Glutaminsyre

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 27. marts 2022; checks kræver 4 redigeringer .
Glutaminsyre
Generel
Systematisk
navn		 2-Aminopentandioic acid
Forkortelser "glutamat", "Glu", "Glu", "E"
Traditionelle navne Aminoglutarsyre, glutaminsyre, glutamat
Chem. formel C 5 H 9 NO 4
Rotte. formel C 40,82 %, H 6,17 %, N 9,52 %, O 43,5 %
Fysiske egenskaber
Stat hvidt krystallinsk pulver
Molar masse 147,1293 ± 0,006 g/ mol
Massefylde 1,4601
1,538 (25°C)
Termiske egenskaber
Temperatur
 •  smeltning 160°C
 •  kogning 205°C
 • nedbrydning over 205 °C
Kemiske egenskaber
Syredissociationskonstant 2,16, 4,15, 9,58
Opløselighed
 • i vand 7,5 g/l [1]
Isoelektrisk punkt 3.22
Klassifikation
Reg. CAS nummer 56-86-0
PubChem 611
Reg. EINECS nummer 200-293-7
SMIL   N[C@H](CCC(O)=O)C(O)=O
InChI   InChI=1S/C5H9NO4/c6-3(5(9)10)1-2-4(7)8/h3H,1-2,6H2,(H,7,8)(H,9,10)WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N
Codex Alimentarius E620
CHEBI 18237
ChemSpider 591
Sikkerhed
NFPA 704 NFPA 704 firfarvet diamant en 2 0
Data er baseret på standardbetingelser (25 °C, 100 kPa), medmindre andet er angivet.
 Mediefiler på Wikimedia Commons

Glutaminsyre (2-aminopentandisyre)  er en organisk forbindelse , en alifatisk dibasisk aminosyre, der er en del af proteinerne i alle kendte levende organismer.

I den biokemiske litteratur bruges ofte mere kompakte konventionelle betegnelser i stedet for det besværlige fulde navn: "glutamat", "Glu", "Glu" eller "E". Uden for den videnskabelige litteratur bruges udtrykket "glutamat" også ofte til at henvise til det meget brugte kosttilskud mononatriumglutamat .

I levende organismer er resten af ​​glutaminsyremolekylet en del af proteiner , polypeptider og nogle lavmolekylære stoffer og er til stede i fri form. I proteinbiosyntese kodes inkorporeringen af ​​en glutaminsyrerest af GAA- og GAG - kodonerne .

Glutaminsyre spiller en vigtig rolle i metabolismen af ​​nitrogenholdige biokemikalier . Det er også en neurotransmitter -aminosyre, en af ​​de vigtige repræsentanter for klassen af ​​"excitatoriske aminosyrer" [2] .

Binding af glutaminsyre til specifikke receptorer af neuroner fører til deres excitation .

Glutaminsyre tilhører gruppen af ​​ikke- essentielle aminosyrer , den syntetiseres i den menneskelige krop.

Salte og estere af glutaminsyre kaldes glutamater.

Historie

For første gang blev glutaminsyre opnået i sin rene form i 1866 af den tyske kemiker Carl Heinrich Ritthausen under behandlingen af ​​hvedemelgluten med svovlsyre [3] , beskrev dens egenskaber og gav den et navn, fra det latinske ord " gluten" - "gluten" + "amin".

Fysiske og kemiske egenskaber

Glutaminsyre er under normale forhold et hvidt krystallinsk stof, dårligt opløseligt i vand, ethanol , uopløseligt i acetone og diethylether .▼ Overdreven forbrug af glutamat i et forsøg på rotter førte til undertrykkelse af proteinsyntese og et kraftigt fald i dets koncentration i blodserum.

Glutamat som neurotransmitter

Glutamat, en ion af glutaminsyre, er den vigtigste excitatoriske neurotransmitter i biokemiske processer i hvirveldyrs nervesystem [4] . I kemiske synapser opbevares glutamat i præsynaptiske vesikler ( vesikler ). Nerveimpulsen aktiverer frigivelsen af ​​glutaminsyreion fra den præsynaptiske neuron.

På en postsynaptisk neuron binder glutaminsyreionen til og aktiverer postsynaptiske receptorer, såsom NMDA-receptorer . På grund af sidstnævntes deltagelse i synaptisk plasticitet er glutaminsyreionen involveret i sådanne funktioner med højere nervøs aktivitet som indlæring og hukommelse [5] .

En form for synaptisk fitness, kaldet langsigtet potensering, forekommer i de glutamaterge synapser i hippocampus , neocortex og andre dele af den menneskelige hjerne.

