Karakteristik asam glutamat, fungsi, biosintesis

Dia asam glutamat Ini adalah salah satu dari 22 asam amino yang membentuk protein dari semua makhluk hidup dan salah satu yang paling berlimpah di alam. Karena tubuh manusia memiliki rute intrinsik untuk biosintesis, ini tidak dianggap penting.

Bersama dengan asam aspartat, asam glutamat termasuk dalam gugus asam amino polar yang dimuat negatif dan, menurut dua sistem nomenklatur yang ada (tiga atau satu huruf), itu dilambangkan sebagai “Glu"Atau sebagai"DAN".

Struktur asam amino asam glutamat (sumber: HBF878 [CC0] melalui Wikimedia Commons)

Asam amino ini ditemukan pada tahun 1866 oleh ahli kimia Jerman RittersHause saat mempelajari gluten yang dihidrolisis, karenanya denominasi "glutamik" -nya. Setelah penemuannya, kehadirannya di banyak makhluk hidup telah ditentukan, jadi diperkirakan memiliki fungsi penting untuk hidup.

Asam L-glutamat dianggap sebagai salah satu mediator paling penting dalam penularan sinyal rangsang dalam sistem saraf pusat hewan vertebrata dan juga diperlukan untuk fungsi normal otak, serta untuk perkembangan kognitif, memori dan memori dan sedang belajar.

Beberapa turunannya, di samping itu, memiliki fungsi penting di tingkat industri, terutama yang berkaitan dengan persiapan kuliner, karena membantu meningkatkan rasa makanan.

[TOC]

Karakteristik

Meskipun tidak menjadi asam amino esensial bagi manusia, glutamat (bentuk terionisasi asam glutamat) memiliki implikasi nutrisi yang penting untuk pertumbuhan hewan dan telah diusulkan bahwa ia memiliki nilai gizi yang jauh lebih besar daripada asam amino non -esensial lainnya yang tidak penting lainnya.

Asam amino ini sangat berlimpah di otak, terutama di ruang intraseluler (sitosol), yang memungkinkan adanya gradien antara sitosol dan ruang ekstraseluler, yang dibatasi oleh membran plasma sel saraf saraf.

Karena ia memiliki banyak fungsi dalam sinapsis rangsang dan untuk menjalankan fungsinya yang bekerja pada reseptor spesifik, konsentrasinya dipertahankan pada tingkat yang terkontrol, terutama di lingkungan ekstraseluler, karena reseptor ini umumnya “melihat” keluar dari sel.

Situs dengan konsentrasi glutamat tertinggi adalah terminal saraf, namun, distribusinya dikondisikan oleh kebutuhan energi sel di seluruh tubuh.

Tergantung pada jenis sel, ketika asam glutamat memasukinya, itu dapat diarahkan ke mitokondria, untuk keperluan energi, atau dapat didistribusikan kembali ke vesikel sinaptik dan kedua proses menggunakan sistem transportasi intraseluler tertentu.

Struktur

Asam glutamat, seperti asam amino lainnya, adalah asam α-amino yang memiliki atom karbon sentral (yang merupakan kiral), karbon α, yang empat kelompok lain bergabung: gugus karboksil, gugus amino, gugus amino, a Atom hidrogen dan kelompok pengganti (rantai samping atau kelompok r).

Grup R asam glutamat memberikan molekul gugus karboksil kedua (-COH) dan strukturnya -Ch2-ch2-cooh (-ch2-ch2-coo- dalam bentuk terionisasi), sehingga jumlah atom total karbon molekul adalah lima.

Asam amino ini memiliki massa relatif 147 g/mol dan konstanta disosiasi (PKA) dari kelompok R adalah 4 adalah 4.25. Memiliki titik isoelektrik 3.22 dan indeks kehadiran protein rata -rata sekitar 7%.

Karena pH netral (sekitar 7), asam glutamat terionisasi dan memiliki beban negatif, diklasifikasikan dalam gugus asam amino polar yang dimuat secara negatif, sebuah kelompok di mana asam aspartat juga dimasukkan (aspartat, dalam bentuk terionisasi).

Fungsi

Asam glutamat atau bentuk terionisasi, glutamat, memiliki beberapa fungsi, tidak hanya dari sudut pandang fisiologis, tetapi juga dari sudut pandang industri, klinis dan gastronomi.

