Glutaminezuurkenmerken, functies, biosynthese

Hij glutaminezuur Het is een van de 22 aminozuren die deel uitmaken van de eiwitten van alle levende wezens en een van de meest voorkomende aard. Omdat het menselijk lichaam intrinsieke routes heeft voor biosynthese, wordt dit niet als essentieel beschouwd.

Samen met asparaginezuur behoort glutaminezuur tot de negatief geladen polaire aminozuurgroep en, volgens de twee bestaande nomenclature -systemen (drie of één letter), wordt het aangeduid als "Glu"of als"EN".

Glutaminezuur aminozuurstructuur (Bron: HBF878 [CC0] via Wikimedia Commons)

Dit aminozuur werd in 1866 ontdekt door de Duitse chemicus Rittershause terwijl hij tarwe gluten bestudeerde, vandaar zijn "glutamische" denominatie. Na zijn ontdekking is de aanwezigheid ervan in veel van levende wezens bepaald, dus men denkt dat het essentiële functies voor het leven heeft.

L-glutaminezuur wordt beschouwd als een van de belangrijkste mediatoren bij de overdracht van excitatoire signalen in het centrale zenuwstelsel van gewervelde dieren en is ook noodzakelijk voor de normale werking van de hersenen, evenals voor cognitieve ontwikkeling, geheugen en geheugen en de aan het leren.

Sommige van zijn derivaten hebben bovendien belangrijke functies op industrieel niveau, vooral met betrekking tot culinaire bereidingen, omdat het helpt om de smaak van maaltijden te verbeteren.

[TOC]

Kenmerken

Ondanks dat het geen essentieel aminozuur voor mensen is, heeft glutamaat (de geïoniseerde vorm van glutaminezuur) belangrijke voedingsimplicaties voor de groei van dieren en is voorgesteld dat het een veel grotere voedingswaarde heeft dan die van andere niet -essentiële aminozuren.

Dit aminozuur is vooral overvloedig in de hersenen, vooral in intracellulaire ruimte (cytosol), waardoor het bestaan ​​van een gradiënt tussen cytosol en extracellulaire ruimte mogelijk is, dat wordt afgebakend door het plasmamembraan van zenuwcellen.

Omdat het veel functies heeft in exciterende synapsen en om zijn functies uit te oefenen die werken op specifieke receptoren, wordt de concentratie ervan op gecontroleerde niveaus gehandhaafd, vooral in de extracellulaire omgeving, omdat deze receptoren over het algemeen uit de cellen "kijken".

De plaatsen met de hoogste glutamaatconcentratie zijn zenuwuiteinden, maar hun verdeling wordt geconditioneerd door de energiebehoeften van de cellen in het hele lichaam.

Afhankelijk van het type cel, wanneer glutaminezuur het binnenkomt, kan het worden gericht op de mitochondriën, voor energiedoeleinden, of kan het worden herverdeeld naar synaptische blaasjes en beide processen gebruiken specifieke intracellulaire transportsystemen.

Structuur

Glutaminezuur is, net als de rest van aminozuren, een a-aminozuur met een centraal koolstofatoom (dat chiraal is), α-koolstof, die vier andere groepen samenvoegen: een carboxylgroep, een aminogroep, een aminogroep, een Waterstofatoom en een vervangende groep (zijketen of groep R).

Groep R van glutaminezuur geeft het molecuul een tweede carboxylgroep (-coh) en zijn structuur is -CH2-CH2-COOH (-CH2-CH2-COO- in zijn geïoniseerde vorm), dus de som van de totale koolstof van de molecuul is vijf.

Dit aminozuur heeft een relatieve massa van 147 g/mol en de dissociatieconstante (PKA) van zijn groep R is 4.25. Heeft een iso -elektrisch punt van 3.22 en de gemiddelde index van eiwit is ongeveer 7%.

Aangezien een neutrale pH (ongeveer 7), wordt glutaminezuur geïoniseerd en een negatieve belasting heeft, wordt geclassificeerd in de negatief geladen polaire aminozuurgroep, een groep waarin ook asparaginezuur wordt opgenomen (aspartaat, in zijn geïoniseerde vorm).

Functie

Glutaminezuur of zijn geïoniseerde vorm, glutamaat, heeft meerdere functies, niet alleen vanuit fysiologisch oogpunt, maar ook vanuit industrieel, klinisch en gastronomisch oogpunt.

