Glutaminsav

Glutaminsav
Tábornok
Szisztematikus név	2-Aminopentánsav
Rövidítések	"glutamát", "Glu", "Glu", "E"
Hagyományos nevek	Aminoglutársav, glutaminsav, glutamát
Chem. képlet	C 5 H 9 NO 4
Patkány. képlet	C 40,82 % H 6,17 % N 9,52 % O 43,5 %
Fizikai tulajdonságok
Állapot	fehér kristályos por
Moláris tömeg	147,1293 ± 0,006 g/ mol
Sűrűség	1,4601 1,538 (25 °C)
Termikus tulajdonságok
Hőfok
•  olvadás	160 °C
•  forralás	205 °C
• bomlás	205 °C felett
Kémiai tulajdonságok
Sav disszociációs állandó	2,16, 4,15, 9,58
Oldhatóság
• vízben	7,5 g/l [1]
Izoelektromos pont	3.22
Osztályozás
Reg. CAS szám	56-86-0
PubChem	611
Reg. EINECS szám	200-293-7
MOSOLYOK	N[CH](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
Biztonság
NFPA 704	egy 2 0
Az adatok standard körülményeken (25 °C, 100 kPa) alapulnak, hacsak nincs másképp jelezve.
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

A glutaminsav (2-amino-pentándisav)  egy szerves vegyület , egy alifás kétbázisú aminosav, amely minden ismert élő szervezet fehérjéjének része.

A biokémiai irodalomban a nehézkes teljes név helyett gyakran használnak tömörebb konvencionális megnevezéseket: „glutamát”, „Glu”, „Glu” vagy „E”. A tudományos irodalmon kívül a "glutamát" kifejezést gyakran használják a mononátrium-glutamát széles körben használt étrend-kiegészítőre is .

Az élő szervezetekben a glutaminsav molekula fennmaradó része fehérjék , polipeptidek és néhány kis molekulatömegű anyag része, és szabad formában van jelen. A fehérje bioszintézisben a glutaminsav beépülését a GAA és a GAG kodonok kódolják .

A glutaminsav fontos szerepet játszik a nitrogéntartalmú biokémiai anyagok metabolizmusában . Ez egyben neurotranszmitter aminosav is, a „serkentő aminosavak” osztályának egyik fontos képviselője [2] .

A glutaminsavnak a neuronok specifikus receptoraihoz való kötődése azok gerjesztéséhez vezet .

A glutaminsav a nem esszenciális aminosavak csoportjába tartozik, az emberi szervezetben szintetizálódik.

A glutaminsav sóit és észtereit glutamátoknak nevezzük.

Történelem

A glutaminsavat először 1866-ban nyert tiszta formában Carl Heinrich Ritthausen német kémikus búzaliszt glutén kénsavval történő kezelése során [3] , leírta tulajdonságait és a latin szóból elnevezte. glutén" - "glutén" + "amin".

Fizikai és kémiai tulajdonságok

A glutaminsav normál körülmények között fehér kristályos anyag, rosszul oldódik vízben, etanolban , nem oldódik acetonban és dietil-éterben . ▼ Egy patkányokon végzett kísérletben a glutamát túlzott fogyasztása a fehérjeszintézis elnyomásához és koncentrációjának meredek csökkenéséhez vezetett vérszérum.

A glutamát, mint neurotranszmitter

A glutamát, a glutaminsav egyik ionja, a gerincesek idegrendszerében zajló biokémiai folyamatok legfontosabb serkentő neurotranszmittere [4] . A kémiai szinapszisokban a glutamát preszinaptikus vezikulákban ( vezikulákban ) tárolódik . Az idegimpulzus aktiválja a glutaminsav ion felszabadulását a preszinaptikus neuronból.

A posztszinaptikus neuronokon a glutaminsavion a posztszinaptikus receptorokhoz, például az NMDA receptorokhoz kötődik, és aktiválja azokat. Ez utóbbinak a szinaptikus plaszticitásban való részvétele miatt a glutaminsavion részt vesz a magasabb idegi aktivitás olyan funkcióiban, mint a tanulás és a memória [5] .