Dapat melayani Anda: Alpha Lipoic Acid: Fungsi, Sifat, Manfaat, Kontraindikasi

Fungsi fisiologis asam glutamat

Salah satu fungsi fisiologis asam glutamat paling populer dalam tubuh sebagian besar vertebrata adalah partisipasi mereka sebagai neurotransmitter di otak. Telah ditentukan bahwa lebih dari 80% sinapsis rangsang berkomunikasi menggunakan glutamat atau turunannya.

Di antara fungsi yang dimiliki sinapsis yang menggunakan asam amino ini selama pensinyalan adalah pengakuan, pembelajaran, memori dan lainnya.

Glutamat juga terkait dengan pengembangan sistem saraf, inisiasi dan eliminasi sinapsis dan migrasi, diferensiasi dan kematian sel. Penting untuk komunikasi antara organ perifer seperti saluran makanan, pankreas dan tulang.

Selain itu, glutamat memiliki fungsi baik dalam proses protein dan sintesis peptida, dan dalam sintesis asam lemak, dalam regulasi kadar sel nitrogen dan dalam kontrol keseimbangan anionik dan osmotik.

Ini berfungsi sebagai prekursor untuk perantara yang berbeda dari siklus asam trikarboksilat (siklus Krebs) dan juga neurotransmiter lainnya seperti GABA (asam gamma aminobutyric). Pada gilirannya, ini adalah prekursor dalam sintesis asam amino lainnya seperti L-Proline, L-arginin dan L-alanina.

Aplikasi klinis

Pendekatan farmasi yang berbeda terutama didasarkan pada reseptor asam glutamat seperti target terapeutik untuk pengobatan penyakit kejiwaan dan patologi lainnya yang terkait dengan memori.

Glutamat juga telah digunakan sebagai agen aktif dalam berbagai formulasi farmakologis yang dirancang untuk mengobati infark miokard dan dispepsia fungsional (masalah lambung atau gangguan pencernaan).

Aplikasi asam glutamat industri

Asam glutamat dan turunannya memiliki berbagai aplikasi di berbagai industri. Misalnya, garam monosodik glutamat digunakan dalam industri makanan sebagai bumbu.

Asam amino ini juga merupakan bahan awal untuk sintesis bahan kimia lain dan polikid glutamik adalah polimer anionik alami yang dapat terbiodegradasi, dapat dimakan dan tidak beracun untuk manusia atau untuk lingkungan.

Di industri makanan ini juga digunakan sebagai pengental dan sebagai agen "bantuan" dari kepahitan makanan yang berbeda.

Ini juga digunakan sebagai cryoprotector, sebagai perekat biologis "yang dapat disembuhkan", sebagai pengangkut obat, untuk desain serat dan hidrogel yang mampu menyerap air dalam jumlah besar, antara lain yang lainnya, antara lain, antara lain, antara lain, antara lain, antara lain, antara lain air, antara lain, antara lain, antara lain, antara lain, antara lain, antara lain air, antara lain, antara lain, antara lain.

Biosintesis

Semua asam amino berasal dari perantara glikolitik, dari siklus Krebs atau rute pentosa fosfat. Glutamat secara khusus.

Rute biosintetik asam amino ini cukup sederhana dan langkah -langkahnya berada di hampir semua organisme hidup.

Metabolisme glutamat dan nitrogen

Dalam metabolisme nitrogen, melalui glutamat dan glutamin itulah amonium dimasukkan ke dalam biomolekul tubuh yang berbeda dan, melalui reaksi transaminasi, glutamat menyediakan gugus amino dari sebagian besar asam amino amino.

Dengan demikian, rute ini menyiratkan asimilasi ion amonium terhadap molekul glutamat, yang terjadi dalam dua reaksi.

Langkah pertama dari rute ini dikatalisis oleh enzim yang dikenal sebagai sintetase glutamin, yang hadir dalam hampir semua organisme dan berpartisipasi dalam pengurangan glutamat dan amonium untuk menghasilkan glutamin.

Pada bakteri dan tanaman, di sisi lain, glutamat diproduksi dari glutamin oleh enzim yang dikenal sebagai sintase glutamat.

Pada hewan, ini dihasilkan dari transaminasi α-zetoglutarate, yang terjadi selama katabolisme asam amino. Fungsi utamanya pada mamalia adalah mengubah amonium bebas beracun menjadi glutamin, yang diangkut dengan darah.

