Glutamiinihappoominaisuudet, toiminnot, biosynteesi

Hän glutamiinihappo Se on yksi 22 aminohapposta, jotka muodostavat kaikkien elävien olentojen proteiinit ja yksi luonteeltaan runsaimmista. Koska ihmiskeholla on luontaisia ​​reittejä biosynteesille, sitä ei pidetä välttämättömänä.

Yhdessä asparagiinihapon kanssa glutamiinihappo kuuluu negatiivisesti ladattuun polaariseen aminohapporyhmään ja kahden olemassa olevan nimikkeistöjärjestelmän (kolme tai yksi kirjain) mukaan se merkitään nimellä "Glu"Tai kuten"JA".

Glutamiinihappo -aminohapon rakenne (lähde: HBF878 [CC0] Wikimedia Commonsin kautta)

Saksalainen kemistien rittershause löysi tämän aminohapon vuonna 1866 tutkiessaan vehnän gluteenia hydrolysoitua, joten sen "glutamiin" -kirkko. Löytöjen jälkeen sen läsnäolo suuressa osassa eläviä olentoja on määritetty, joten ajatellaan, että sillä on välttämättömät toiminnot elämälle.

L-glutamiinihappoa pidetään yhtenä tärkeimmistä sovittelijoista herättävien signaalien siirtämisessä selkärankaisten eläinten keskushermostoon ja on välttämätön myös aivojen normaalille toiminnalle, samoin kuin kognitiiviselle kehitykselle, muistille ja muistille sekä oppiminen.

Joillakin sen johdannaisilla on lisäksi tärkeitä toimintoja teollisuustasolla, etenkin kulinaaristen valmisteiden suhteen, koska se auttaa parantamaan aterioiden makua.

[TOC]

Ominaisuudet

Huolimatta siitä, ettei ole välttämätön aminohappo ihmisille, glutamaattilla (glutamiinihapon ionisoidulla muotolla) on tärkeitä ravitsemuksellisia vaikutuksia eläinten kasvuun ja on ehdotettu, että sillä on paljon suurempi ravintoarvo kuin muiden ei -välttämättömien aminohappojen kanssa.

Tämä aminohappo on erityisen runsaasti aivoissa, etenkin solunsisäisessä tilassa (sytosoli), mikä mahdollistaa gradientin olemassaolon sytosolin ja solunulkoisen tilan välillä, jonka hermosolujen plasmamembraani on rajattu.

Koska sillä on monia funktioita herättävissä synapsissa ja käyttämään sen toimintoja, jotka vaikuttavat spesifisiin reseptoreihin, sen pitoisuus ylläpidetään kontrolloiduilla tasoilla, etenkin solunulkoisessa ympäristössä, koska nämä reseptorit yleensä “etsivät” soluista pois soluista.

Kohteet, joilla on korkein glutamaattipitoisuus, ovat hermopäätteitä, mutta niiden jakautuminen on ehdollinen solujen energiatarpeiden avulla koko kehossa.

Solutyypistä riippuen, kun glutamiinihappo tulee siihen, se voidaan suunnata mitokondrioihin, energiatarkoituksiin tai voidaan jakaa uudelleen synaptisiin vesikkeleihin ja molemmat prosessit käyttävät erityisiä solunsisäisiä kuljetusjärjestelmiä.

Rakenne

Glutamiinihappo, kuten loput aminohapot, on α-aminohappo, jolla on keskushiiliatomi (joka on kiraalinen), a-hiili, jonka neljä muuta ryhmää liittyy: karboksyyliryhmä, aminoharja, aminoryhmä, a Vetyatomi ja korvaava ryhmä (sivuketju tai ryhmä R).

Glutamiinihapon ryhmä R antaa molekyylille toisen karboksyyliryhmän (-KOH) ja sen rakenne on -CH2-CH2-COOH (-CH2-CH2-COO- sen ionisoidussa muodossa), joten molekyylin kokonaishiilen kokonaishiili kokonaismäärä on viisi.

