Glutamiinihappo

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 27. maaliskuuta 2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 4 muokkausta .
Glutamiinihappo
Kenraali
Systemaattinen
nimi		 2-Aminopentaandihappo
Lyhenteet "glutamaatti", "Glu", "Glu", "E"
Perinteiset nimet Aminoglutaarihappo, glutamiinihappo, glutamaatti
Chem. kaava C5H9NO4 _ _ _ _ _
Rotta. kaava C 40,82 %, H 6,17 %, N 9,52 %, O 43,5 %
Fyysiset ominaisuudet
Osavaltio valkoinen kiteinen jauhe
Moolimassa 147,1293 ± 0,006 g/ mol
Tiheys 1,4601 1,538
(25°C)
Lämpöominaisuudet
Lämpötila
 •  sulaminen 160 °C
 •  kiehuva 205 °C
 • hajoaminen yli 205 °C
Kemiallisia ominaisuuksia
Hapon dissosiaatiovakio 2,16, 4,15, 9,58
Liukoisuus
 • vedessä 7,5 g/l [1]
Isoelektrinen piste 3.22
Luokitus
Reg. CAS-numero 56-86-0
PubChem 611
Reg. EINECS-numero 200-293-7
Hymyilee   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
Turvallisuus
NFPA 704 NFPA 704 nelivärinen timantti yksi 2 0
Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita.
 Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Glutamiinihappo (2-aminopentaanidihappo)  on orgaaninen yhdiste , alifaattinen kaksiemäksinen aminohappo, joka on osa kaikkien tunnettujen elävien organismien proteiineja .

Biokemiallisessa kirjallisuudessa käytetään usein hankalan kokonimen sijaan tiiviimpiä tavanomaisia ​​nimityksiä: "glutamaatti", "Glu", "Glu" tai "E". Tieteellisen kirjallisuuden ulkopuolella termiä "glutamaatti" käytetään usein myös viittaamaan laajalti käytettyyn ravintolisään mononatriumglutamaattiin .

Elävissä organismeissa loput glutamiinihappomolekyylistä ovat osa proteiineja , polypeptidejä ja joitain alhaisen molekyylipainon omaavia aineita ja niitä on vapaassa muodossa. Proteiinibiosynteesissä GAA- ja GAG - kodonit koodaavat glutamiinihappotähteen liittymistä .

Glutamiinihapolla on tärkeä rooli typpeä sisältävien biokemikaalien aineenvaihdunnassa . Se on myös välittäjäaineaminohappo , yksi tärkeimmistä "kiihottavien aminohappojen" luokan edustajista [2] .

Glutamiinihapon sitoutuminen hermosolujen spesifisiin reseptoreihin johtaa niiden virittymiseen .

Glutamiinihappo kuuluu ei- välttämättömien aminohappojen ryhmään , sitä syntetisoituu ihmiskehossa.

Glutamiinihapon suoloja ja estereitä kutsutaan glutamaateiksi.

Historia

Ensimmäisen kerran saksalainen kemisti Carl Heinrich Ritthausen sai glutamiinihapon puhtaassa muodossaan vuonna 1866 käsiteltäessä vehnäjauhogluteenia rikkihapolla [3] , kuvasi sen ominaisuuksia ja antoi sille nimen latinan sanasta " gluteeni" - "gluteeni" + "amiini".

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Glutamiinihappo on normaaleissa olosuhteissa valkoinen kiteinen aine, liukenee huonosti veteen, etanoliin , liukenematon asetoniin ja dietyylieetteriin .▼ Glutamaatin liiallinen kulutus rotilla tehdyssä kokeessa johti proteiinisynteesin estymiseen ja sen pitoisuuden jyrkkään laskuun veren seerumi.

Glutamaatti välittäjäaineena

Glutamaatti, glutamiinihapon ioni, on tärkein kiihottava välittäjäaine selkärankaisten hermoston biokemiallisissa prosesseissa [4] . Kemiallisissa synapseissa glutamaatti varastoituu presynaptisiin vesikkeleihin ( vesikkeleihin ). Hermoimpulssi aktivoi glutamiinihappo-ionin vapautumisen presynaptisesta neuronista.