Mononatriumglutamat er ikke kun involveret i den klassiske ledning af en nerveimpuls fra neuron til neuron, men også i volumetrisk neurotransmission , når signalet overføres til nabosynapser gennem den kumulative virkning af mononatriumglutamat frigivet i nabosynapser (den såkaldte ekstrasynaptiske eller volumetrisk neurotransmission) [6] Derudover spiller glutamat en vigtig rolle i reguleringen af ​​vækstkegler og synaptogenese under hjernens udvikling, som beskrevet af Mark Matson[ hvor? ] .

Mononatriumglutamat transportere [7] er blevet fundet på neuronale[ klargør ] membraner og membraner af neuroglia . De fjerner sig hurtigt[ klargør ] glutamat fra det ekstracellulære rum. Med hjerneskade eller sygdom kan de arbejde i den modsatte retning.[ afklar ] retning, som et resultat af hvilken mononatriumglutamat kan ophobes i det intercellulære rum. Denne ophobning fører til, at en stor mængde calciumioner trænger ind i cellen gennem kanalerne af NMDA-receptorer, hvilket igen forårsager beskadigelse og endda død af cellen - dette fænomen kaldes excitotoksicitet . Celledødsveje omfatter:

Glutaminsyre er involveret i biokemien af ​​epileptiske anfald . Naturlig diffusion af glutaminsyre til neuroner forårsager spontan depolarisering[ klar ] og dette mønster[ afklare ] ligner paroksysmal depolarisering[ afklar ] [12] under kramper . Disse ændringer i det epileptiske fokus[ afklare ] føre til opdagelsen af ​​spændingsafhængig[ klargør ] [13] calciumkanaler, som igen stimulerer frigivelsen af ​​glutamat og yderligere depolarisering.

Roller af glutamatsystemet[ afklare ] I øjeblikket gives en stor plads til patogenesen af ​​sådanne psykiske lidelser som skizofreni og depression . En af de mest aktivt undersøgte teorier om etiopatogenesen af ​​skizofreni er i øjeblikket hypotesen om et fald i funktionen af ​​NMDA-receptorer: ved brug af NMDA -receptorantagonister, såsom phencyclidin , vises symptomer på skizofreni hos raske frivillige i eksperimentet. I denne forbindelse antages det, at et fald i funktionen af ​​NMDA-receptorer er en af ​​årsagerne til forstyrrelser i de dopaminerge[ afklare ] transmission hos patienter med skizofreni. Der er også opnået beviser for, at beskadigelse af NMDA-receptorer ved en immuninflammatorisk mekanisme ("anti-NMDA-receptorencephalitis") er blevet observeret som akut skizofreni. .

Glutamatreceptorer

Der er ionotrope og metabotrope (mGLuR 1-8 ) glutamatreceptorer.

Ionotrope receptorer er NMDA-receptorer , AMPA-receptorer og kainat-receptorer .

Endogene glutamatreceptorligander er glutaminsyre og asparaginsyre . Glycin er også påkrævet for at aktivere NMDA-receptorer . NMDA-receptorblokkere er PCP , ketamin og andre stoffer. AMPA-receptorer blokeres også af CNQX, NBQX. Kaininsyre er en aktivator af kainat-receptorer.

"Cirkulation" af glutamat

I nærvær af glukose i mitokondrierne af nerveender sker deaminering af glutamin til glutamat ved hjælp af enzymet glutaminase. Også under aerob oxidation af glucose syntetiseres glutamat reversibelt fra alfa-ketoglutarat (dannet i Krebs-cyklussen ) ved hjælp af aminotransferase.

Glutamatet syntetiseret af neuronen pumpes ind i vesiklerne. Denne proces er protonkoblet transport. H + -ioner pumpes ind i vesiklen ved hjælp af protonafhængig ATPase . Når protoner forlader langs gradienten, trænger glutamatmolekyler ind i vesiklen ved hjælp af den vesikulære glutamattransporter (VGLUT'er).

Glutamat udskilles i den synaptiske kløft , hvorfra det kommer ind i astrocytter , hvor det transamineres til glutamin. Glutamin frigives tilbage i den synaptiske kløft og først derefter optages af neuronen. Ifølge nogle rapporter returneres glutamat ikke direkte ved genoptagelse. [fjorten]

Glutaminsyres rolle i syre-basebalancen

Deaminering af glutamin til glutamat med enzymet glutaminase producerer ammoniak , som igen binder til en fri hydrogenion og udskilles i lumen af ​​nyretubuli, hvilket fører til et fald i acidose .

Når glutamat omdannes til α-ketoglutarat, dannes der også ammoniak. Yderligere nedbrydes α-ketoglutarat til vand og kuldioxid . Sidstnævnte omdannes ved hjælp af kulsyreanhydrase gennem kulsyre til en fri hydrogenion og bicarbonat . Hydrogenionen udskilles i lumen af ​​nyretubuli på grund af fælles transport med natriumionen, og natriumbicarbonat kommer ind i blodplasmaet.

