Karakteristike glutaminske kisline, funkcije, biosinteza

On glutaminska kislina To je ena od 22 aminokislin, ki sestavljajo beljakovine vseh živih bitij in ena najpogostejših narave. Ker ima človeško telo lastne poti za biosintezo, to ne velja za bistveno.

Skupaj z asparaginsko kislino pripada glutaminski kislini negativno obremenjeni polarni aminokislinski skupini in po obeh obstoječih sistemih nomenklature (tri ali ene črke) je označena kot "Glu"ali kot"In".

Struktura aminokislin glutaminske kisline (vir: HBF878 [CC0] prek Wikimedia Commons)

To aminokislino je leta 1866 odkrila nemška kemična tveganja, medtem ko je preučevala hidrolizirano pšenično gluten, od tod tudi njeno "glutamično" poimenovanje. Po njegovem odkritju je bila določena njegova prisotnost v večini živih bitij, zato velja, da ima bistvene funkcije za življenje.

L-glutaminska kislina velja za enega najpomembnejših mediatorjev pri prenosu ekscitacijskih signalov v centralnem živčnem sistemu živali z vretenčarji in je potrebna tudi za normalno delovanje možganov, pa tudi za kognitivni razvoj, spomin in spomin ter spomin ter spomin učenje.

Nekateri njegovi derivati ​​imajo poleg tega pomembne funkcije na industrijski ravni, zlasti glede kulinaričnih pripravkov, saj pomaga izboljšati okus obrokov.

[TOC]

Značilnosti

Kljub temu, da ni bistvena aminokislina za ljudi, ima glutamat (ionizirana oblika glutaminske kisline) pomembne prehranske posledice za rast živali in predlagano, da ima veliko večjo prehransko vrednost kot pri drugih neobčutljivih aminokislinah.

Ta aminokislina je še posebej bogata v možganih, zlasti v znotrajceličnem prostoru (citosol), kar omogoča obstoj gradienta med citosolom in zunajceličnim prostorom, ki ga omejuje plazemska membrana živčnih celic.

Ker ima veliko funkcij v ekscitacijskih sinapsah in za izvajanje svojih funkcij, ki delujejo na specifične receptorje, se njegova koncentracija vzdržuje na nadzorovanih ravneh, zlasti v zunajceličnem okolju, saj ti receptorji na splošno "izgledajo" iz celic.

Mesta z najvišjo koncentracijo glutamata so živčni terminali, vendar je njihova porazdelitev kondicionirana z energijskimi potrebami celic po telesu.

Glede na vrsto celice, ko jo vstopi glutaminska kislina, jo lahko usmerimo proti mitohondrijem, za energetske namene ali pa se lahko prerazporedi na sinaptične vezikle in oba procesa uporabljata specifične znotrajcelične transportne sisteme.

Struktura

Glutaminska kislina, tako kot ostale aminokisline, je α-aminokislina, ki ima osrednji atom ogljika (ki je kiralno), α ogljika, ki se mu pridružijo štiri druge skupine: karboksilna skupina, amino skupina, amino skupina, a amino skupina A Atom vodika in nadomestna skupina (stranska veriga ali skupina R).

Skupina r glutaminske kisline daje molekuli drugo karboksilno skupino (-HOH), njegova struktura pa je -CH2-CH2-COOH (-CH2-CH2-COO- v svoji ionizirani obliki), tako da vsota atomov skupnega ogljika molekule je pet.

Ta aminokislina ima relativno maso 147 g/mol in disociacijska konstanta (PKA) njegove skupine R je 4.25. Ima izoelektrično točko 3.22 in povprečni indeks prisotnosti beljakovin znaša približno 7%.

Ker je nevtralni pH (približno 7), je glutaminska kislina ionizirana in ima negativno obremenitev, razvrščena v negativno naloženo polarno aminokislinsko skupino, v katero je vključena tudi asparaginska kislina (aspartat, v ionizirano obliko).

Funkcije

Glutaminska kislina ali njegova ionizirana oblika, glutamat, ima več funkcij, ne le s fiziološkega vidika, temveč tudi z industrijskega, kliničnega in gastronomskega vidika.

