Glutaminsyraegenskaper, funktioner, biosyntes

han glutaminsyra Det är en av de 22 aminosyrorna som utgör proteinerna från alla levande varelser och en av de vanligaste i naturen. Eftersom människokroppen har inneboende vägar för biosyntes betraktas detta inte som väsentligt.

Tillsammans med asatsyra tillhör glutaminsyra till den negativt laddade polarsyrasegruppen och enligt de två befintliga nomenklatursystemen (tre eller en bokstav) betecknas den som ”Glu"eller som"OCH".

Glutaminsyraminosyrastruktur (källa: HBF878 [CC0] via Wikimedia Commons)

Denna aminosyra upptäcktes 1866 av den tyska kemisten Rittershause medan han studerade vete gluten hydrolyserad, därmed dess "glutamiska" valör. Efter upptäckten har dess närvaro i mycket av levande varelser fastställts, så man tror att det har väsentliga funktioner för livet.

L-glutaminsyra anses vara en av de viktigaste mediatorerna vid överföring av excitatoriska signaler i centrala nervsystemet hos ryggradsdjur och är också nödvändig för att hjärnans normala funktion, såväl som för kognitiv utveckling, minne och minne och minnet inlärning.

Några av dess derivat har dessutom viktiga funktioner på industriell nivå, särskilt när det gäller kulinariska förberedelser, eftersom det hjälper till att förbättra måltiderna.

[TOC]

Egenskaper

Trots att han inte är en essentiell aminosyra för människor har glutamat (den joniserade formen av glutaminsyra) viktiga näringsmässiga konsekvenser för djurtillväxt och har föreslagits att det har ett mycket större näringsvärde än för andra icke -väsentliga aminosyror.

Denna aminosyran är särskilt riklig i hjärnan, särskilt i intracellulärt utrymme (cytosol), vilket möjliggör förekomsten av en gradient mellan cytosol och extracellulärt utrymme, som avgränsas av plasmamembranet i nervcellerna.

Eftersom den har många funktioner i excitatoriska synapser och för att utöva sina funktioner som verkar på specifika receptorer, upprätthålls dess koncentration på kontrollerade nivåer, särskilt i den extracellulära miljön, eftersom dessa receptorer i allmänhet "ser ut" ut ur cellerna.

Platserna med den högsta glutamatkoncentrationen är nervterminaler, men deras distribution är konditionerad av cellernas energibehov i hela kroppen.

Beroende på typen av cell, när glutaminsyra kommer in i den, kan den riktas mot mitokondrierna, för energiändamål, eller kan omfördelas till synaptiska vesiklar och båda processerna använder specifika intracellulära transportsystem.

Strukturera

Glutaminsyra, som resten av aminosyror, är en a-aminosyra som har en central kolatom (som är chiral), a kol, som fyra andra grupper går med: en karboxylgrupp, en aminogrupp, en aminogrupp, en Väteatom och en substitutgrupp (sidokedja eller grupp R).

Grupp R av glutaminsyran ger molekylen en andra karboxylgrupp (-COH) och dess struktur är -CH2-CH2-COOH (-CH2-CH2-COO- i sin joniserade form), så summan av atomerna totalt kol i molekylen är fem.

Denna aminosyran har en relativ massa på 147 g/mol och dissociationskonstanten (PKA) för dess grupp R är 4.25. Har en isoelektrisk punkt på 3.22 och det genomsnittliga protein närvaroindexet är cirka 7%.

Sedan ett neutralt pH (cirka 7) joniseras glutaminsyra och har en negativ belastning, klassificeras i den negativt laddade polära aminosyragruppen, en grupp där asparaginsyra också ingår (aspartat, i dess joniserade form).

Funktioner

Glutaminsyra eller dess joniserade form, glutamat, har flera funktioner, inte bara ur den fysiologiska synvinkeln, utan också ur den industriella, kliniska och gastronomiska synvinkeln.