Postsynaptisessa neuronissa glutamiinihappo-ioni sitoutuu postsynaptisiin reseptoreihin, kuten NMDA-reseptoreihin , ja aktivoi ne. Koska jälkimmäinen osallistuu synaptiseen plastisuuteen, glutamiinihappo-ioni osallistuu sellaisiin korkeamman hermoston toimintoihin kuin oppiminen ja muisti [5] .

Yksi synaptisen kunnon muoto, jota kutsutaan pitkäaikaiseksi potentiaatioksi, esiintyy hippokampuksen , neokorteksin ja muiden ihmisen aivojen osien glutamatergisissä synapseissa.

Mononatriumglutamaatti ei osallistu ainoastaan ​​hermoimpulssin klassiseen johtamiseen neuronista neuroniin, vaan myös volyymiin hermovälitykseen , kun signaali välittyy viereisiin synapseihin viereisissä synapseissa (ns. ekstrasynapsisissa) vapautuvan mononatriumglutamaatin kumulatiivisen vaikutuksen kautta. tai volyyminen neurotransmissio) [6] Lisäksi glutamaatilla on tärkeä rooli kasvukartioiden ja synaptogeneesin säätelyssä aivojen kehityksen aikana, kuten Mark Matson on kuvannut[ missä? ] .

Mononatriumglutamaattikuljettajia [ 7] on löydetty hermosoluista[ selventää ] kalvot ja neuroglian kalvot . Ne poistuvat nopeasti[ selventää ] glutamaatti solunulkoisesta tilasta. Aivovaurion tai sairauden yhteydessä ne voivat toimia päinvastaiseen suuntaan.[ selventää ] suuntaa, minkä seurauksena mononatriumglutamaatti voi kerääntyä solujen väliseen tilaan. Tämä kerääntyminen johtaa suuren määrän kalsiumionien pääsyyn soluun NMDA-reseptorien kanavien kautta, mikä puolestaan ​​​​aiheuttaa solun vaurioita ja jopa kuolemaa - tätä ilmiötä kutsutaan eksitotoksiseksi . Solukuolemareittejä ovat:

Glutamiinihappo osallistuu epileptisten kohtausten biokemiaan . Glutamiinihapon luonnollinen diffuusio hermosoluihin aiheuttaa spontaanin depolarisaation[ kirkas ] ja tämä kuvio[ selventää ] muistuttaa kohtauksellista depolarisaatiota[ selventää ] [12] kouristusten aikana . Nämä muutokset epileptisessä fokuksessa[ selventää ] johtaa jännitteestä riippuvan havaitsemiseen[ selventää ] [13] kalsiumkanavia, mikä taas stimuloi glutamaatin vapautumista ja lisää depolarisaatiota.

Glutamaattijärjestelmän roolit[ selventää ] Tällä hetkellä suuri paikka on annettu sellaisten mielenterveyshäiriöiden kuin skitsofrenian ja masennuksen patogeneesille . Yksi aktiivisesti tutkituista skitsofrenian etiopatogeneesin teorioista on tällä hetkellä hypoteesi NMDA-reseptorien toiminnan heikkenemisestä: käytettäessä NMDA -reseptoriantagonisteja, kuten fensyklidiiniä , kokeessa terveillä vapaaehtoisilla esiintyy skitsofrenian oireita. Tässä suhteessa oletetaan, että NMDA-reseptorien toiminnan heikkeneminen on yksi dopaminergisten häiriöiden syistä.[ selventää ] tartunta skitsofreniapotilailla. On myös saatu näyttöä siitä, että immuuni-inflammatorisen mekanismin aiheuttama NMDA-reseptorien vaurio ("anti-NMDA-reseptorienkefaliitti") on havaittu akuuttina skitsofreniana. .

Glutamaattireseptorit

On olemassa ionotrooppisia ja metabotrooppisia (mGLuR 1-8 ) glutamaattireseptoreita.

Ionotrooppiset reseptorit ovat NMDA- , AMPA- ja kainaattireseptoreita .