Tämän aminohapon suhteellinen massa on 147 g/mol ja sen ryhmän R dissosiaatiovakio (PKA) on 4.25. On isoelektrinen kohta 3.22 ja keskimääräinen proteiinin läsnäolo -indeksi on noin 7%.

Koska neutraali pH (noin 7), glutamiinihappo on ionisoitu ja sillä on negatiivinen kuorma, luokitellaan negatiivisesti ladatulle polaariseen aminohapporyhmään, ryhmään, johon myös asparagiinihappo sisältyy (aspartaatti, sen ionisoidussa muodossa).

Funktiot

Glutamiinihapolla tai sen ionisoidulla muodossa, glutamaatissa, on useita toimintoja paitsi fysiologisesta näkökulmasta, myös teollisesta, kliinisestä ja gastronomisesta näkökulmasta.

Voi palvella sinua: Alfa -lipoiinihappo: toiminto, ominaisuudet, edut, vasta -aineet

Glutamiinihapon fysiologiset toiminnot

Yksi glutamiinihapon suosituimmista fysiologisista toiminnoista useimpien selkärankaisten kehossa on niiden osallistuminen aivojen ekitterin välittäjäaineena. On määritetty, että yli 80% herättävistä synapsista kommunikoi glutamaatin tai sen johdannaisten avulla.

Niiden toimintojen joukossa, joita tätä aminohappoa käyttävät synapsit ovat signaloinnin aikana, ovat tunnistus, oppiminen, muisti ja muut.

Glutamaatti liittyy myös hermoston kehitykseen, synapsien aloittamiseen ja eliminointiin sekä muuttoliikkeeseen, erilaistumiseen ja solukuolemaan. Perifeeristen elinten, kuten ruoka -alueiden, haiman ja luiden väliselle viestinnälle on tärkeää.

Lisäksi glutamaattilla on toiminnot sekä proteiini- että peptidisynteesin prosesseissa että rasvahappojen synteesissä typen solutasojen säätelyssä ja anionisen ja osmoottisen tasapainon hallinnassa.

Se toimii prekursorina trikarboksyylihapposyklin (Krebs -sykli) ja myös muiden välittäjäaineiden, kuten GABA (aminobutyrisen gammahapon) eri välittäjillä. Se puolestaan ​​on edeltäjä muiden aminohappojen, kuten L-proliinin, L-arginiinin ja L-alaninan synteesissä.

Kliiniset sovellukset

Erilaiset farmaseuttiset lähestymistavat perustuvat pääasiassa glutamiinihapporeseptoreihin, kuten terapeuttisiin kohteisiin psykiatristen sairauksien ja muiden muistiin liittyvien patologioiden hoidossa.

Glutamaattia on käytetty myös aktiivisena aineena erilaisissa farmakologisissa formulaatioissa, jotka on suunniteltu sydäninfarktien ja funktionaalisen dyspepsian (mahalaukun tai ruoansulatushäiriöongelmien) hoitamiseen.

Teollisuus glutamiinihapposovellukset

Glutamiinihapolla ja sen johdannaisilla on erilaisia ​​sovelluksia eri toimialoilla. Esimerkiksi glutamaatin monosodista suolaa käytetään elintarviketeollisuudessa mausteena.

Tämä aminohappo on myös aloitusmateriaali muiden kemikaalien synteesille ja glutamiinipolykidi on biohajoava, syötävä ja ei -toksinen luonnollinen anioninen polymeeri ihmisille tai ympäristölle.

Elintarviketeollisuudessa sitä käytetään myös sakeutusaineena ja eri elintarvikkeiden katkeruuden "helpotus".

Sitä käytetään myös kryoprotektorina "parannettavana" biologisena liimana lääkkeen kuljettajana biohajoavien kuitujen ja hydrogeelien suunnittelussa, joka kykenee absorboimaan suuria määriä vettä muun muassa, muun muassa suuria määriä vettä.