A szinaptikus fittség egyik formája, az úgynevezett hosszú távú potencírozás, a hippocampus , a neocortex és az emberi agy más részeinek glutamáterg szinapszisaiban fordul elő.

A mononátrium-glutamát nemcsak az idegimpulzus neuronról neuronra való klasszikus vezetésében vesz részt, hanem a volumetrikus neurotranszmisszióban is , amikor a jel a szomszédos szinapszisokban (az ún. vagy volumetrikus neurotranszmisszió) [6] Ezenkívül a glutamát fontos szerepet játszik a növekedési kúpok szabályozásában és a szinaptogenezisben az agy fejlődése során, ahogy azt Mark Matson leírta.[ hol? ] .

Nátrium- glutamát transzportereket [7] találtak neuronokon[ tisztázni ] membránok és a neuroglia membránjai . Gyorsan eltávolítják[ pontosítás ] glutamát az extracelluláris térből. Agykárosodás vagy betegség esetén az ellenkező irányba dolgozhatnak.[ pontosítani ] irányba, aminek következtében a mononátrium-glutamát felhalmozódhat az intercelluláris térben. Ez a felhalmozódás nagy mennyiségű kalciumion bejutásához vezet a sejtbe az NMDA-receptorok csatornáin keresztül, ami viszont a sejt károsodását, sőt halálát okozza - ezt a jelenséget excitotoxicitásnak nevezik . A sejthalál utak a következők:

• a mitokondriumok károsodása az intracelluláris kalciumionok túlzottan magas koncentrációja miatt,
• Glu/Ca 2+ -közvetített promóció[ tisztázza ] pro-apoptotikus transzkripciós faktorok[ tisztázza ] gének vagy az anti-apoptotikus gének csökkent transzkripciója. Az excitotoxicitás a megnövekedett glutamát-felszabadulás vagy a csökkent újrafelvétel miatt az ischaemiás kaszkádban fordul elő[ tisztázza ] [8] és stroke -hoz kapcsolódik , és olyan betegségekben is megfigyelhető, mint amiotrófiás laterális szklerózis , lathyrismus , autizmus , a mentális retardáció egyes formái , Alzheimer-kór [9] . [10] Ezzel szemben a klasszikus fenilketonuriában a glutamát felszabadulás csökkenése figyelhető meg , ami az expresszió károsodásához vezet.[ pontosítás ] glutamát receptorok [11]

A glutaminsav részt vesz az epilepsziás rohamok biokémiájában . A glutaminsav természetes diffúziója a neuronokba spontán depolarizációt okoz[ tiszta ] és ez a minta[ pontosítás ] a paroxizmális depolarizációhoz hasonlít[ pontosítás ] [12] görcsök alatt . Ezek a változások az epilepsziás fókuszban[ pontosítás ] a feszültségfüggő felfedezéséhez vezet[ tisztázza ] [13] kalciumcsatornákat, ami ismét serkenti a glutamát felszabadulását és további depolarizációt.

A glutamát rendszer szerepei[ pontosítás ] Jelenleg nagy helyet foglalnak el az olyan mentális zavarok patogenezise , ​​mint a skizofrénia és a depresszió . A skizofrénia etiopatogenezisének egyik legaktívabban tanulmányozott elmélete jelenleg az NMDA-receptorok működésének csökkenésének hipotézise: NMDA -receptor antagonisták, például fenciklidin alkalmazásakor a skizofrénia tünetei a kísérletben részt vevő egészséges önkénteseken jelentkeznek. Ezzel kapcsolatban feltételezhető, hogy az NMDA-receptorok működésének csökkenése a dopaminerg zavarok egyik oka.[ pontosítás ] átvitel skizofrén betegeknél. Bizonyítékot kaptak arra is, hogy az NMDA receptorok immungyulladásos mechanizmus általi károsodását ("anti-NMDA receptor encephalitis") akut skizofréniaként figyelték meg. .

Glutamát receptorok

Léteznek ionotróp és metabotrop (mGLuR 1-8 ) glutamát receptorok.