Endogeeniset glutamaattireseptoriligandit ovat glutamiinihappo ja asparagiinihappo . Glysiiniä tarvitaan myös NMDA-reseptoreiden aktivoimiseen . NMDA-reseptorin salpaajia ovat PCP , ketamiini ja muut aineet. AMPA-reseptoreita estävät myös CNQX, NBQX. Kainihappo on kainaattireseptorien aktivaattori.

Glutamaatin "kierto"

Glukoosin läsnä ollessa hermopäätteiden mitokondrioissa glutamiini deaminoituu glutamaatiksi glutaminaasientsyymin avulla. Myös glukoosin aerobisen hapettumisen aikana glutamaatti syntetisoituu palautuvasti alfa-ketoglutaraatista (muodostuu Krebsin syklissä ) aminotransferaasin avulla.

Neuronin syntetisoima glutamaatti pumpataan rakkuloihin. Tämä prosessi on protonikytkentäinen kuljetus. H + -ionit pumpataan rakkulaan protoniriippuvaisen ATPaasin avulla . Kun protonit poistuvat gradienttia pitkin, glutamaattimolekyylit tulevat vesikkeleihin käyttämällä vesikulaarista glutamaattikuljettajaa (VGLUT).

Glutamaatti erittyy synaptiseen rakoon , josta se siirtyy astrosyytteihin , missä se transaminoituu glutamiiniksi. Glutamiini vapautuu takaisin synaptiseen rakoon, ja vasta sitten hermosolu ottaa sen vastaan. Joidenkin raporttien mukaan glutamaattia ei palauteta suoraan takaisinoton kautta. [neljätoista]

Glutamiinihapon rooli happo-emästasapainossa

Glutamiinin deaminoituminen glutamaatiksi glutaminaasientsyymin vaikutuksesta tuottaa ammoniakkia , joka puolestaan ​​sitoutuu vapaaseen vety-ioniin ja erittyy munuaistiehyen onteloon, mikä johtaa asidoosin vähenemiseen .

Kun glutamaatti muuttuu α-ketoglutaraatiksi, muodostuu myös ammoniakkia. Lisäksi α-ketoglutaraatti hajoaa vedeksi ja hiilidioksidiksi . Jälkimmäiset muunnetaan hiilihapon kautta hiilihappoanhydraasin avulla vapaaksi vety-ioniksi ja bikarbonaatiksi . Vetyioni erittyy munuaistiehyen onteloon johtuen yhteiskuljetuksesta natriumionin kanssa, ja natriumbikarbonaatti pääsee veriplasmaan.

Glutamaterginen järjestelmä

Keskushermostossa on noin 106 glutamatergistä neuronia. Neuronien rungot sijaitsevat aivokuoressa , hajusolussa , hippokampuksessa , mustakalvossa , pikkuaivoissa . Selkäytimessä - selkäjuurten primaarisissa afferenteissa.

GABAergisissä neuroneissa glutamaatti on glutamaattidekarboksylaasientsyymin tuottaman inhiboivan välittäjäaineen, gamma-aminovoihapon , esiaste .

Glutamaattiin liittyvät sairaudet

Lisääntynyt glutamaattitaso hermosolujen välisissä synapseissa voi ylikiihottaa ja jopa tappaa nämä solut, mikä kokeessa johtaa sairauteen, joka on kliinisesti samanlainen kuin amyotrofinen lateraaliskleroosi . On todettu, että hermosolujen glutamaattimyrkytyksen estämiseksi gliasolut, astrosyytit imevät ylimääräistä glutamaattia. Sitä kuljettaa näihin soluihin kuljetusproteiini GLT1, joka on läsnä astrosyyttien solukalvossa . Kun glutamaatti on imeytynyt astrogliasoluihin, se ei enää aiheuta hermosolujen vaurioita.

Glutamaatin pitoisuus luonnossa

Glutamiinihappo on ehdollisesti välttämätön aminohappo. Glutamaatti syntetisoituu normaalisti kehossa. Vapaan glutamaatin läsnäolo ruoassa antaa sille niin sanotun "lihaisen" maun , johon glutamaattia käytetään arominvahventeena .