Biosynteesi

Kaikki aminohapot ovat peräisin glykolyyttisistä välittäjistä Krebs -syklistä tai pentoosifosfaattireitiltä. Glutamaatti on erityisesti.

Tämän aminohapon biosynteettinen reitti on melko yksinkertainen ja sen vaiheet ovat melkein kaikissa elävissä organismeissa.

Glutamaatin ja typen metabolia

Typpimetaboliassa ammonium sisällytetään glutamaatin ja glutamiinin kautta kehon eri biomolekyyleihin ja transaminaatioreaktioiden kautta glutamaatti tarjoaa aminohappojen aminohuryhmät aminoherrokset.

Siten tämä reitti merkitsee ammoniumionien assimilaatiota glutamaattimolekyyleihin, jotka tapahtuvat kahdessa reaktiossa.

Reitin ensimmäisen vaiheen katalysoi entsyymi, joka tunnetaan nimellä syntetaasi -glutamiini, jota esiintyy käytännössä kaikissa organismeissa ja osallistuu glutamaatin ja ammoniumin vähentämiseen glutamiinin tuottamiseksi.

Bakteereissa ja kasveissa toisaalta glutamaatti tuotetaan glutamiinista entsyymillä, joka tunnetaan nimellä syntaasi -glutamaatti.

Eläimissä tämä syntyy aminohappojen katabolismin aikana tapahtuvan a-zetoglutaraatin transaminaatiosta. Sen päätehtävä nisäkkäissä on muuntaa toksinen vapaa ammonium glutamiiniksi, jota kuljetetaan verellä.

Se voi palvella sinua: embryologia: historia, opintokenttä ja oksat

Entsyymiglutamaattisyntaasin katalysoimassa reaktiossa a-ketoglutaraatti käy läpi pelkisevän aminaatioprosessin, jossa glutamiini osallistuu typpiryhmän luovuttajana.

Vaikka sitä esiintyy paljon vähemmän osuudessa, eläimissä glutamaatti syntyy myös yhden vaiheen reaktiolla a-zotoglutaraatin ja ammoniumin (NH4) välillä, jota katalysoi entsyymi L-glutamaatin dehydrogenaasi, käytännössä kaikkialla kaikissa elävissä organismeissa.

Tämä entsyymi liittyy mitokondriaaliseen matriisiin ja reaktioon, jota katalysoi voidaan kirjoittaa enemmän tai vähemmän seuraavasti, missä NADPH toimii vähentämisvoiman tarjonnassa:

α-ketoglutaraatti + NH4 + NADPH → L-glutamaatti + NADP ( +) + vesi

Aineenvaihdunta ja hajoaminen

Kehon solut käyttävät glutamiinihappoa erilaisten tarkoituksiin, joista proteiinisynteesi, energian aineenvaihdunta, ammoniumin kiinnitys tai välittäjäajat erottuvat.

Solunulkoisesta väliaineesta otettu glutamaatti tietyissä hermosoluissa voidaan "kierrättää", kun se muutetaan glutamiiniksi, joka vapautuu solunulkoisiin nesteisiin ja neuronit otetaan uudelleen transformoimiseksi glutamaatiksi, joka tunnetaan nimellä sykli Glutamiini-glutamaatti.

Kun glutamiinihapon suoliston imeytyminen on nautittu ruokavalioruoalla, päättyy sen muutokseen muihin aminohappoihin, kuten alaniiniin, suoliston limakalvon solujen välittämiin prosessiin, jotka käyttävät sitä myös energian lähteenä.

Maksa puolestaan ​​on vastuussa glukoosista ja laktaatista, joista kemiallinen energia on pääasiassa ATP -muotoisessa.