Kan tjäna dig: Alpha Lipoic Acid: Funktion, egenskaper, fördelar, kontraindikationer

Fysiologiska funktioner i glutaminsyra

En av de mest populära fysiologiska funktionerna hos glutaminsyra i kroppen av de flesta ryggradsdjur är deras deltagande som en exciter neurotransmitter i hjärnan. Det har fastställts att mer än 80% av excitatoriska synapser kommunicerar med glutamat eller något av dess derivat.

Bland de funktioner som synaperna som använder denna aminosyran har under signalering är erkännande, lärande, minne och andra.

Glutamat är också relaterat till nervsystemets utveckling, initiering och eliminering av synapser och migration, differentiering och celldöd. Det är viktigt för kommunikation mellan perifera organ som matkanal, bukspottkörtel och ben.

Dessutom har glutamat funktioner både i processerna för protein och peptidsyntes och i syntesen av fettsyror, i regleringen av cellnivåer i kväve och i kontroll av anjonisk och osmotisk balans.

Det fungerar som en föregångare för olika mellanhänder av trikarboxylsyran (Krebs -cykeln) och även andra neurotransmittorer såsom GABA (aminobutyric gamma -syra). I sin tur är det en föregångare i syntesen av andra aminosyror som L-prolin, L-arginin och L-Alanina.

Kliniska tillämpningar

Olika farmaceutiska tillvägagångssätt är huvudsakligen baserade på glutaminsyrareceptorer såsom terapeutiska mål för behandling av psykiatriska sjukdomar och andra patologier relaterade till minne.

Glutamat har också använts som ett aktivt medel i olika farmakologiska formuleringar utformade för att behandla hjärtinfarkt och funktionell dyspepsi (gastriska eller matsmältningsproblem).

Industriella glutaminsyrorapplikationer

Glutaminsyra och dess derivat har olika tillämpningar i olika branscher. Till exempel används det monosodiska saltet av glutamat i livsmedelsindustrin som ett smaktillsats.

Denna aminosyran är också utgångsmaterialet för syntes av andra kemikalier och glutamisk polykid är en biologisk nedbrytbar, ätbar och icke -toxisk naturlig anjonisk polymer för människor eller för miljön.

I livsmedelsindustrin används det också som en förtjockningsmedel och som ett "lättnad" -medel för bitterheten i olika livsmedel.

Det används också som en kryoprotektor, som ett "härdbart" biologiskt lim, som en läkemedelstransportör, för utformningen av biologiskt nedbrytbara fibrer och hydrogeler som kan absorbera stora mängder vatten, bland andra.

Biosyntes

Alla aminosyror härstammar från glykolytiska mellanhänder, från Krebs -cykeln eller pentosfosfatvägen. Glutamat är specifikt.

Den biosyntetiska vägen för denna aminosyran är ganska enkel och dess steg finns i nästan alla levande organismer.

Glutamat- och kvävemetabolism

I kvävemetabolism är det genom glutamat och glutamin att ammonium införlivas i kroppens olika biomolekyler och genom transaminationsreaktioner ger glutamat aminogrupperna av de flesta aminosyror.

Således innebär denna väg assimilering av ammoniumjoner för glutamatmolekyler, som äger rum i två reaktioner.

Det första steget i rutten katalyseras av ett enzym som kallas syntetas glutamin, som finns i praktiskt taget alla organismer och deltar i reduktionen av glutamat och ammonium för att producera glutamin.

I bakterier och växter, å andra sidan, produceras glutamat från glutamin av enzym som kallas syntasglutamat.

Hos djur produceras detta från transaminering av a-zetoglutarat, som äger rum under aminosyrakatabolism. Dess huvudfunktion hos däggdjur är att konvertera toxiskt fritt ammonium till glutamin, som transporteras med blod.

Det kan tjäna dig: Embryologi: Historia, Studiefält och grenar

I reaktionen katalyserad av enzymets glutamatsyntas går a-ketoglutaraten genom en reducerande amineringsprocess, där glutamin deltar som givare av kvävegruppen.

