Ciri asid glutamat, fungsi, biosintesis

Dia asid glutamik Ini adalah salah satu daripada 22 asid amino yang membentuk protein semua makhluk hidup dan salah satu yang paling banyak. Oleh kerana tubuh manusia mempunyai laluan intrinsik untuk biosintesis, ini tidak dianggap penting.

Bersama -sama dengan asid aspartik, asid glutamat milik kumpulan asid amino polar yang dimuatkan secara negatif dan, menurut dua sistem tatanama yang ada (tiga atau satu huruf), ia dilambangkan sebagai "Glu"Atau sebagai"Dan".

Struktur Asid Amino Asid Glutamat (Sumber: HBF878 [CC0] melalui Wikimedia Commons)

Asid amino ini ditemui pada tahun 1866 oleh pensyarah kimia Jerman semasa mengkaji gluten gandum dihidrolisiskan, oleh itu denominasi "glutamik". Selepas penemuannya, kehadirannya dalam banyak makhluk hidup telah ditentukan, jadi dianggap bahawa ia mempunyai fungsi penting untuk hidup.

Asid L-glutamic dianggap sebagai mediator yang paling penting dalam penghantaran isyarat excitatory dalam sistem saraf pusat haiwan vertebrata dan juga perlu untuk fungsi normal otak, serta untuk perkembangan kognitif, ingatan dan ingatan dan belajar.

Beberapa derivatifnya, sebagai tambahan, mempunyai fungsi penting di peringkat perindustrian, terutamanya berkaitan dengan persediaan masakan, kerana ia membantu meningkatkan rasa makanan.

[TOC]

Ciri -ciri

Walaupun tidak menjadi asid amino penting bagi manusia, glutamat (bentuk asid glutamat yang terionisasi) mempunyai implikasi pemakanan yang penting untuk pertumbuhan haiwan dan telah dicadangkan bahawa ia mempunyai nilai pemakanan yang jauh lebih besar daripada asid amino yang tidak penting.

Asid amino ini sangat banyak di dalam otak, terutamanya dalam ruang intraselular (sitosol), yang membolehkan kewujudan kecerunan antara sitosol dan ruang ekstraselular, yang dibatasi oleh membran plasma sel saraf.

Kerana ia mempunyai banyak fungsi dalam sinapsis excitatory dan melaksanakan fungsinya yang bertindak pada reseptor tertentu, kepekatannya dikekalkan pada tahap terkawal, terutama dalam persekitaran ekstraselular, kerana reseptor ini umumnya "melihat" dari sel -sel.

Tapak dengan kepekatan glutamat tertinggi adalah terminal saraf, namun, pengedaran mereka dikondisikan oleh keperluan tenaga sel -sel di seluruh badan.

Bergantung pada jenis sel, apabila asid glutamat memasukinya, ia boleh diarahkan ke arah mitokondria, untuk tujuan tenaga, atau boleh diagihkan ke arah vesikel sinaptik dan kedua -dua proses menggunakan sistem pengangkutan intrasel tertentu.

Struktur

Asid glutamat, seperti asid amino yang lain, adalah asid α-amino yang mempunyai atom karbon pusat (yang kiral), α karbon, yang empat kumpulan lain menyertai: kumpulan karboksil, kumpulan amino, kumpulan amino, a Atom hidrogen dan kumpulan pengganti (rantai sampingan atau kumpulan r).

Kumpulan R asid glutamat memberikan molekul kumpulan karboksil kedua (-COH) dan strukturnya ialah -Ch2-Ch2-COOH (-Ch2-Ch2-COO- dalam bentuk terioninya), jadi jumlah atom jumlah karbon molekul adalah lima.

Asid amino ini mempunyai jisim relatif 147 g/mol dan pemisahan pemisahan (PKA) kumpulannya adalah 4.25. Mempunyai titik isoelektrik 3.22 dan indeks kehadiran protein purata adalah sekitar 7%.

Oleh kerana pH neutral (sekitar 7), asid glutamat diionkan dan mempunyai beban negatif, diklasifikasikan dalam kumpulan asid amino polar yang dimuatkan secara negatif, satu kumpulan di mana asid aspartik juga dimasukkan (aspartat, dalam bentuk terioninya).

Fungsi

Asid glutamat atau bentuk terionisasi, glutamat, mempunyai pelbagai fungsi, bukan hanya dari sudut pandang fisiologi, tetapi juga dari sudut pandang perindustrian, klinikal dan gastronomi.