Erilaisten glutamaatin metabolisoivien entsyymien olemassaoloa eri organismeissa on raportoitu, esimerkiksi dehydrogeenisten glutamaatin, glutamaatin-ammoniumliaspoiden ja glutaminaasien tapauksessa, ja monet näistä ovat olleet mukana Alzheimerin taudissa.

Elintarvikkeet, joissa on runsaasti glutamiinihappoa

Glutamiinihappoa on läsnä suurimmassa osassa ihmisen kuluttamaa ruokaa, ja jotkut kirjoittajat väittävät, että 70 kg: n ihmiselle ruokavaliosta johdetun päivittäisen glutamiinihapon saanti on noin 28 g.

Tämän aminohapon rikkaimmista ruuista ovat eläinperäisiä ruokia, joissa liha (nauta, sika, lampaat jne.), Munat, meijerituotteet ja kalat. Kasvien alkuperän elintarvikkeet, joissa on runsaasti glutamaattia, ovat siemenet, jyvät, parsa ja muut.

Erityyppisten elintarvikkeiden lisäksi, jotka ovat luonnollisesti runsaasti tässä aminohapossa, johdannainen siitä, glutamaatin monosodista suolaa käytetään lisäaineena lukuisten ruokien ja teollisesti jalostettujen elintarvikkeiden maun parantamiseksi tai lisäämiseksi.

Saannisi edut

Eri kulinaarisiin valmisteisiin lisätty glutamaatti auttaa "indusoimaan" makua ja parantamaan suuontelon maun tunnetta, jolla on ilmeisesti tärkeitä fysiologisia ja ravitsemuksellisia merkityksiä.

Kliiniset tutkimukset ovat osoittaneet, että glutamiinihapon saanti on potentiaalisia sovelluksia maun ja ”hyposalivoinnin” (matalan syljen tuotanto) liittyvien "häiriöiden" tai suun patologioiden hoidossa (matala syljen tuotanto).

Samoin glutamiinihappo (glutamaatti) on erittäin tärkeä ravinne normaalin solun aktiivisuuden ylläpitämiselle suolistossa.

On osoitettu, että tämän aminohapon tarjonta rotille, joille on tehty kemoterapeuttisia käsittelyjä.

Japanissa toisaalta lääketieteelliset ruokavaliot on suunniteltu glutamiinihapon runsaiden elintarvikkeiden perusteella vatsan potilaille.

Voi palvella sinua: troponiini: Ominaisuudet, rakenne, toiminnot ja testit

Tätä aminohappoa käytetään myös indusoimaan ruokahalua vanhuksilla, joilla on krooninen gastriitti, jotka ovat normaalisti sopimattomia.

Lopuksi, glutamiinihapon suun ja arginiinin suun kautta tapahtuvaan tarjontaan liittyvät tutkimukset viittaavat siihen, että nämä osallistuvat lihaskudoksen adipogeneesiin liittyvien geenien positiiviseen säätelyyn ja lipolyysiin rasvakudoksissa.

Puutoshäiriöt

Koska glutamiinihappo toimii edeltäjänä erityyppisten molekyylien, kuten aminohappojen ja muiden välittäjäaineiden synteesiä, geneettiset puutteet, jotka liittyvät niiden biosynteesiin ja kierrätykseen liittyvien entsyymien ilmentymiseen, voi olla seurauksia minkä tahansa eläimen kehon terveydelle.

Esimerkiksi diskarboksylaasin glutamiinihappoentsyymi on vastuussa glutamaatin muuntamisesta aminobutyriseksi gammahapoksi (GABA) välttämätön neurotransmitteri estäville hermoreaktioille.

Siksi glutamiinihapon ja GABA: n välinen tasapaino on erittäin tärkeä aivokuoren kiihtyvyyden hallinnan ylläpitämisessä, koska glutamaatti toimii pääasiassa eknitutiivisissa hermosynapsissa.

Koska glutamaatti on mukana sarjassa aivotoimintoja, kuten oppimista ja muistia, sen puute voi aiheuttaa vikoja näissä kognitiivisten prosessien luokissa, jotka vaativat sitä välittäjäaineen.