Vam lahko služi: alfa lipoična kislina: funkcija, lastnosti, koristi, kontraindikacije

Fiziološke funkcije glutaminske kisline

Ena najbolj priljubljenih fizioloških funkcij glutaminske kisline v telesu večine vretenčarjev je njihova udeležba kot vzbujevalni nevrotransmiter v možganih. Ugotovljeno je bilo, da več kot 80% ekscitacijskih sinaps komunicira z uporabo glutamata ali katerega koli od njegovih derivatov.

Med funkcijami, ki jih imajo sinapse, ki uporabljajo to aminokislino med signalizacijo, so prepoznavanje, učenje, spomin in drugi.

Glutamat je povezan tudi z razvojem živčnega sistema, iniciacijo in izločanjem sinaps ter migracije, diferenciacijo in celično smrtjo. Pomembno je za komunikacijo med perifernimi organi, kot so prehrambeni trakt, trebušna slinavka in kosti.

Poleg tega ima glutamat funkcije tako v procesih sinteze beljakovin kot peptidov ter pri sintezi maščobnih kislin, pri regulaciji celičnih ravni dušika in pri nadzoru anionskega in osmotskega ravnovesja.

Služi kot predhodnik za različne posrednike cikla trikarboksilne kisline (KREBS CICE) in tudi druge nevrotransmiterje, kot je GABA (aminobutirična gama kislina). Gre za predhodnik sinteze drugih aminokislin, kot so L-prolin, L-arginin in L-Alanina.

Klinične aplikacije

Različni farmacevtski pristopi temeljijo predvsem na receptorje glutaminske kisline, kot so terapevtski cilji za zdravljenje psihiatričnih bolezni in drugih patologij, povezanih s spominom.

Glutamat se uporablja tudi kot aktivno sredstvo v različnih farmakoloških formulacijah, namenjenih zdravljenju miokardnih infarktov in funkcionalne dispepsije (težave z želodčno ali prebavno motnjo).

Industrijska uporaba glutaminske kisline

Glutaminska kislina in njeni derivati ​​imajo različne uporabe v različnih panogah. Na primer, mononosodna sol glutamata se v živilski industriji uporablja kot začimba.

Ta aminokislina je tudi izhodiščni material za sintezo drugih kemikalij, glutamični policid.

V živilski industriji se uporablja tudi kot zgoščevalec in kot "olajšanje" agenta grenkobe različnih živil.

Uporablja se tudi kot krioprotektor, kot "ozdravljiv" biološki lepilo kot prenosnik zdravil, za zasnovo biološko razgradljivih vlaken in hidrogelov, ki lahko med drugim absorbirajo velike količine vode.

Biosinteza

Vse aminokisline izhajajo iz glikolitičnih posrednikov, iz Krebsovega cikla ali pentoze fosfatne poti. Glutamat je posebej.

Biosintetska pot te aminokisline je precej preprosta in njeni koraki so v skoraj vseh živih organizmih.

Metabolizem glutamata in dušika

V presnovi dušika je amonija vgrajen v različne biomolekule telesa, s transaminacijskimi reakcijami pa glutamat zagotavlja amino skupine večine aminokislin.

Tako ta pot pomeni asimilacijo amonijevih ionov za molekule glutamata, ki poteka v dveh reakcijah.

Prvi korak poti katalizira encim, znan kot sintetazna glutamin, ki je prisoten v praktično vseh organizmih in sodeluje pri redukciji glutamata in amonija, da nastane glutamin.

V bakterijah in rastlinah se na drugi strani glutamat proizvaja iz glutamina z encimom, znanim kot sintaza glutamat.

Pri živalih to nastane iz transaminacije α-Zetoglutarata, ki poteka med katabolizmom aminokisline. Njegova glavna funkcija pri sesalcih je pretvorba strupenega prostega amonija v glutamin, ki ga prevaža kri.