Glutamatergisk system

Der er omkring 106 glutamaterge neuroner i CNS. Kroppen af ​​neuroner ligger i hjernebarken , lugteløget , hippocampus , substantia nigra , cerebellum . I rygmarven - i de primære afferenter af dorsale rødder.

I GABAerge neuroner er glutamat forløberen for den hæmmende neurotransmitter, gamma-aminosmørsyre , produceret af enzymet glutamatdecarboxylase .

Patologier forbundet med glutamat

Forøgede niveauer af glutamat i synapserne mellem neuroner kan overexcitere og endda dræbe disse celler, hvilket i eksperimentet fører til en sygdom, der klinisk ligner amyotrofisk lateral sklerose . Det er blevet fastslået, at for at forhindre glutamatforgiftning af neuroner, absorberer gliaceller, astrocytter overskydende glutamat. Det transporteres til disse celler af transportproteinet GLT1, som er til stede i astrocytters cellemembran . Når først glutamat er absorberet af astrogliaceller, forårsager det ikke længere neuronal skade.

Indholdet af glutamat i naturen

Glutaminsyre er en betinget essentiel aminosyre. Glutamat syntetiseres normalt af kroppen. Tilstedeværelsen af ​​frit glutamat i fødevarer giver det den såkaldte "kødagtige" smag , som glutamat bruges til som smagsforstærker .

Indholdet af naturlige glutamater i fødevarer:

Produkt Fri glutamat [15]

(mg/100 g)

komælk 2
parmesan ost 1200
fugleæg 23
kyllinge kød 44
andekød 69
Bøf 33
Svinekød 23
Torsk 9
Makrel 36
Ørred tyve
Grøn ært 200
Majs 130
Roer tredive
Gulerod 33
Løg atten
Spinat 39
tomater 140
Grøn peber 32

Industriel erhvervelse

I industrien opnås glutaminsyre ved hjælp af stammer af kulturelle mikroorganismer.

Stoffet er dårligt opløseligt i vand. Derfor bruges et meget opløseligt salt af glutaminsyre, mononatriumglutamat , i fødevareindustrien .

Ansøgning

Det farmakologiske præparat af glutaminsyre har en moderat psykostimulerende, stimulerende og delvist nootropisk effekt.[ afklare ]

Glutaminsyre ( fødevaretilsætningsstof E620 ) og dens salte ( natriumglutamat E621 , kaliumglutamat E622 , calciumdiglutamat E623 , ammoniumglutamat E624 , magnesiumglutamat E625 ) bruges som smagsforstærker i mange fødevarer [16] .

Glutaminsyre og dens salte tilsættes til halvfabrikata, forskellige fastfoodprodukter, kulinariske produkter, bouillonkoncentrater. Det giver maden en behagelig kødsmag.

Inden for medicin har brugen af ​​glutaminsyre en let psykostimulerende, stimulerende og nootropisk effekt, som bruges til behandling af en række sygdomme i nervesystemet. I midten af ​​det 20. århundrede anbefalede lægerne brugen af ​​glutaminsyre oralt i tilfælde af muskeldystrofiske sygdomme. Det blev også ordineret til atleter for at øge muskelmassen.

Glutaminsyre bruges som en chiral byggesten i organisk syntese [17] , især dehydrering af glutaminsyre fører til dens laktam, pyroglutaminsyre (5-oxoprolin), som er en vigtig forløber i syntesen af ​​unaturlige aminosyrer, heterocykliske forbindelser, biologisk aktive forbindelser og etc. [18] [19] [20] [21] [22] .