Kan u van dienst zijn: alfa liponzuur: functie, eigenschappen, voordelen, contra -indicaties

Fysiologische functies van glutaminezuur

Een van de meest populaire fysiologische functies van glutaminezuur in het lichaam van de meeste gewervelde dieren is hun deelname als een exciter neurotransmitter in de hersenen. Er is vastgesteld dat meer dan 80% van de excitatoire synapsen communiceert met behulp van glutamaat of een van de derivaten.

Onder de functies die de synapsen die dit aminozuur gebruiken tijdens signalering hebben, zijn herkenning, leren, geheugen en andere.

Glutamaat is ook gerelateerd aan de ontwikkeling van het zenuwstelsel, de initiatie en eliminatie van synapsen en migratie, differentiatie en celdood. Het is belangrijk voor communicatie tussen perifere organen zoals voedselkanaal, alvleesklier en botten.

Bovendien heeft glutamaat functies zowel in de processen van eiwitten als peptidesynthese, als in de synthese van vetzuren, bij de regulatie van celniveaus van stikstof en in de controle van anionische en osmotische balans.

Het dient als een voorloper voor verschillende tussenpersonen van de tricarbonzuurcyclus (Krebs -cyclus) en ook andere neurotransmitters zoals GABA (aminobutrisch gammazuur). Op zijn beurt is het een voorloper van de synthese van andere aminozuren zoals L-proline, L-arginine en L-Alanina.

Klinische toepassingen

Verschillende farmaceutische benaderingen zijn voornamelijk gebaseerd op glutaminezuurreceptoren zoals therapeutische doelen voor de behandeling van psychiatrische ziekten en andere pathologieën met betrekking tot geheugen.

Glutamaat is ook gebruikt als een actief middel in verschillende farmacologische formuleringen die zijn ontworpen om myocardinfarcten en functionele dyspepsie te behandelen (maag- of indigestieproblemen).

Industriële glutaminezuurtoepassingen

Glutaminezuur en zijn derivaten hebben verschillende toepassingen in verschillende industrieën. Het monosodische zout van glutamaat wordt bijvoorbeeld in de voedingsindustrie gebruikt als specerij.

Dit aminozuur is ook het uitgangsmateriaal voor de synthese van andere chemicaliën en glutamische polycide is een biologisch afbreekbaar, eetbaar en niet -toxisch natuurlijk anionisch polymeer voor mensen of voor het milieu.

In de voedingsindustrie wordt het ook gebruikt als een verdikkingsmiddel en als een "reliëf" -agent van de bitterheid van verschillende voedingsmiddelen.

Het wordt ook gebruikt als een cryoprotector, als een "geneesbare" biologische lijm, als een geneesmiddeltransporteur, voor het ontwerp van biologisch afbreekbare vezels en hydrogels die in staat zijn om grote hoeveelheden water te absorberen, onder andere.

Biosynthese

Alle aminozuren zijn afkomstig van glycolytische intermediairs, van de Krebs -cyclus of de pentosefosfaatroute. Glutamaat is specifiek.

De biosynthetische route van dit aminozuur is vrij eenvoudig en de stappen zijn in bijna alle levende organismen.

Glutamaat en stikstofmetabolisme

In stikstofmetabolisme is het door glutamaat en glutamine dat ammonium wordt opgenomen in de verschillende biomoleculen van het lichaam en, door transaminatiereacties, levert glutamaat de aminogroepen van de meeste aminozuren.

Aldus impliceert deze route de assimilatie van ammoniumionen naar glutamaatmoleculen, die plaatsvindt in twee reacties.

De eerste stap van de route wordt gekatalyseerd door een enzym dat bekend staat als synthetase glutamine, dat aanwezig is in vrijwel alle organismen en deelneemt aan de vermindering van glutamaat en ammonium om glutamine te produceren.

In bacteriën en planten wordt daarentegen glutamaat geproduceerd uit glutamine door enzym dat bekend staat als synthase glutamaat.

Bij dieren wordt dit geproduceerd door de transaminatie van a-zetoglutaraat, dat plaatsvindt tijdens aminozuurkatabolisme. De belangrijkste functie bij zoogdieren is het omzetten van giftige vrij ammonium in glutamine, die door bloed wordt getransporteerd.

Het kan u van dienst zijn: Embryologie: geschiedenis, studieveld en takken

In de reactie gekatalyseerd door het enzym glutamaatsynthase, doorloopt het a-ketoglutaraat een reducief aminatieproces, waarbij glutamine deelneemt als een donor van de stikstofgroep.