Lahko vam služi: embriologija: zgodovina, študijsko področje in veje

V reakciji, ki jo katalizira encimsko glutamatno sintazo, α-ketoglutarat gre skozi postopek reducivnega aminacije, kjer glutamin sodeluje kot darovalec dušikove skupine.

Čeprav se pojavlja v veliko manjšem deležu, pri živalih glutamat nastane tudi z reakcijo enega samega koraka med α-zotoglutaratom in amonijem (NH4), ki ga katalizira encim L-glutamat dehidrogenaza, praktično vseprisotna v vseh živih organizmih.

Ta encim je povezan z mitohondrijskim matrico in reakcijo, da je mogoče katalizirati bolj ali manj, kot sledi, kjer NADPH deluje pri oskrbi z zmanjšanjem moči:

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

Presnova in degradacija

Glutaminsko kislino telesne celice uporabljajo za različne namene, med katerimi izstopajo sinteza beljakovin, presnova energije, fiksacija amonija ali nevrotransmisija.

Glutamat, odvzet iz zunajceličnega medija v nekaterih vrstah živčnih celic, se lahko "reciklira", ko se spremeni v glutamin, ki se sprosti v zunajcelične tekočine in jih nevroni ponovno pretvorijo v glutamat, ki je znan kot cikel Glutamin-glutamat.

Ko ga zaužijemo s prehransko hrano, se črevesna absorpcija glutaminske kisline na splošno konča v svoji transformaciji v druge aminokisline, kot je alanin, postopek, ki ga posredovajo celice črevesne sluznice, ki jo uporabljajo tudi kot vir energije.

Jetra na drugi strani so odgovorna za to, da postanejo glukoza in laktat, od katerih je kemična energija predvsem v ATP.

Poročali so o obstoju različnih encimov, ki presnavljajo glutamate v različnih organizmih.

Živila, bogata z glutaminsko kislino

Glutaminska kislina je prisotna v večini hrane, ki jo zaužije človek, in nekateri avtorji trdijo, da je za 70 kg človeka dnevni vnos glutaminske kisline, ki izhaja iz prehrane, približno 28 g.

Med najbogatejšo hrano v tej aminokislini so time živali, kjer meso (govedi, prašič, ovce itd.), Jajca, mlečne in ribe. Hrana rastlinskega izvora, bogata z glutamatom, so semena, zrna, šparglji in drugi.

Poleg različnih vrst hrane, ki je naravno bogata s to aminokislino, se derivat tega, monosodna sol glutamata uporablja kot dodatek za izboljšanje ali povečanje okusa številnih jedi in industrijsko predelane hrane.

Prednosti vašega vnosa

Glutamat, dodeljen različnim kulinaričnim pripravkom, pomaga "inducirati" okus in izboljšati občutek okusa v ustni votlini, ki ima očitno pomembne fiziološke in prehranske pomene.

Klinična preskušanja so pokazala, da ima vnos glutaminske kisline potencialne uporabe pri zdravljenju "motenj" ali peroralnih patologij, povezanih z okusom in "hiposalivacijo" (proizvodnja nizke sline)).

Prav tako je glutaminska kislina (glutamat) hranilo, ki je zelo pomembno za vzdrževanje normalne celične aktivnosti v črevesni sluznici.

Pokazalo se je, da oskrba te aminokisline podganam, ki so bile podvržene kemoterapevtskemu zdravljenju.

Na Japonskem so bile medicinske diete zasnovane na podlagi hrane, bogate z glutaminsko kislino za bolnike, ki so podvržene trebuhu.

Vam lahko služi: troponin: značilnosti, struktura, funkcije in testi

Ta aminokislina se uporablja tudi za indukcijo apetita pri starejših bolnikih s kroničnim gastritisom, ki so običajno neprimerni.

Nazadnje študije, povezane s peroralno oskrbo glutaminske kisline in arginina.

Motnje pomanjkanja

Ker glutaminska kislina služi kot predhodnik pri sintezi različnih vrst molekul, kot so aminokisline in drugi nevrotransmiterje, genetske okvare, povezane z izražanjem encimov, povezanih z njihovo biosintezo in recikliranje.