Az ionotróp receptorok az NMDA receptorok , az AMPA receptorok és a kainát receptorok .

Az endogén glutamát receptor ligandumok a glutaminsav és az aszparaginsav . A glicin az NMDA receptorok aktiválásához is szükséges . Az NMDA receptor blokkolók PCP , ketamin és egyéb anyagok. Az AMPA receptorokat a CNQX, NBQX is blokkolja. A kainsav a kainát receptorok aktivátora.

A glutamát "keringése"

Glükóz jelenlétében az idegvégződések mitokondriumában a glutamin glutamáttá történő dezaminációja a glutamináz enzim segítségével megy végbe. Szintén a glükóz aerob oxidációja során, a glutamát reverzibilisen szintetizálódik alfa-ketoglutarátból (amely a Krebs-ciklusban képződik ) aminotranszferáz segítségével.

A neuron által szintetizált glutamát a vezikulákba pumpálódik. Ez a folyamat protonkapcsolt transzport. A H + ionok a protonfüggő ATPáz segítségével pumpálódnak a vezikulába . Amikor a protonok a gradiens mentén kilépnek, a glutamát molekulák a hólyagos glutamát transzporter (VGLUT) segítségével belépnek a vezikulába.

A glutamát a szinaptikus hasadékba választódik ki , ahonnan az asztrocitákba jut , ahol glutaminná transzaminálódik . A glutamin visszakerül a szinaptikus hasadékba, és csak ezután veszi fel a neuron. Egyes jelentések szerint a glutamát nem kerül vissza közvetlenül az újrafelvétellel. [tizennégy]

A glutaminsav szerepe a sav-bázis egyensúlyban

A glutamin glutamáttá történő dezaminálása a glutamináz enzim által ammóniát termel , amely viszont egy szabad hidrogénionhoz kötődik, és kiválasztódik a vesetubulus lumenébe, ami az acidózis csökkenéséhez vezet .

Amikor a glutamát α-ketoglutaráttá alakul, ammónia is képződik. Ezenkívül az α-ketoglutarát vízre és szén-dioxidra bomlik . Ez utóbbiak a szénsavanhidráz segítségével szénsavon keresztül szabad hidrogénionná és bikarbonáttá alakulnak . A hidrogénion a vesetubulus lumenébe ürül a nátriumionnal való közös transzport következtében, a nátrium -hidrogén-karbonát pedig a vérplazmába kerül.

Glutamaterg rendszer

A központi idegrendszerben körülbelül 10 6 glutamáterg neuron található. Az idegsejtek teste az agykéregben , a szaglóhagymában , a hippocampusban , a substantia nigrában , a kisagyban található . A gerincvelőben - a háti gyökerek elsődleges afferenseiben.

A GABAerg neuronokban a glutamát a gátló neurotranszmitter, a gamma-aminovajsav prekurzora , amelyet a glutamát-dekarboxiláz enzim termel .

Glutamáttal kapcsolatos patológiák

A megnövekedett glutamátszint az idegsejtek közötti szinapszisokban túlgerjesztheti, sőt el is pusztíthatja ezeket a sejteket, ami a kísérletben az amiotrófiás laterális szklerózishoz klinikailag hasonló betegséghez vezet . Megállapítást nyert, hogy a neuronok, gliasejtek, asztrociták glutamátmérgezésének megelőzésére felszívják a felesleges glutamátot. Ezekbe a sejtekbe a GLT1 transzportfehérje szállítja, amely az asztrociták sejtmembránjában található. Miután az asztrogliasejtek felszívták, a glutamát többé nem okoz idegkárosodást.

A glutamát tartalma a természetben

A glutaminsav feltételesen esszenciális aminosav. A glutamátot általában a szervezet szintetizálja. A szabad glutamát jelenléte az élelmiszerekben az úgynevezett "húsos" ízt adja, amelyhez a glutamátot ízfokozóként használják .

Természetes glutamátok tartalma az élelmiszerekben:

Ipari felvásárlás

Az iparban a glutaminsavat kultúrmikroorganizmus- törzsek felhasználásával állítják elő .

