllinger under den varme og fuktige tropiske tilstanden. Italiensk tidsskrift for dyrevitenskap, 14(1), 25-29.
14. Umbarger, h. (1978). Aminosyrebiosyntese og dens regulering. Ann. Rev. Biochem., 47, 533-606.
15. Waelsch, h. (1951). Glutaminsyre og cerebral funksjon. Fremskritt innen proteinkjemi, 6, 299-341.
16. Yelamanchi, s. D., Jayaram, s., Thomas, J. K., Gundimeda, s., Khan, a. TIL., Singhal, a.,... Gowda, h. (2015). Et trasékart over glutamatmetabolisme. Journal of Cell Communication and Signaling, 10(1), 69-75.