Na primer, encim glutaminske kisline za diskuarboksilaze je zadolžen za pretvorbo glutamata v aminobutirično gama kislino (GABA).

Zato je ravnovesje med glutaminsko kislino in GABA izjemnega pomena za ohranjanje nadzora kortikalne ekscitabilnosti, saj glutamat deluje predvsem v ekscitativnih živčnih sinapsah.

Ker je glutamat vključen v vrsto možganskih funkcij, kot sta učenje in spomin.

Reference

1. Ariyoshi, m., Katane, m., Hamese, k., Miyoshi in., Nakane, m., Hoshino, a.,… Matoba, S. (2017). D -glutamat se presnavlja v srcu Mitohondriji. Znanstvena poročila, 7(Avgust 2016), 1-9. https: // doi.org/10.1038/SREP43911
2. Barret, g. (1985). Kemija in biokemija aminokisline. New York: Chapman in Hall.
3. Danbolt, n. C. (2001). Vnos glutamata. Napredek v nevrobiologiji, 65, 1-105.
4. Fonnum, f. (1984). Glutamat: nevrotransmiter v možganih sesalcev. Časopis za nevrokemijo, 18(1), 27-33.
5. Gratini, s. (2000). Mednarodni simpozij o glutamatu. Glutaminska kislina, dvajset let kasneje.
6. Graham, t. In., Sgro, v., Bratji, d., & Gibala, m. J. (2000). Zaužitje glutamata: aminokislinske bazene v plazmi in mišicah počivajočih ljudi. American Journal of Physiology- Endocrinology in Metabolizem, 278, 83-89.
7. Hu, c. J., Jiang, q. In., Zhang, t., Yin in. L., Li, f. N., Tvoj, j. In.,... Kong, x. F. (2017). Prehransko dopolnilo z argininom in glutaminsko kislino poveča ključno izražanje lipogenih genov pri gojenjih prašičev. Journal of Animal Science, 95(12), 5507-5515.
8. Johnson, J. L. (1972). Glutaminska kislina kot sinaptični oddajnik v živčnem sistemu. Ocena. Možganske raziskave, 37, 1-19.
9. Kumar, r., Vikramachakravarthi, d., & Pal, str. (2014). Proizvodnja in čiščenje glutaminske kisline: kritičen pregled intenzivnosti procesa. Kemijski inženiring in predelava: intenziviranje procesa, 81, 59-71.
10. Mourtzakis, m., & Graham, t. In. (2002). Zaužitje glutamata in njegovi učinki v mirovanju in med vadbo pri ljudeh. Časopis za uporabno fiziologijo, 93(4), 1251-1259.
11. Neil, e. (2010). Biološki procesi za proizvodnjo vodika. Napredek v biokemijskem inženiringu/biotehnologiji, 123(Julij 2015), 127-141. https: // doi.org/10.1007/10
12. Okumoto, s., FUNCK, d., Trovato, m., & Forlani, g. (2016). Amininokisline družine glutamata: Funkcije zunaj primarnega metabolizma. Meje v rastlinski znanosti, 7, 1-3.
13. Olubodun, J. Tudi., Zulkifli, i., Farjam, a. S., Lasnice, m., & Kasim, a. (2015). Dopolnjevanje gutamina in glutaminske kisline povečuje delovanje piščancev piščancev pod vročim in vlažnim tropskim stanjem. Italijanski časopis za živali znanosti, 14(1), 25–29.
14. Umbarger, h. (1978). Biosinteza aminokislin in njegova regulacija. Ann. Rev. Biochem., 47, 533-606.
15. Waelsch, h. (1951). Glutaminska kislina in možganska funkcija. Napredek v kemiji beljakovin, 6, 299-341.
16. Yelamanchi, s. D., Jayaram, s., Thomas, J. K., Gundimeda, s., Khan, a. Do., Singhal, a.,... gowda, h. (2015). Zemljevid presnove glutamata. Časopis za komunikacijo in signalizacijo celic, 10(1), 69–75.