Ácido glutamico

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Ácido glutamico
General

Nombre sistemático		 Ácido 2-​aminopentanodioico
abreviaturas "glutamato", "Glu", "Glu", "E"
nombres tradicionales Ácido aminoglutárico, ácido glutámico, glutamato
química fórmula C 5 H 9 NO 4
Rata. fórmula C 40,82 %, H 6,17 %, N 9,52 %, O 43,5 %
Propiedades físicas
Estado polvo cristalino blanco
Masa molar 147,1293 ± 0,006 g/ mol
Densidad 1.4601
1.538 (25°C)
Propiedades termales
La temperatura
 •  fusión 160°C
 •  hirviendo 205°C
 • descomposición más de 205 °C
Propiedades químicas
Constante de disociación ácida 2.16, 4.15, 9.58
Solubilidad
 • en agua 7,5g/l [1]
Punto isoeléctrico 3.22
Clasificación
registro número CAS 56-86-0
PubChem 611
registro Número EINECS 200-293-7
SONRISAS   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
La seguridad
NFPA 704 Diamante de cuatro colores NFPA 704 una 2 0
Los datos se basan en condiciones estándar (25 °C, 100 kPa) a menos que se indique lo contrario.
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El ácido glutámico (ácido 2-aminopentanodioico)  es un compuesto orgánico , un aminoácido dibásico alifático que forma parte de las proteínas de todos los organismos vivos conocidos.

En la literatura bioquímica, en lugar del engorroso nombre completo, a menudo se usan designaciones convencionales más compactas: "glutamato", "Glu", "Glu" o "E". Fuera de la literatura científica, el término "glutamato" también se usa a menudo para referirse al suplemento dietético glutamato monosódico ampliamente utilizado .

En los organismos vivos, el resto de la molécula de ácido glutámico forma parte de proteínas , polipéptidos y algunas sustancias de bajo peso molecular y está presente en forma libre. En la biosíntesis de proteínas, la incorporación de un residuo de ácido glutámico está codificada por los codones GAA y GAG .

El ácido glutámico juega un papel importante en el metabolismo de los productos bioquímicos que contienen nitrógeno. . También es un aminoácido neurotransmisor , uno de los representantes importantes de la clase de "aminoácidos excitadores" [2] .

La unión del ácido glutámico a receptores específicos de las neuronas conduce a su excitación . .

El ácido glutámico pertenece al grupo de los aminoácidos no esenciales , se sintetiza en el cuerpo humano.

Las sales y los ésteres del ácido glutámico se denominan glutamatos.

Historia

Por primera vez, el ácido glutámico fue obtenido en su forma pura en 1866 por el químico alemán Carl Heinrich Ritthausen durante el tratamiento del gluten de harina de trigo con ácido sulfúrico [3] , describió sus propiedades y le dio un nombre, de la palabra latina " gluten" - "gluten" + "amina".

Propiedades físicas y químicas

El ácido glutámico en condiciones normales es una sustancia cristalina blanca, poco soluble en agua, etanol , insoluble en acetona y éter dietílico .▼ El consumo excesivo de glutamato en un experimento con ratas provocó la supresión de la síntesis de proteínas y una fuerte disminución de su concentración en tranfusion de sangre.

El glutamato como neurotransmisor

El glutamato, un ion del ácido glutámico, es el neurotransmisor excitatorio más importante en los procesos bioquímicos del sistema nervioso de los vertebrados [4] . En las sinapsis químicas, el glutamato se almacena en vesículas presinápticas ( vesículas ). El impulso nervioso activa la liberación de iones de ácido glutámico de la neurona presináptica.

En una neurona postsináptica, el ion de ácido glutámico se une y activa los receptores postsinápticos, como los receptores NMDA . Debido a la participación de este último en la plasticidad sináptica, el ion del ácido glutámico está involucrado en funciones de actividad nerviosa superior como el aprendizaje y la memoria [5] .

Una forma de aptitud sináptica, llamada potenciación a largo plazo, ocurre en las sinapsis glutamatérgicas del hipocampo , la neocorteza y otras partes del cerebro humano.

El glutamato monosódico está involucrado no solo en la conducción clásica de un impulso nervioso de neurona a neurona, sino también en la neurotransmisión volumétrica , cuando la señal se transmite a las sinapsis vecinas a través del efecto acumulativo del glutamato monosódico liberado en las sinapsis vecinas (las llamadas extrasinápticas). o neurotransmisión volumétrica) [6] Además, el glutamato juega un papel importante en la regulación de los conos de crecimiento y la sinaptogénesis durante el desarrollo del cerebro, como lo describe Mark Matson[ ¿dónde? ] .