Viitteet

1. Ariyoshi, m., Katane, m., Hamese, k., Miyoshi, ja., Nakane, m., Hoshino, a.,… Matoba, s. (2017). D -glutamaatti metaboloituu sydämen mitokondrioissa. Tieteelliset raportit, 7(Elokuu 2016), 1-9. https: // doi.org/10.1038/srep43911
2. Barret, G. (1985). Aminohapon kemia ja biokemia. New York: Chapman ja Hall.
3. Danbolt, n. C. (2001). Glutamaatin imeytyminen. Neurobiologian edistyminen, 65, 1-105.
4. Fonnum, f. (1984). Glutamaatti: Neurotransmitter nisäkkäiden aivoissa. Neurokemian lehti, 18(1), 27-33.
5. Gratini, s. (2000). Kansainvälinen symposium glutamaatista. Glutamiinihappo, kaksikymmentä vuotta myöhemmin.
6. Graham, t. JA., Sgro, v., Friars, D., & Gibala, M. J -. (2000). Glutamaatin nauttiminen: Plasma- ja lihasvapaat aminohappo -altaat lepäävät ihmiset. American Journal of Physiology- endokrinologia ja aineenvaihdunta, 278, 83-89.
7. Hu, c. J -., Jiang, Q. JA., Zhang, t., Yin, ja. Lens., Li, f. N., Sinun, j. JA.,... Kong, x. F. (2017). Ruokavalion lisäys arginiinilla ja glutamiinihapolla tehostaa avainta lipogeenistä geeniekspressiota kasvavilla sialla. Eläintieteiden lehti, 95(12), 5507-5515.
8. Johnson, J. Lens. (1972). Glutamiinihappo synaptisena lähettimenä hermostossa. Arvostelu. Aivotutkimus, 37, 1-19.
9. Kumar, r., Vikramachakravarthi, D., & Pal, P. (2014). Glutamiinihapon tuotanto ja puhdistaminen: kriittinen katsaus prosessin voimakkuuden suhteen. Kemian tekniikka ja prosessointi: Prosessien tehostaminen, 81, 59-71.
10. Mourtzakis, M., & Graham, T. JA. (2002). Glutamaatin nauttiminen ja sen vaikutukset levossa ja liikunnan aikana ihmisissä. Journal of Applied Physiology, 93(4), 1251-1259.
11. Neil, e. (2010). Biologiset prosessit vedyn tuotantoon. Biokemiallisen tekniikan kehitys/bioteknologia, 123(Heinäkuu 2015), 127-141. https: // doi.org/10.1007/10
12. Okumoto, S., Funck, D., Trovato, m., & Forlani, G. (2016). Glutamaatin perheen aminohapot: Toiminnot primaarisen aineenvaihdunnan ulkopuolella. Kasvitieteen rajat, 7, 1-3.
13. Olubodun, j. JOMPIKUMPI., Zulkifli, i., Farjam, a. S., Hiukset-bejo, m., & Kasim, a. (2015). Gutamiini- ja glutamiinihapon lisäys parantaa broilerin kanojen suorituskykyä kuuman ja kostean trooppisen tilan alla. Italian eläintieteiden lehti, 14(1), 25-29.
14. HAMBARGER, H. (1978). Aminohappobiosynteesi ja sen säätely. Lupa. Rev. Biokemia., 47, 533-606.
15. Waelsch, h. (1951). Glutamiinihappo- ja aivojen toiminta. Edistykset proteiinikemiassa, 6, 299-341.
16. Yelamanchi, S. D -d., Jayaram, S., Thomas, J. K -k -., Gundimeda, S., Khan, a. -Lla., Singhal, a.,... Gowda, H. (2015). Glutamaatin aineenvaihdunnan polkukartta. Journal of Cell Communication and Signaling, 10(1), 69-75.