Noter

  1. ↑ L- Glutaminsyre  . Kemisk bog . Hentet 30. august 2016. Arkiveret fra originalen 11. september 2016.
  2. ↑ Moloney MG Excitatoriske aminosyrer. // Naturlige produktrapporter. 2002. s. 597-616.
  3. ↑ RHA Plimmer. Den kemiske konstitution af proteinet  (neopr.) / RHA Plimmer; FG Hopkins. — 2. — London: Longmans, Green og Co. , 1912. - T. Del I. Analyse. - S. 114. - (Monografier om biokemi).
  4. ↑ Meldrum, BS (2000). "Glutamat som en neurotransmitter i hjernen: Gennemgang af fysiologi og patologi". The Journal of Nutrition 130 (4S Suppl): 1007S-1015S.
  5. ↑ McEntee, WJ; Crook, T.H. (1993). "Glutamat: Dets rolle i indlæring, hukommelse og den aldrende hjerne". Psychopharmacology 111(4): 391-401. doi : 10.1007/BF02253527 PMID 7870979
  6. ↑ Okubo, Y.; Sekiya, H.; Namiki, S.; Sakamoto, H.; Iinuma, S.; Yamasaki, M.; Watanabe, M.; Hirose, K.; Iino, M. (2010). "Billeddannelse af ekstrasynaptisk glutamatdynamik i hjernen". Proceedings of the National Academy of Sciences 107(14): 6526. doi : 10.1073/pnas.0913154107 .
  7. ↑ Shigeri, Y.; Seal, R.P.; Shimamoto, K. (2004). "Molekylær farmakologi af glutamattransportører, EAAT'er og VGLUT'er". Brain Research Reviews 45(3): 250-265. doi : 10.1016/j.brainresrev.2004.04.004 PMID 15210307
  8. ↑ Opdagelse kunne hjælpe videnskabsmænd med at stoppe 'dødskaskade' af neuroner efter et  slagtilfælde . ScienceDaily. Hentet 5. januar 2020. Arkiveret fra originalen 5. marts 2016.
  9. ↑ Robert Sapolsky (2005). "Biologi og menneskelig adfærd: Individualitetens neurologiske oprindelse, 2. udgave". Lærerfirmaet. "se side 19 og 20 i guidebogen"
  10. ↑ Hynd, M.; Scott, H.L.; Dodd, P.R. (2004). "Glutamat-medieret excitotoksicitet og neurodegeneration i Alzheimers sygdom". Neurochemistry International 45(5): 583-595. doi : 10.1016/j.neuint.2004.03.007 PMID 15234100
  11. ↑ Glushakov, A.V.; Glushakova, O; Varshney, M; Baipai, LK; Sumners, C; Laipis, PJ; Embury, JE; Baker, S.P.; Otero, D.H.; Dennis, D.M.; Seubert, CN; Martynyuk, AE (2005 feb). "Langsigtede ændringer i glutamaterg synaptisk transmission i phenylketonuri". Brain: a journal of neurology 128 (Pt 2): 300-7. doi : 10.1093/brain/awh354 PMID 15634735
  12. ↑ Vassiliki Aroniadou-Anderjaska, Brita Fritsch, Felicia Qashu, Maria FM Braga. Amygdalas patologi og patofysiologi i epileptogenese og epilepsi  // Epilepsiforskning. - 2008-2. - T. 78 , no. 2-3 . — S. 102–116 . — ISSN 0920-1211 . - doi : 10.1016/j.eppelpsyres.2007.11.011 .
  13. ↑ James O. McNamara, Yang Zhong Huang, A. Søren Leonard. Molekylære signalmekanismer, der ligger til grund for epileptogenese  // Videnskabens STKE: vidensmiljø for signaltransduktion. — 2006-10-10. - T. 2006 , nej. 356 . - C. re12 . — ISSN 1525-8882 . - doi : 10.1126/stke.3562006re12 . Arkiveret fra originalen den 11. juli 2009.
  14. ↑ Ashmarin I.P., Yeshchenko N.D., Karazeeva E.P. Neurochemistry in tabeller and diagrams. - M .: "Eksamen", 2007
  15. ↑ Hvis MSG er så dårligt for dig, hvorfor har alle i Asien så ikke hovedpine? | liv og stil | Observatøren . Hentet 2. januar 2011. Arkiveret fra originalen 17. juli 2013.
  16. ↑ Sadovnikova M.S., Belikov V.M. Måder at bruge aminosyrer i industrien. // Fremskridt inden for kemi . 1978. T. 47. Udgave. 2. S. 357-383.
  17. ↑ Coppola GM, Schuster HF, Asymmetrisk syntese. Konstruktion af chirale molekyler ved hjælp af aminosyrer, A Wiley-Interscience Publication, New York, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapore, 1987.
  18. ↑ Smith M.B. Pyroglutamte som en chiral skabelon til syntese af alkaloider . Kapitel 4 i Alkaloids: Chemical and Biological Perspectives. Vol. 12 udg. af Pelletier SW Elsevier , 1998. P. 229-287.
  19. ↑ Nájera C., Yus M. Pyroglutaminsyre: en alsidig byggesten i asymmetrisk syntese. //Tetraeder: Asymmetri . 1999. V. 10. P. 2245–2303.
  20. ↑ Panday SK, Prasad J., Dikshit DK Pyroglutaminsyre: en unik chiral synthon. // Tetraeder: Asymmetri . 2009. V. 20. S. 1581–1632.
  21. ↑ A. Stefanucci, E. Novellino, R. Costante og A. Mollica. PYROGLUTAMINSYRE-DERIVATER: BYGGEKLODE TIL OPDAGELSE AF stoffer // HETEROCYCLES, 2014, V. 89, No. 8, s. 1801-1825.
  22. ↑ SK Panday, Pyroglutamic Acid and its Derivatives: The Privileged Precursors for the Asymmetric Synthesis of Bioactive Natural Products // Mini-Reviews in Organic Chemistry, 2020, V. 17, No. 6, s. 626-646.

Se også

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Tematiske steder
Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger
 Aminosyrer
Standard
ikke standard
se også
 neurotransmittere