Hoewel het in veel minder verhouding optreedt, wordt bij dieren het glutamaat ook geproduceerd door de reactie van een enkele stap tussen a-zotoglutaraat en ammonium (NH4), dat wordt gekatalyseerd door het enzym L-glutamaatdehydrogenase, vrijwel ubiquiteus in alle levende organismen.

Dit enzym wordt geassocieerd met de mitochondriale matrix en de reactie die katalyseert kan min of meer als volgt worden geschreven, waarbij NADPH werkt in de levering van het verminderen van vermogen:

α-ketoglutaraat + NH4 + NADPH → L-Glutamate + NADP ( +) + water

Metabolisme en afbraak

Glutaminezuur wordt gebruikt door lichaamscellen om verschillende doeleinden te dienen, waaronder eiwitsynthese, energiemetabolisme, ammoniumfixatie of neurotransmissie opvallen.

Het glutamaat genomen uit het extracellulaire medium in sommige soorten zenuwcellen kan worden "gerecycled" wanneer het wordt omgezet in glutamine, dat wordt vrijgegeven aan extracellulaire vloeistoffen en genomen door neuronen die opnieuw worden omgezet in glutamaat, die bekend staat als de cyclus Glutamine.

Eenmaal ingenomen met dieetvoedsel, eindigt de darmabsorptie van glutaminezuur in het algemeen in zijn transformatie in andere aminozuren zoals alanine, een proces gemedieerd door de cellen van het darmslijmvlies, die het ook als een bron van energie gebruiken.

De lever daarentegen is verantwoordelijk voor het worden van glucose en lactaat, waarvan chemische energie voornamelijk in ATP -vorm is.

Het bestaan ​​van verschillende glutamaatmetaboliserende enzymen in verschillende organismen is gemeld, dit is het geval van dehydrogene glutamaat, glutamaat-amonium-liasasen en glutaminasen en veel van deze zijn betrokken geweest bij de ziekte van Alzheimer.

Voedsel rijk aan glutaminezuur

Glutaminezuur is aanwezig in het grootste deel van het door de mens verteerde voedsel en sommige auteurs beweren dat voor een 70 kg mens de dagelijkse inname van glutaminezuur afgeleid van het dieet ongeveer 28 g is.

Onder de rijkste voedingsmiddelen in dit aminozuur zijn die van dierlijke oorsprong, waar het vlees (runderen, varken, schapen, enz.), Eieren, zuivel en vis. Het voedsel van plantaardige oorsprong die rijk zijn aan glutamaat zijn zaden, granen, asperges en anderen.

Naast de verschillende soorten voedsel die van nature rijk zijn aan dit aminozuur, een derivaat ervan, wordt het monosodische zout van glutamaat gebruikt als additief om de smaak van talloze gerechten en industrieel bewerkte voedingsmiddelen te verbeteren of te vergroten.

Voordelen van uw inname

Glutamaat toegevoegd aan verschillende culinaire preparaten helpt bij het "induceren" van smaak en het verbeteren van het gevoel van smaak in mondholte, wat blijkbaar belangrijke fysiologische en voedingsbetekenissen heeft.

Klinische onderzoeken hebben aangetoond dat glutaminezuurinname potentiële toepassingen heeft bij de behandeling van "aandoeningen" of orale pathologieën gerelateerd aan smaak en "hyposalivatie" (lage speekselproductie) productie).

Evenzo is glutaminezuur (glutamaat) een voedingsstof van groot belang voor het handhaven van normale celactiviteit in het darmslijmvlies.

Er is aangetoond dat de toevoer van dit aminozuur aan ratten die chemotherapeutische behandelingen hebben ondergaan, de immunologische kenmerken van de darm verhoogt, naast het handhaven en verbeteren van de activiteit en functies van het darmslijmvlies.

In Japan zijn daarentegen medische diëten ontworpen op basis van voedsel dat rijk is aan glutaminezuur voor patiënten die buik ondergaan.

Kan u van dienst zijn: troponine: kenmerken, structuur, functies en tests

Dit aminozuur wordt ook gebruikt om eetlust te induceren bij oudere patiënten met chronische gastritis die normaal ongepast zijn.

Ten slotte suggereren studies met betrekking tot de orale toevoer van glutaminezuur en arginine dat deze betrokken zijn bij de positieve regulatie van genen gerelateerd aan adipogenese in spierweefsel en met lipolyse in vetweefsels.