Se han encontrado transportadores de glutamato monosódico [7] en neuronas[ aclarar ] membranas y membranas de neuroglia . Se quitan rápidamente[ aclarar ] glutamato del espacio extracelular. Con daño o enfermedad cerebral, pueden funcionar en la dirección opuesta.[ aclarar ] dirección, como resultado de lo cual el glutamato monosódico puede acumularse en el espacio intercelular. Esta acumulación conduce a la entrada de una gran cantidad de iones de calcio en la célula a través de los canales de los receptores NMDA, lo que, a su vez, provoca daño e incluso la muerte de la célula; este fenómeno se denomina excitotoxicidad . Las vías de muerte celular incluyen:

El ácido glutámico está involucrado en la bioquímica del ataque epiléptico . La difusión natural del ácido glutámico en las neuronas provoca la despolarización espontánea[ claro ] y este patrón[ aclarar ] se asemeja a la despolarización paroxística[ aclarar ] [12] durante las convulsiones . Estos cambios en el foco epiléptico[ clarificar ] conducir al descubrimiento de voltaje dependiente[ aclarar ] [13] canales de calcio, lo que nuevamente estimula la liberación de glutamato y una mayor despolarización.

Funciones del sistema de glutamato[ aclarar ] Actualmente, se le da un gran lugar a la patogenia de trastornos mentales como la esquizofrenia y la depresión . Una de las teorías más activamente estudiadas sobre la etiopatogenia de la esquizofrenia es actualmente la hipótesis de una disminución en la función de los receptores NMDA: cuando se usan antagonistas de los receptores NMDA , como la fenciclidina , aparecen síntomas de esquizofrenia en voluntarios sanos en el experimento. En este sentido, se supone que una disminución de la función de los receptores NMDA es una de las causas de las alteraciones en el sistema dopaminérgico.[ aclarar ] transmisión en pacientes con esquizofrenia. También se ha obtenido evidencia de que el daño a los receptores NMDA por un mecanismo inmunoinflamatorio ("encefalitis anti-receptor NMDA") se ha observado como esquizofrenia aguda. .

Receptores de glutamato

Hay receptores de glutamato ionotrópicos y metabotrópicos (mGLuR 1-8 ).

Los receptores ionotrópicos son los receptores NMDA , los receptores AMPA y los receptores de kainato .

Los ligandos del receptor de glutamato endógeno son ácido glutámico y ácido aspártico . También se requiere glicina para activar los receptores NMDA . Los bloqueadores de los receptores NMDA son PCP , ketamina y otras sustancias. Los receptores AMPA también están bloqueados por CNQX, NBQX. El ácido kaínico es un activador de los receptores de kainato.

"Circulación" de glutamato

En presencia de glucosa en las mitocondrias de las terminaciones nerviosas, se produce la desaminación de la glutamina a glutamato con la ayuda de la enzima glutaminasa. También durante la oxidación aeróbica de la glucosa, el glutamato se sintetiza de forma reversible a partir de alfa-cetoglutarato (formado en el ciclo de Krebs ) usando aminotransferasa.

El glutamato sintetizado por la neurona se bombea hacia las vesículas. Este proceso es transporte acoplado a protones. Los iones H + se bombean a la vesícula con la ayuda de la ATPasa dependiente de protones . Cuando los protones salen a lo largo del gradiente, las moléculas de glutamato ingresan a la vesícula utilizando el transportador de glutamato vesicular (VGLUT).

El glutamato se excreta en la hendidura sináptica , desde donde ingresa a los astrocitos , donde se transamina a glutamina. La glutamina se libera de nuevo en la hendidura sináptica y solo entonces es absorbida por la neurona. Según algunos informes, el glutamato no se devuelve directamente mediante la recaptación. [catorce]

El papel del ácido glutámico en el equilibrio ácido-base

La desaminación de glutamina a glutamato por la enzima glutaminasa produce amoníaco , que a su vez se une a un ion de hidrógeno libre y se excreta en la luz del túbulo renal, lo que conduce a una disminución de la acidosis .

Cuando el glutamato se convierte en α-cetoglutarato, también se forma amoníaco. Además, el α-cetoglutarato se descompone en agua y dióxido de carbono . Estos últimos, con la ayuda de la anhidrasa carbónica a través del ácido carbónico, se convierten en iones de hidrógeno libres y bicarbonato . El ion de hidrógeno se excreta en la luz del túbulo renal debido al transporte conjunto con el ion de sodio, y el bicarbonato de sodio ingresa al plasma sanguíneo.

Sistema glutamatérgico

Hay alrededor de 10 6 neuronas glutamatérgicas en el SNC. Los cuerpos de las neuronas se encuentran en la corteza cerebral , el bulbo olfatorio , el hipocampo , la sustancia negra y el cerebelo . En la médula espinal: en las aferencias primarias de las raíces dorsales.