Luonnollisten glutamaattien pitoisuus elintarvikkeissa:

Tuote Vapaa glutamaatti [15]

(mg/100 g)

lehmänmaitoa 2
parmesaanijuustoa 1200
linnun munia 23
Kanan liha 44
ankan lihaa 69
Naudanlihaa 33
Porsaan 23
Turska 9
Makrilli 36
Taimen kaksikymmentä
Vihreä herne 200
Maissi 130
Punajuuri kolmekymmentä
Porkkana 33
Sipuli kahdeksantoista
Pinaatti 39
tomaatit 140
Viherpippuri 32

Teollisuuden hankinta

Teollisuudessa glutamiinihappoa saadaan käyttämällä viljeltyjen mikro-organismien kantoja .

Aine liukenee huonosti veteen. Siksi elintarviketeollisuudessa käytetään erittäin liukoista glutamiinihapon suolaa, mononatriumglutamaattia .

Sovellus

Glutamiinihapon farmakologisella valmisteella on kohtalainen psykostimuloiva, stimuloiva ja osittain nootrooppinen vaikutus.[ selventää ]

Glutamiinihappoa ( elintarvikelisäaine E620 ) ja sen suoloja ( natriumglutamaatti E621 , kaliumglutamaatti E622 , kalsiumdiglutamaatti E623 , ammoniumglutamaatti E624 , magnesiumglutamaatti E625 ) käytetään arominvahventeena monissa elintarvikkeissa [16] .

Glutamiinihappoa ja sen suoloja lisätään puolivalmiisiin tuotteisiin, erilaisiin pikaruokatuotteisiin, kulinaarisiin tuotteisiin, liemitiivisteisiin. Se antaa ruoalle miellyttävän lihaisen maun.

Lääketieteessä glutamiinihapon käytöllä on lievä psykostimuloiva, stimuloiva ja nootrooppinen vaikutus, jota käytetään useiden hermoston sairauksien hoidossa. 1900-luvun puolivälissä lääkärit suosittelivat glutamiinihapon käyttöä suun kautta lihasdystrofisten sairauksien hoidossa. Sitä määrättiin myös urheilijoille lihasmassan lisäämiseksi.

Glutamiinihappoa käytetään kiraalisena rakennuspalikkana orgaanisessa synteesissä [17] , erityisesti glutamiinihapon dehydraatio johtaa sen laktaamiin, pyroglutamiinihappoon (5-oksoproliini), joka on keskeinen esiaste luonnottomien aminohappojen synteesissä, heterosyklisissä. yhdisteet, biologisesti aktiiviset yhdisteet jne. [18] [19] [20] [21] [22] .