Itu dapat melayani Anda: embriologi: sejarah, bidang studi dan cabang

Dalam reaksi yang dikatalisis oleh enzim glutamat sintase, α-ketoglutarate melewati proses aminasi redusif, di mana glutamin berpartisipasi sebagai donor dari gugus nitrogen.

Meskipun terjadi dalam proporsi yang jauh lebih sedikit, pada hewan, glutamat juga diproduksi oleh reaksi satu langkah antara α-zotoglutarate dan amonium (NH4), yang dikatalisasi oleh enzim L-glutamate dehydrogenase, yang hampir di mana-mana dalam semua organisme hidup hidup yang hidup, hampir di mana-mana dalam semua organisme hidup hidup yang hidup di mana-mana di mana-mana di mana-mana di mana-mana yang hidup.

Enzim ini dikaitkan dengan matriks mitokondria dan reaksi yang mengkatalisasi dapat ditulis lebih atau kurang sebagai berikut, di mana NADPH bekerja dalam pasokan daya pengurangan:

α-ketoglutarate + NH4 + NADPH → L-glutamat + NADP ( +) + air

Metabolisme dan degradasi

Asam glutamat digunakan oleh sel -sel tubuh untuk melayani tujuan yang berbeda, di antaranya sintesis protein, metabolisme energi, fiksasi amonium atau neurotransmisi menonjol.

Glutamat yang diambil dari media ekstraseluler dalam beberapa jenis sel saraf dapat "didaur ulang" ketika diubah menjadi glutamin, yang dilepaskan menjadi cairan ekstraseluler dan diambil oleh neuron untuk diubah lagi menjadi glutamat, yang dikenal sebagai siklus Glutamin-glutamat.

Setelah dicerna dengan makanan diet, penyerapan usus asam glutamat umumnya berakhir dalam transformasi menjadi asam amino lainnya seperti alanin, suatu proses yang dimediasi oleh sel -sel mukosa usus, yang juga menggunakannya sebagai sumber energi.

Hati, di sisi lain, bertanggung jawab untuk menjadi glukosa dan laktat, di mana energi kimia terutama dalam bentuk ATP.

Keberadaan berbagai enzim metabolisme glutamat pada organisme yang berbeda telah dilaporkan, seperti kasus glutamat dehidrogen, glutamat-amonium liasase dan glutaminase dan banyak di antaranya telah terlibat dengan penyakit Alzheimer dan penyakit.

Makanan yang kaya asam glutamat

Asam glutamat hadir di sebagian besar makanan yang dikonsumsi oleh manusia dan beberapa penulis mengklaim bahwa untuk manusia 70 kg, asupan harian asam glutamat yang berasal dari diet adalah sekitar 28 g.

Di antara makanan terkaya dalam asam amino ini adalah yang berasal dari hewan, di mana daging (sapi, babi, domba, dll.), Telur, susu dan ikan. Makanan yang berasal dari tanaman yang kaya glutamat adalah biji, biji -bijian, asparagus dan lainnya.

Selain berbagai jenis makanan yang kaya secara alami pada asam amino ini, turunannya, garam monosodik glutamat digunakan sebagai aditif untuk meningkatkan atau meningkatkan rasa berbagai hidangan dan makanan yang diproses secara industri.

Manfaat Asupan Anda

Glutamat ditambahkan ke berbagai persiapan kuliner membantu "menginduksi" rasa dan meningkatkan perasaan rasa dalam rongga mulut, yang tampaknya memiliki makna fisiologis dan nutrisi yang penting.

Uji klinis telah menunjukkan bahwa asupan asam glutamat memiliki aplikasi potensial dalam pengobatan "gangguan" atau patologi oral yang terkait dengan rasa dan "hiposalivasi" (produksi air liur rendah)) produksi)).

Demikian juga, asam glutamat (glutamat) adalah nutrisi yang sangat penting untuk pemeliharaan aktivitas sel normal di mukosa usus.

Telah ditunjukkan bahwa pasokan asam amino ini ke tikus yang telah mengalami perawatan kemoterapi meningkatkan karakteristik imunologis usus, selain mempertahankan dan meningkatkan aktivitas dan fungsi mukosa usus usus usus.

Di Jepang, di sisi lain, diet medis telah dirancang berdasarkan makanan yang kaya akan asam glutamat untuk pasien yang mengalami perut.

Dapat melayani Anda: troponin: karakteristik, struktur, fungsi dan tes

Asam amino ini juga digunakan untuk menginduksi nafsu makan pada pasien usia lanjut dengan gastritis kronis yang biasanya tidak sesuai.