Även om det förekommer i mycket mindre proportion, produceras glutamatet i djur också genom reaktionen av ett enda steg mellan a-zotoglutarat och ammonium (NH4), som katalyseras av enzymet L-glutamatdehydrogenas, praktiskt taget ubikvalt i alla levande organismer.

Detta enzym är associerat med den mitokondriella matrisen och reaktionen som katalyserar kan skrivas mer eller mindre enligt följande, där NADPH arbetar i utbudet av reducerande kraft:

a-ketoglutarat + NH4 + NADPH → L-glutamate + NADP ( +) + vatten

Metabolism och nedbrytning

Glutaminsyra används av kroppsceller för att betjäna olika syften, bland vilka proteinsyntes, energimetabolism, ammoniumfixering eller neurotransmission sticker ut.

Glutamatet taget från det extracellulära mediet i vissa typer av nervceller kan "återvinnas" när det förvandlas till glutamin, som frigörs till extracellulära vätskor och tas av neuroner som ska förvandlas igen till glutamat, som kallas cykeln Glutamin-glutamat.

När den har intagits med dietmat slutar tarmsabsorptionen av glutaminsyran i sin omvandling till andra aminosyror såsom alanin, en process medierad av cellerna i tarmslemhinnan, som också använder den som en energikälla.

Levern är å andra sidan ansvarig för att bli glukos och laktat, av vilken kemisk energi främst är i ATP -formad.

Förekomsten av olika glutamatmetaboliserande enzymer i olika organismer har rapporterats, så är fallet med dehydrogen glutamat, glutamat-ammonium-liasaser och glutaminaser och många av dessa har varit involverade med Alzheimers sjukdom.

Livsmedel rika på glutaminsyra

Glutaminsyran finns i det mesta av maten som konsumeras av människan och vissa författare hävdar att för en människa på 70 kg är det dagliga intaget av glutaminsyran härrörande från kosten cirka 28 g.

Bland de rikaste maten i denna aminosyran är de av djurens ursprung, där köttet (bovint, gris, får, etc.), Ägg, mejeri och fisk. Maten av växtens ursprung som är rika på glutamat är frön, korn, sparris och andra.

Förutom de olika typerna av mat som är naturligt rik på denna aminosyra, ett derivat av det, används det monosodiska saltet av glutamat som ett tillsats för att förbättra eller öka smaken av många rätter och industriellt bearbetade livsmedel.

Fördelar med ditt intag

Glutamat som läggs till olika kulinariska preparat hjälper till att "inducera" smak och förbättra känslan av smak i oral kavitet, som tydligen har viktiga fysiologiska och näringsmässiga betydelser.

Kliniska studier har visat att glutaminsyrans intag har potentiella tillämpningar vid behandling av "störningar" eller orala patologier relaterade till smak och "hyposalivering" (Produktion av låg saliv)).

Likaså är glutaminsyra (glutamat) ett näringsämne av stor betydelse för att upprätthålla normal cellaktivitet i tarmslemhinnan.

Det har visats att tillförseln av denna aminosyra till råttor som har genomgått kemoterapeutiska behandlingar ökar tarmens immunologiska egenskaper, förutom att upprätthålla och förbättra tarmslemhinnans aktivitet och funktioner.

I Japan har å andra sidan medicinska dieter utformats baserat på livsmedel som är rika på glutaminsyra för patienter genomgår buk.

Kan tjäna dig: troponin: egenskaper, struktur, funktioner och tester

Denna aminosyra används också för att inducera aptit hos äldre patienter med kronisk gastrit som normalt är olämpliga.

Slutligen antyder studier relaterade till den orala tillförseln av glutaminsyra och arginin att dessa är involverade i en positiv reglering av gener relaterade till adipogenes i muskelvävnad och med lipolys i fettvävnader.

Brist

Eftersom glutaminsyran fungerar som en föregångare i syntesen av olika typer av molekyler såsom aminosyror och andra neurotransmittorer, kan genetiska defekter förknippade med uttrycket av enzymer relaterade till deras biosyntes och återvinning få konsekvenser för hälsan hos kroppen hos alla djur.