Muistiinpanot

  1. ↑ L - glutamiinihappo  . Kemiallinen kirja . Haettu 30. elokuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 11. syyskuuta 2016.
  2. ↑ Moloney MG Kiihottavat aminohapot. // Natural Product Reports. 2002. s. 597-616.
  3. ↑ RHA Plimmer. Proteiinin kemiallinen  rakenne (neopr.) / RHA Plimmer; FG Hopkins. – 2. — Lontoo: Longmans, Green and Co. , 1912. - T. Osa I. Analyysi. - S. 114. - (Biokemian monografioita).
  4. ↑ Meldrum, BS (2000). "Glutamaatti välittäjäaineena aivoissa: katsaus fysiologiaan ja patologiaan". The Journal of nutrition 130 (4S Suppl): 1007S-1015S.
  5. ↑ McEntee, WJ; Crook, T. H. (1993). "Glutamaatti: sen rooli oppimisessa, muistissa ja ikääntyvien aivoissa". 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). "Ekstrasynaptisen glutamaattidynamiikan kuvaaminen aivoissa". Proceedings of the National Academy of Sciences 107(14): 6526. doi : 10.1073/pnas.0913154107 .
  7. ↑ Shigeri, Y.; Seal, R.P.; Shimamoto, K. (2004). "Glutamaattikuljettajien, EAAT:ien ja VGLUTien molekyylifarmakologia". Brain Research Reviews 45(3): 250-265. doi : 10.1016/j.brainresrev.2004.04.004 PMID 15210307
  8. ↑ Löytö voi auttaa tutkijoita pysäyttämään neuronien "kuolemakaskadin"  aivohalvauksen jälkeen . ScienceDaily. Haettu 5. tammikuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 5. maaliskuuta 2016.
  9. ↑ Robert Sapolsky (2005). "Biology and Human Behavior: The Neurological Origins of Individuality, 2. painos". Opetusyhtiö. "katso opaskirjan sivut 19 ja 20"
  10. ↑ Hynd, M.; Scott, H.L.; Dodd, P. R. (2004). "Glutamaattivälitteinen eksitotoksisuus ja hermoston rappeuma Alzheimerin taudissa". 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 helmikuu). "Pitkäaikaiset muutokset glutamatergisessa synaptisessa transmissiossa fenyyliketonuriassa". Brain: Journal of Neurology 128 (kohta 2): 300-7. doi : 10.1093/brain/awh354 PMID 15634735
  12. ↑ Vassiliki Aroniadou-Anderjaska, Brita Fritsch, Felicia Qashu, Maria FM Braga. Amygdalan patologia ja patofysiologia epileptogeneesissä ja epilepsiassa  // Epilepsiatutkimus. – 2008-2. - T. 78 , no. 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. Epileptogeneesin taustalla olevat molekyylisignalointimekanismit  // Science's STKE: signaalinsiirron tietoympäristö. – 10.10.2006. - T. 2006 , no. 356 . - C. re12 . — ISSN 1525-8882 . - doi : 10.1126/stke.3562006re12 . Arkistoitu alkuperäisestä 11. heinäkuuta 2009.
  14. ↑ Ashmarin I.P., Yeshchenko N.D., Karazeeva E.P. Neurokemia taulukoissa ja kaavioissa. - M .: "Koe", 2007
  15. ↑ Jos MSG on niin paha asia sinulle, miksi kaikilla Aasiassa ei ole päänsärkyä? | elämä ja tyyli | Tarkkailija . Haettu 2. tammikuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 17. heinäkuuta 2013.
  16. ↑ Sadovnikova M.S., Belikov V.M. Aminohappojen käyttötavat teollisuudessa. // Edistyminen kemiassa . 1978. T. 47. Numero. 2. S. 357-383.
  17. ↑ Coppola GM, Schuster HF, Asymmetrinen synteesi. Kiraalisten molekyylien rakentaminen käyttämällä aminohappoja, Wiley-Interscience Publication, New York, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapore, 1987.
  18. ↑ Smith M.B. Pyroglutamte kiraalisena mallina alkaloidien synteesiä varten . Luku 4 julkaisussa Alkaloids: Chemical and Biological Perspectives. Voi. 12 Ed. kirjoittanut Pelletier SW Elsevier , 1998. S. 229-287.
  19. ↑ Nájera C., Yus M. Pyroglutamiinihappo: monipuolinen rakennuspalikka epäsymmetrisessä synteesissä. //Tetraedri: Epäsymmetria . 1999. V. 10. P. 2245–2303.
  20. ↑ Panday SK, Prasad J., Dikshit DK Pyroglutamiinihappo: ainutlaatuinen kiraalinen synthon. // Tetraedri: Epäsymmetria . 2009. V. 20. P. 1581–1632.
  21. ↑ A. Stefanucci, E. Novellino, R. Costante ja A. Mollica. PYROGLUTAAMIHAPPOJOHDANNAISET: RAKENNUSPALKKIAT LÄÄKE LÖYDYNTÄ // HETEROCYCLES, 2014, V. 89, No. 8, s. 1801-1825.
  22. ↑ SK Panday, Pyroglutamiinihappo ja sen johdannaiset: Bioaktiivisten luonnontuotteiden epäsymmetrisen synteesin etuoikeutetut esiasteet // Mini-Reviews in Organic Chemistry, 2020, V. 17, No. 6, s. 626-646.

Katso myös

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Temaattiset sivustot
Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa
 Aminohappoja
Vakio
ei-standardi
Katso myös
 välittäjäaineet