Boleh melayani anda: Asid lipoik Alpha: Fungsi, sifat, faedah, kontraindikasi

Fungsi fisiologi asid glutamat

Salah satu fungsi fisiologi yang paling popular dalam asid glutamat dalam badan kebanyakan vertebrata adalah penyertaan mereka sebagai neurotransmitter exciter di otak. Telah ditentukan bahawa lebih daripada 80% sinapsis excitatory berkomunikasi menggunakan glutamat atau mana -mana derivatifnya.

Antara fungsi bahawa sinapsis yang menggunakan asid amino ini semasa isyarat adalah pengiktirafan, pembelajaran, ingatan dan lain -lain.

Glutamat juga berkaitan dengan perkembangan sistem saraf, permulaan dan penghapusan sinapsis dan penghijrahan, pembezaan dan kematian sel. Penting untuk komunikasi antara organ periferal seperti saluran makanan, pankreas dan tulang.

Di samping itu, glutamat mempunyai fungsi dalam proses sintesis protein dan peptida, dan dalam sintesis asid lemak, dalam pengawalan paras sel nitrogen dan mengawal keseimbangan anionik dan osmotik.

Ia berfungsi sebagai pendahulu untuk perantara yang berbeza dari kitaran asid trikarboksilat (kitaran Krebs) dan juga neurotransmiter lain seperti GABA (asid gamma aminobutyric). Sebaliknya, ia adalah pendahulu dalam sintesis asid amino lain seperti l-proline, L-arginine dan L-alanina.

Aplikasi klinikal

Pendekatan farmaseutikal yang berbeza terutamanya berdasarkan reseptor asid glutamat seperti sasaran terapeutik untuk rawatan penyakit psikiatri dan patologi lain yang berkaitan dengan ingatan.

Glutamat juga telah digunakan sebagai ejen aktif dalam formulasi farmakologi yang berbeza yang direka untuk merawat infarksi miokardium dan dispepsia berfungsi (masalah gastrik atau pencernaan).

Aplikasi asid glutamat industri

Asid glutamat dan derivatifnya mempunyai pelbagai aplikasi dalam industri yang berbeza. Contohnya, garam monosodik glutamat digunakan dalam industri makanan sebagai perasa.

Asid amino ini juga merupakan bahan permulaan untuk sintesis bahan kimia lain dan polycid glutamik adalah polimer anionik semulajadi yang boleh terbiodegradasi, boleh dimakan dan bukan toksik untuk manusia atau untuk alam sekitar.

Dalam industri makanan, ia juga digunakan sebagai pemekat dan sebagai ejen "bantuan" kepahitan makanan yang berbeza.

Ia juga digunakan sebagai cryoprotector, sebagai pelekat biologi yang "dapat disembuhkan", sebagai pengangkut dadah, untuk reka bentuk gentian dan hidrogel biodegradable yang mampu menyerap sejumlah besar air, antara lain.

Biosintesis

Semua asid amino berasal dari perantara glikolitik, dari kitaran Krebs atau laluan pentos fosfat. Glutamat adalah khusus.

Laluan biosintetik asid amino ini agak mudah dan langkahnya berada di hampir semua organisma hidup.

Metabolisme glutamat dan nitrogen

Dalam metabolisme nitrogen, ia adalah melalui glutamat dan glutamin bahawa ammonium dimasukkan ke dalam biomolekul yang berlainan badan dan, melalui tindak balas transaminasi, glutamat menyediakan kumpulan amino yang paling asid amino.

Oleh itu, laluan ini membayangkan asimilasi ion ammonium ke molekul glutamat, yang berlaku dalam dua reaksi.

Langkah pertama laluan dipangkin oleh enzim yang dikenali sebagai glutamin synthetase, yang terdapat dalam praktikal semua organisma dan mengambil bahagian dalam pengurangan glutamat dan ammonium untuk menghasilkan glutamin.

Di dalam bakteria dan tumbuh -tumbuhan, sebaliknya, glutamat dihasilkan dari glutamin oleh enzim yang dikenali sebagai sintesis glutamat.

Pada haiwan, ini dihasilkan dari transaminasi α-zetoglutarate, yang berlaku semasa katabolisme asid amino. Fungsi utamanya dalam mamalia adalah untuk menukar ammonium bebas toksik menjadi glutamin, yang diangkut oleh darah.

Ia boleh melayani anda: Embriologi: Sejarah, bidang pengajian dan cawangan

Dalam tindak balas yang dikatalisis oleh sintetik enzim glutamat, α-ketoglutarate melalui proses aminasi reducif, di mana glutamin berpartisipasi sebagai penderma kumpulan nitrogen.