Az anyag vízben rosszul oldódik. Ezért a glutaminsav jól oldódó sóját, a mononátrium-glutamátot használják az élelmiszeriparban .

Alkalmazás

A glutaminsav farmakológiai készítménye mérsékelten pszichostimuláló, stimuláló és részben nootrop hatású.[ pontosítás ]

A glutaminsavat ( élelmiszer-adalékanyag E620 ) és sóit ( nátrium-glutamát E621 , kálium-glutamát E622 , kalcium - diglutamát E623 , ammónium-glutamát E624 , magnézium-glutamát E625 ) számos élelmiszerben ízfokozóként használják [16] .

A glutaminsavat és sóit adják félkész termékekhez, különféle gyorséttermekhez, kulináris termékekhez, húsleves koncentrátumokhoz. Kellemes húsos ízt ad az ételnek.

Az orvostudományban a glutaminsav enyhe pszichostimuláló, stimuláló és nootrop hatású, amelyet számos idegrendszeri betegség kezelésében alkalmaznak. A 20. század közepén az orvosok a glutaminsav szájon át történő alkalmazását javasolták izomdystrophiás megbetegedések esetén. Sportolóknak is felírták az izomtömeg növelése érdekében.

A glutaminsavat királis építőelemként használják a szerves szintézisben [17] , különösen a glutaminsav dehidratációja vezet laktámjához, a piroglutaminsavhoz (5-oxoprolin), amely a nem természetes aminosavak szintézisének kulcsfontosságú előanyaga, a heterociklusos aminosavak szintézisében. vegyületek, biológiailag aktív vegyületek stb. [18] [19] [20] [21] [22] .