Exempelvis ansvarar discarboxylas glutaminsyranzym med omvandling av glutamat till aminobutyrisk gammasyra (GABA) En väsentlig neurotransmitter för hämmande nervreaktioner.

Därför är balansen mellan glutaminsyra och GABA av yttersta vikt för att upprätthålla kortikal excitabilitetskontroll, eftersom glutamat huvudsakligen fungerar i exciterande nervsynapser.

I sin tur, eftersom glutamat är involverat i en serie hjärnfunktioner som lärande och minne, kan dess brist orsaka defekter i dessa klasser av kognitiva processer som kräver det som neurotransmitter.

Referenser

1. Ariyoshi, m., Katan, m., Hamese, K., Miyoshi och., Nakane, m., Hoshino, a.,... Matoba, s. (2017). D -Glutamat metaboliseras i hjärtat mithochondria. Vetenskapliga rapporter, 7(Augusti 2016), 1-9. https: // doi.org/10.1038/SREP43911
2. Barret, g. (1985). Kemi och biokemi för aminosyran. New York: Chapman and Hall.
3. Danbolt, n. C. (2001). Glutamatupptag. Framsteg inom neurobiologi, 65, 1-105.
4. Fonnum, f. (1984). Glutamat: En neurotransmitter i däggdjurshjärnan. Journal of Neurochemistry, 18(1), 27-33.
5. Gratini, s. (2000). International Symposium on Glutamate. Glutaminsyra, tjugo år senare.
6. Graham, t. OCH., Sgro, v., Friars, D., & Gibala, m. J. (2000). Glutamatintag: plasma- och muskelfria aminosyror av vilande människor. American Journal of Physiology- Endocrinology and Metabolism, 278, 83-89.
7. Hu, c. J., Jiang, Q. OCH., Zhang, T., Yin och. L., Li, f. N., Din, J. OCH.,... Kong, x. F. (2017). Kosttillskott med arginin och glutaminsyra förbättrar nyckel lipogent genuttryck hos växande grisar. Journal of Animal Science, 95(12), 5507-5515.
8. Johnson, J. L. (1972). Glutaminsyra som en synaptisk sändare i nervsystemet. En recension. Hjärnforskning, 37, 1-19.
9. Kumar, r., Vikramachakravarthi, D., & Pal, s. (2014). Produktion och rening av glutaminsyra: En kritisk översyn mot processintensation. Kemiteknik och bearbetning: processintensifiering, 81, 59-71.
10. Mourtzakis, m., & Graham, T. OCH. (2002). Glutamatintag och dess effekter i vila och under träning hos människor. Journal of Applied Physiology, 93(4), 1251-1259.
11. Neil, E. (2010). Biologiska processer för väteproduktion. Framsteg inom biokemisk teknik/bioteknik, 123(Juli 2015), 127-141. https: // doi.org/10.1007/10
12. Okumoto, s., Funck, d., Trovato, m., & Forlani, g. (2016). Aminosyror i glutamatfamiljen: Funktioner utöver primär metabolism. Gränser inom växtvetenskap, 7, 1-3.
13. Olubodun, j. ANTINGEN., Zulkifli, i., Farjam, a. S., Hårbejo, m., & Kasim, a. (2015). Gutamin och glutaminsyratillskott förbättrar prestandan hos slaktkycklingar under det heta och fuktiga tropiska tillståndet. Italiensk journal av djurvetenskap, 14(1), 25-29.
14. Umbarger, h. (1978). Aminosyrbiosyntes och dess reglering. Ann. Varv. Biokemi., 47, 533-606.
15. Waelsch, h. (1951). Glutaminsyra och cerebral funktion. Framsteg inom proteinkemi, 6, 299-341.
16. Yelamanchi, s. D., Jayaram, s., Thomas, J. K., Gundimeda, s., Khan, a. TILL., Singhal, a.,... gowda, h. (2015). En vägkarta över glutamatmetabolism. Journal of Cell Communication and Signaling, 10(1), 69-75.