Walaupun ia berlaku dalam perkadaran yang kurang, pada haiwan, glutamat juga dihasilkan oleh tindak balas satu langkah antara α-zotoglutarate dan ammonium (NH4), yang dikatalisasi oleh enzim l-glutamate dehydrogenase,.

Enzim ini dikaitkan dengan matriks mitokondria dan tindak balas yang memangkin boleh ditulis lebih kurang seperti berikut, di mana NADPH berfungsi dalam bekalan mengurangkan kuasa:

α-ketoglutarate + nh4 + nadph → l-glutamat + nadp ( +) + air

Metabolisme dan degradasi

Asid glutamat digunakan oleh sel -sel badan untuk memenuhi tujuan yang berbeza, antaranya sintesis protein, metabolisme tenaga, penetapan ammonium atau neurotransmission menonjol.

Glutamat yang diambil dari medium ekstraselular dalam beberapa jenis sel saraf boleh "dikitar semula" apabila ia berubah menjadi glutamin, yang dilepaskan ke cecair ekstraselular dan diambil oleh neuron untuk diubah lagi menjadi glutamat, yang dikenali sebagai kitaran Glutamine-glutamate.

Setelah ditelan dengan makanan diet, penyerapan usus asid glutamat secara amnya berakhir dengan transformasinya ke dalam asid amino lain seperti alanine, proses yang dimediasi oleh sel -sel mukosa usus, yang juga menggunakannya sebagai sumber tenaga.

Hati, sebaliknya, bertanggungjawab untuk menjadi glukosa dan laktat, di mana tenaga kimia terutamanya dalam berbentuk ATP.

Kewujudan pelbagai enzim metabolisme glutamat dalam organisma yang berbeza telah dilaporkan, seperti halnya glutamat dehidrogen, liasase-amonium liasase dan glutaminase dan banyak daripadanya telah terlibat dengan penyakit Alzheimer.

Makanan kaya dengan asid glutamat

Asid glutamat terdapat di kebanyakan makanan yang digunakan oleh manusia dan beberapa penulis mendakwa bahawa untuk manusia 70 kg, pengambilan asid glutamat harian yang diperoleh dari diet adalah sekitar 28 g.

Antara makanan terkaya dalam asid amino ini adalah asal -usul haiwan, di mana daging (lembu, babi, domba, dll.), Telur, tenusu dan ikan. Makanan yang berasal dari tumbuhan yang kaya dengan glutamat adalah biji, bijirin, asparagus dan lain -lain.

Sebagai tambahan kepada pelbagai jenis makanan yang secara semula jadi kaya dengan asid amino ini, derivatif itu, garam monosodik glutamat digunakan sebagai bahan tambahan untuk meningkatkan atau meningkatkan rasa banyak hidangan dan makanan yang diproses secara industri.

Faedah pengambilan anda

Glutamat ditambah kepada persediaan masakan yang berbeza membantu "mendorong" rasa dan memperbaiki rasa rasa dalam rongga mulut, yang nampaknya mempunyai makna fisiologi dan pemakanan yang penting.

Ujian klinikal telah menunjukkan bahawa pengambilan asid glutamat mempunyai aplikasi yang berpotensi dalam rawatan "gangguan" atau patologi oral yang berkaitan dengan rasa dan "hyposalivation" (pengeluaran air liur rendah)).

Begitu juga, asid glutamat (glutamat) adalah nutrien yang sangat penting untuk penyelenggaraan aktiviti sel normal dalam mukosa usus.

Telah ditunjukkan bahawa bekalan asid amino ini kepada tikus yang telah menjalani rawatan kemoterapi meningkatkan ciri -ciri imunologi usus, selain mengekalkan dan meningkatkan aktiviti dan fungsi mukosa usus.

Di Jepun, sebaliknya, diet perubatan telah direka berdasarkan makanan yang kaya dengan asid glutamat untuk pesakit yang menjalani perut.

Boleh melayani anda: troponin: ciri, struktur, fungsi dan ujian

Asid amino ini juga digunakan untuk mendorong selera makan pada pesakit tua dengan gastritis kronik yang biasanya tidak sesuai.

Akhirnya, kajian yang berkaitan dengan bekalan lisan asid glutamat dan arginin menunjukkan bahawa ini terlibat dalam peraturan positif gen yang berkaitan dengan adipogenesis dalam tisu otot dan dengan lipolisis dalam tisu adiposa.