Akhirnya, penelitian yang terkait dengan pasokan oral asam glutamat dan arginin menunjukkan bahwa ini terlibat dalam regulasi positif gen yang terkait dengan adipogenesis dalam jaringan otot dan dengan lipolisis dalam jaringan adiposa.

Gangguan Kekurangan

Since glutamic acid serves as a precursor in the synthesis of various types of molecules such as amino acids and other neurotransmitters, genetic defects associated with the expression of enzymes related to their biosynthesis and recycling can have consequences for the health of the body of any animal.

Sebagai contoh, enzim asam glutamat diskarboksilase bertanggung jawab atas konversi glutamat menjadi asam gamma aminobutyric (GABA) Suatu neurotransmitter penting untuk reaksi saraf penghambatan.

Oleh karena itu, keseimbangan antara asam glutamat dan GABA adalah yang paling penting untuk mempertahankan kontrol rangsangan kortikal, karena glutamat bekerja terutama dalam sinapsis saraf eksitatif.

Pada gilirannya, karena glutamat terlibat dalam serangkaian fungsi otak seperti pembelajaran dan memori, kekurangannya dapat menyebabkan cacat dalam kelas proses kognitif ini yang membutuhkannya sebagai neurotransmitter.

Referensi

1. Ariyoshi, m., Katane, m., Hamese, k., Miyoshi, dan., Nakane, m., Hoshino, a.,… Matoba, s. (2017). D -glutamat dimetabolisme di jantung mithochondria. Laporan Ilmiah, 7(Agustus 2016), 1-9. https: // doi.org/10.1038/SREP43911
2. Barret, g. (1985). Kimia dan Biokimia Asam Amino. New York: Chapman and Hall.
3. Danbolt, n. C. (2001). Penyerapan glutamat. Kemajuan dalam Neurobiologi, 65, 1-105.
4. Fonnum, f. (1984). Glutamat: neurotransmitter di otak mamalia. Jurnal Neurokimia, 18(1), 27-33.
5. Gratini, s. (2000). Simposium Internasional tentang Glutamat. Asam glutamat, dua puluh tahun kemudian.
6. Graham, t. DAN., SGRO, v., Friars, d., & Gibala, m. J. (2000). Konsumsi glutamat: Kolam asam amino bebas plasma dan otot dari manusia yang beristirahat. 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). Suplementasi makanan dengan arginin dan asam glutamat meningkatkan ekspresi gen lipogenik utama pada babi yang menanam. Jurnal Ilmu Hewan, 95(12), 5507-5515.
8. Johnson, j. L. (1972). Asam glutamat sebagai pemancar sinaptik dalam sistem saraf. Ulasan. Penelitian Otak, 37, 1-19.
9. Kumar, r., Vikramachakravarthi, d., & PAL, P. (2014). Produksi dan Pemurnian Asam Glutamat: Tinjauan Kritis terhadap Intensisi Proses. Teknik dan Pemrosesan Kimia: Intensifikasi Proses, 81, 59-71.
10. Mourtzakis, m., & Graham, t. DAN. (2002). Konsumsi glutamat dan efeknya saat istirahat dan selama berolahraga pada manusia. Jurnal Fisiologi Terapan, 93(4), 1251-1259.
11. Neil, e. (2010). Proses biologis untuk produksi hidrogen. Kemajuan Teknik Biokimia/Bioteknologi, 123(Juli 2015), 127-141. https: // doi.org/10.1007/10
12. Okumoto, s., Funck, d., Trovato, m., & Forlani, G. (2016). Asam aminino dari keluarga glutamat: Fungsi di luar metabolisme primer. Perbatasan dalam Ilmu Tanaman, 7, 1-3.
13. Olubodun, J. SALAH SATU., Zulkifli, i., Farjam, a. S., Hair-bejo, m., & Kasim, a. (2015). Suplementasi gutamin dan asam glutamat meningkatkan kinerja ayam broiler di bawah kondisi tropis yang panas dan lembab. Jurnal Ilmu Hewan Italia, 14(1), 25-29.
14. Umbarger, h. (1978). Biosintesis asam amino dan peraturannya. Ann. Putaran. Biochem., 47, 533-606.
15. Waelsch, h. (1951). Asam glutamat dan fungsi otak. 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 jalur metabolisme glutamat. Jurnal Komunikasi dan Pensinyalan Sel, 10(1), 69-75.