Deficiëntiestoornissen

Aangezien glutaminezuur dient als een voorloper in de synthese van verschillende soorten moleculen zoals aminozuren en andere neurotransmitters, kunnen genetische defecten geassocieerd met de expressie van enzymen gerelateerd aan hun biosynthese en recycling consequenties hebben voor de gezondheid van het lichaam van het lichaam van het lichaam.

Discarboxylase glutaminezuur enzym heeft bijvoorbeeld de leiding voor de omzetting van glutamaat in aminobutrische gammazuur (GABA), een essentiële neurotransmitter voor remmende zenuwreacties.

Daarom is de balans tussen glutaminezuur en GABA van het grootste belang voor het handhaven van corticale exciteerbaarheidscontrole, omdat glutamaat voornamelijk werkt in excitatieve zenuwsynapsen.

Aangezien glutamaat op zijn beurt betrokken is bij een reeks hersenfuncties zoals leren en geheugen, kan de tekortkomingen defecten veroorzaken in deze klassen van cognitieve processen die het vereisen als neurotransmitter.

Referenties

1. Ariyoshi, m., Katane, m., HAMESES, K., Miyoshi, en., Nakane, m., Hoshino, een.,… Matoba, s. (2017). D -glutamaat wordt gemetaboliseerd in het hart Mithochondria. Wetenschappelijke rapporten, 7(Augustus 2016), 1-9. https: // doi.org/10.1038/SREP43911
2. Barret, g. (1985). Chemie en biochemie van het aminozuur. New York: Chapman and Hall.
3. Danbolt, n. C. (2001). Glutamaatopname. Vooruitgang in neurobiologie, 65, 1-105.
4. Fonnum, f. (1984). Glutamaat: een neurotransmitter in de hersenen van zoogdieren. Journal of Neurochemistry, 18(1), 27-33.
5. Gratini, s. (2000). Internationaal symposium over glutamaat. Glutaminezuur, twintig jaar later.
6. Graham, t. EN., Sgro, v., Broeders, D., & Gibala, m. J. (2000). Glutamaat -inname: het plasma- en spiervrije aminozuurpoelen van rustende mensen. American Journal of Physiology- Endocrinology and Metabolism, 278, 83-89.
7. Hu, c. J., Jiang, Q. EN., Zhang, T., Yin, en. L., Li, f. N., Jouw, j. EN.,... Kong, x. F. (2017). Dieetsuppletie met arginine en glutaminezuur verhoogt de belangrijkste lipogene genexpressie bij groeiende varkens. Journal of Animal Science, 95(12), 5507-5515.
8. Johnson, J. L. (1972). Glutaminezuur als een synaptische zender in het zenuwstelsel. Een beoordeling. Hersenonderzoek, 37, 1-19.
9. Kumar, r., Vikramachakravarthi, D., & Pal, p. (2014). Productie en zuivering van glutaminezuur: een kritische beoordeling naar procesintensitie. Chemische engineering en verwerking: procesintensivering, 81, 59-71.
10. Mourtzakis, m., & Graham, t. EN. (2002). Glutamaat -inname en de effecten ervan in rust en tijdens het sporten bij mensen. Journal of Applied Physiology, 93(4), 1251-1259.
11. Neil, E. (2010). Biologische processen voor waterstofproductie. Vooruitgang in biochemische engineering/biotechnologie, 123(Juli 2015), 127-141. https: // doi.org/10.1007/10
12. Okumoto, s., Funck, D., Trovato, m., & Forlani, g. (2016). Amininozuren van de glutamaatfamilie: functies voorbij het primaire metabolisme. Frontiers in Plant Science, 7, 1-3.
13. Olubodun, J. OF., Zulkifli, i., Farjam, een. S., Haar-bejo, m., & Kasim, een. (2015). Gutamine en glutaminezuur suppletie verbetert de prestaties van vleeskuikens onder de hete en vochtige tropische toestand. Italiaans Journal of Animal Science, 14(1), 25-29.
14. Umbarger, h. (1978). Aminozuur biosynthese en zijn regulering. Ann. Revisie. Biochem., 47, 533-606.
15. Walssch, h. (1951). Glutaminezuur en cerebrale functie. Vooruitgang in eiwitchemie, 6, 299-341.
16. Yelamanchi, s. D., Jayaram, s., Thomas, J. K., Gundimeda, s., Khan, een. NAAR., Singhal, een.,... gowda, h. (2015). Een pathway -kaart van glutamaatmetabolisme. Journal of Cell Communication and Signaling, 10(1), 69-75.