Gangguan kekurangan

Oleh kerana asid glutamat berfungsi sebagai prekursor dalam sintesis pelbagai jenis molekul seperti asid amino dan neurotransmiter lain, kecacatan genetik yang berkaitan dengan ekspresi enzim yang berkaitan dengan biosintesis dan kitar semula mereka boleh mempunyai akibat untuk kesihatan badan dari mana -mana haiwan.

Sebagai contoh, enzim asid glutamat discarboxylase bertanggungjawab untuk penukaran glutamat ke dalam asid gamma aminobutyric (GABA).

Oleh itu, keseimbangan antara asid glutamat dan GABA adalah sangat penting untuk mengekalkan kawalan keceriaan kortikal, kerana glutamat berfungsi terutamanya dalam sinapsis saraf excitative.

Sebaliknya, kerana glutamat terlibat dalam satu siri fungsi otak seperti pembelajaran dan ingatan, kekurangannya boleh menyebabkan kecacatan dalam kelas -kelas proses kognitif yang memerlukannya sebagai neurotransmitter.

Rujukan

1. Ariyoshi, m., Katane, m., Hamese, k., Miyoshi, dan., Nakane, m., Hoshino, a.,... matoba, s. (2017). D -glutamate dimetabolisme di jantung mithochondria. Laporan Saintifik, 7(Ogos 2016), 1-9. https: // doi.org/10.1038/srep43911
2. Barret, g. (1985). Kimia dan Biokimia Asid Amino. New York: Chapman dan Hall.
3. Danbolt, n. C. (2001). Pengambilan glutamat. Kemajuan dalam neurobiologi, 65, 1-105.
4. Fonnum, f. (1984). Glutamat: Seorang neurotransmitter di otak mamalia. Jurnal Neurokimia, 18(1), 27-33.
5. Gratini, s. (2000). Simposium Antarabangsa mengenai Glutamat. Asid glutamat, dua puluh tahun kemudian.
6. Graham, t. Dan., Sgro, v., Friars, d., & Gibala, m. J. (2000). Pengingesan Glutamat: Kolam asid amino plasma dan otot bebas berehat. American Journal of Physiology- Endocrinology and Metabolism, 278, 83-89.
7. Hu, c. J., Jiang, q. Dan., Zhang, t., Yin, dan. L., Li, f. N., Anda, j. Dan.,... Kong, x. F. (2017). Suplemen pemakanan dengan asid arginine dan glutamat meningkatkan ekspresi gen lipogenik utama dalam babi yang semakin meningkat. Jurnal Sains Haiwan, 95(12), 5507-5515.
8. Johnson, j. L. (1972). Asid glutamat sebagai pemancar sinaptik dalam sistem saraf. Kajian. Penyelidikan otak, 37, 1-19.
9. Kumar, r., Vikramachakravarthi, d., & Pal, p. (2014). Pengeluaran dan Penyucian Asid Glutamat: Kajian Kritikal Ke arah Proses Intensition. Kejuruteraan dan Pemprosesan Kimia: Intensifikasi Proses, 81, 59-71.
10. Mourtzakis, m., & Graham, t. Dan. (2002). Pengambilan glutamat dan kesannya berehat dan semasa bersenam pada manusia. Jurnal Fisiologi Gunaan, 93(4), 1251-1259.
11. Neil, e. (2010). Proses biologi untuk pengeluaran hidrogen. Kemajuan dalam Kejuruteraan Biokimia/Bioteknologi, 123(Julai 2015), 127-141. https: // doi.org/10.1007/10
12. Okumoto, s., Funck, d., Trovato, m., & Forlani, g. (2016). Asid aminino dari keluarga glutamat: fungsi di luar metabolisme utama. Perbatasan dalam sains tumbuhan, 7, 1-3.
13. Olubodun, j. Sama ada., Zulkifli, i., Farjam, a. S., Rambut-Bejo, m., & Kasim, a. (2015). Suplemen asid gutamin dan glutamat meningkatkan prestasi ayam broiler di bawah keadaan tropika panas dan lembap. Jurnal Itali Sains Haiwan, 14(1), 25-29.
14. Umbarger, h. (1978). Biosintesis asid amino dan peraturannya. Ann. REV. Biochem., 47, 533-606.
15. Waelsch, h. (1951). Asid glutamat dan fungsi serebrum. Kemajuan dalam kimia protein, 6, 299-341.
16. Yelamanchi, s. D., Jayaram, s., Thomas, j. K., Gundimeda, s., Khan, a. Ke., Singhal, a.,... gowda, h. (2015). Peta laluan metabolisme glutamat. Jurnal Komunikasi Sel dan Isyarat, 10(1), 69-75.