Jegyzetek

1. ↑ L - glutaminsav  . Kémiai könyv . Letöltve: 2016. augusztus 30. Az eredetiből archiválva : 2016. szeptember 11..
2. ↑ Moloney MG Serkentő aminosavak. // Természetes termékjelentések. 2002. P. 597-616.
3. ↑ RHA Pimmer. A fehérje kémiai  összetétele (neopr.) / RHA Plimmer; FG Hopkins. — 2. – London: Longmans, Green and Co. , 1912. - T. I. rész. Elemzés. - S. 114. - (Monográfiák a biokémiáról).
4. ↑ Meldrum, BS (2000). "A glutamát, mint neurotranszmitter az agyban: A fiziológia és a patológia áttekintése". The Journal of táplálkozás 130 (4S Suppl): 1007S-1015S.
5. ↑ McEntee, WJ; Crook, T. H. (1993). "Glutamát: szerepe a tanulásban, a memóriában és az öregedő agyban". 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). "Az extraszinaptikus glutamát dinamikájának leképezése az agyban". Proceedings of the National Academy of Sciences 107(14): 6526. doi : 10.1073/pnas.0913154107 .
7. ↑ Shigeri, Y.; Seal, R. P.; Shimamoto, K. (2004). "A glutamát transzporterek, EAAT-ok és VGLUT-ok molekuláris farmakológiája". Brain Research Reviews 45(3): 250-265. doi : 10.1016/j.brainresrev.2004.04.004 PMID 15210307
8. ↑ A felfedezés segíthet a tudósoknak megállítani a neuronok „halálkaszkádját” a  stroke után . ScienceDaily. Letöltve: 2020. január 5. Az eredetiből archiválva : 2016. március 5.
9. ↑ Robert Sapolsky (2005). "Biológia és emberi viselkedés: Az egyéniség neurológiai eredete, 2. kiadás". Az Oktató Társaság. "lásd az Útmutató 19. és 20. oldalát"
10. ↑ Hynd, M.; Scott, H. L.; Dodd, P. R. (2004). "Glutamát által közvetített excitotoxicitás és neurodegeneráció Alzheimer-kórban". 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 febr.). "Hosszú távú változások a glutamáterg szinaptikus átvitelben fenilketonuriában". 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. Az amygdala patológiája és kórélettana az epileptogenezisben és az epilepsziában  // Epilepsziakutatás. — 2008-2. - T. 78 , sz. 2-3 . – S. 102–116 . — ISSN 0920-1211 . - doi : 10.1016/j.epplepsyres.2007.11.011 .
13. ↑ James O. McNamara, Yang Zhong Huang, A. Soren Leonard. Az epileptogenezis hátterében álló molekuláris jelátviteli mechanizmusok  // Science's STKE: jelátviteli tudáskörnyezet. — 2006-10-10. - T. 2006 , sz. 356 . - C. re12 . — ISSN 1525-8882 . - doi : 10.1126/stke.3562006re12 . Az eredetiből archiválva : 2009. július 11.
14. ↑ Ashmarin I.P., Yeshchenko N.D., Karazeeva E.P. Neurokémia táblázatokban és diagramokban. - M .: "Vizsga", 2007
15. ↑ Ha az MSG annyira rossz neked, miért nem fáj mindenkinek a feje Ázsiában? | élet és stílus | A Figyelő . Letöltve: 2011. január 2. Az eredetiből archiválva : 2013. július 17.. (határozatlan)
16. ↑ Sadovnikova M.S., Belikov V.M. Az aminosavak ipari felhasználásának módjai. // Advances in Chemistry . 1978. T. 47. szám. 2. S. 357-383.
17. ↑ Coppola GM, Schuster HF, Aszimmetrikus szintézis. Királis molekulák létrehozása aminosavak felhasználásával, A Wiley-Interscience Publication, New York, Chichester, Brisbane, Toronto, Szingapúr, 1987.
18. ↑ Smith M.B. Pyroglutamte mint királis sablon az alkaloidok szintéziséhez . 4. fejezet: Alkaloids: Chemical and Biological Perspectives. Vol. 12 Szerk. by Pelletier SW Elsevier , 1998. P. 229-287.
19. ↑ Nájera C., Yus M. Piroglutaminsav: sokoldalú építőelem az aszimmetrikus szintézisben. //Tetraéder: Aszimmetria . 1999. V. 10. P. 2245–2303.
20. ↑ Panday SK, Prasad J., Dikshit DK Piroglutaminsav: egyedülálló királis szinton. // Tetraéder: Aszimmetria . 2009. V. 20. P. 1581–1632.
21. ↑ A. Stefanucci, E. Novellino, R. Costante és A. Mollica. PIROGLUTAMSAV SZÁRMAZÉKOK: ÉPÍTŐKÖNYVEK A GYÓGYSZERFELFEDEZÉSÉHEZ // HETEROCIKLUSOK, 2014, V. 89, No. 8, pp. 1801-1825.
22. ↑ SK Panday, Piroglutaminsav és származékai: A bioaktív természetes termékek aszimmetrikus szintézisének privilegizált prekurzorai // Mini-Reviews in Organic Chemistry, 2020, V. 17, No. 6, pp. 626-646.

Lásd még

• Aminosavak

Linkek

• Diffúz extraszinaptikus neurotranszmisszió glutamáton és GABA-n keresztül Archiválva : 2008. október 11., a Wayback Machine -nél .
• Rubtsov P.P. Glutaminsav // Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára  : 86 kötetben (82 kötet és további 4 kötet). - Szentpétervár. , 1890-1907.
• Dubynin V. Glutamát . PostNauka Kiadó (2016. október 7.). — előadás a szenzoros transzmisszióról, az NMDA receptorokról és a glutaminsav tulajdonságairól. Letöltve: 2016. november 21. Az eredetiből archiválva : 2019. augusztus 2.. (határozatlan)
• USDA.Glutamic acid Archivált : 2016. augusztus 17. a Wayback Machine -nál

Tematikus oldalak	FMA
Szótárak és enciklopédiák	Nagy dán Nagy katalán Nagy norvég Nagy orosz Britannica (online) Brockhaus
Bibliográfiai katalógusokban	BNF : 12267307z GND : 4113764-4 J9U : 987007531218405171 LCCN : sh85055379 NDL : 00562658