En las neuronas GABAérgicas , el glutamato es el precursor del neurotransmisor inhibidor, el ácido gamma-aminobutírico , producido por la enzima glutamato descarboxilasa .

Patologías asociadas al glutamato

El aumento de los niveles de glutamato en las sinapsis entre las neuronas puede sobreexcitar e incluso matar estas células, lo que en el experimento conduce a una enfermedad clínicamente similar a la esclerosis lateral amiotrófica . Se ha establecido que para prevenir la intoxicación por glutamato de las neuronas, las células gliales, los astrocitos , absorben el exceso de glutamato. Es transportado a estas células por la proteína transportadora GLT1, presente en la membrana celular de los astrocitos. Una vez absorbido por las células astrogliales, el glutamato ya no causa daño neuronal.

El contenido de glutamato en la naturaleza

El ácido glutámico es un aminoácido condicionalmente esencial. El glutamato es normalmente sintetizado por el cuerpo. La presencia de glutamato libre en los alimentos les confiere el llamado sabor "carnoso" , para lo cual se utiliza el glutamato como potenciador del sabor .

El contenido de glutamatos naturales en los productos alimenticios:

Producto Glutamato libre [15]

(mg/100g)

leche de vaca 2
queso parmesano 1200
huevos de ave 23
carne de pollo 44
carne de pato 69
Carne de res 33
Cerdo 23
Bacalao 9
Caballa 36
Trucha veinte
Chicharo verde 200
Maíz 130
Remolacha treinta
Zanahoria 33
Cebolla Dieciocho
Espinaca 39
Tomates 140
Pimiento verde 32

Adquisición industrial

En la industria, el ácido glutámico se obtiene utilizando cepas de cultivos de microorganismos.

La sustancia es poco soluble en agua. Por lo tanto, en la industria alimentaria se utiliza una sal altamente soluble del ácido glutámico, el glutamato monosódico .

Aplicación

La preparación farmacológica de ácido glutámico tiene un moderado efecto psicoestimulante, estimulante y en parte nootrópico .[ aclarar ]

El ácido glutámico ( aditivo alimentario E620 ) y sus sales ( glutamato de sodio E621 , glutamato de potasio E622 , diglutamato de calcio E623 , glutamato de amonio E624 , glutamato de magnesio E625 ) se utilizan como potenciadores del sabor en muchos alimentos [16] .

El ácido glutámico y sus sales se agregan a productos semiacabados, varios productos de comida rápida, productos culinarios, concentrados de caldo. Da a la comida un agradable sabor a carne.

En medicina, el uso de ácido glutámico tiene un ligero efecto psicoestimulante, estimulante y nootrópico, que se utiliza en el tratamiento de una serie de enfermedades del sistema nervioso. A mediados del siglo XX, los médicos recomendaban el uso de ácido glutámico por vía oral en caso de enfermedades músculo-distróficas. También se prescribía a deportistas para aumentar la masa muscular.

El ácido glutámico se utiliza como componente básico quiral en la síntesis orgánica [17] , en particular, la deshidratación del ácido glutámico conduce a su lactama, ácido piroglutámico (5-oxoprolina), que es un precursor clave en la síntesis de aminoácidos no naturales, heterocíclicos compuestos, compuestos biológicamente activos y etc. [18] [19] [20] [21] [22] .

Notas

  1. ↑ Ácido  L- glutámico . Libro de química . Consultado el 30 de agosto de 2016. Archivado desde el original el 11 de septiembre de 2016.
  2. ↑ Moloney MG Aminoácidos excitatorios. // Informes de productos naturales. 2002. Pág. 597-616.
  3. ↑ RHA Plimmer. La Constitución Química de la Proteína  (neopr.) / RHA Plimmer; FG Hopkins. — 2do. — Londres: Longmans, Green and Co. , 1912. - T. Parte I. Análisis. - S. 114. - (Monografías sobre bioquímica).
  4. ↑ Meldrum, BS (2000). "Glutamato como neurotransmisor en el cerebro: revisión de fisiología y patología". The Journal of Nutrition 130 (4S Supl): 1007S-1015S.
  5. ↑ McEntee, WJ; Crook, TH (1993). "Glutamato: su papel en el aprendizaje, la memoria y el envejecimiento del cerebro". Psicofarmacología 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). "Imágenes de la dinámica del glutamato extrasináptico en el cerebro". Actas de la Academia Nacional de Ciencias 107(14): 6526. doi : 10.1073/pnas.0913154107 .
  7. ↑ Shigeri, Y.; Sello, R.P.; Shimamoto, K. (2004). "Farmacología molecular de transportadores de glutamato, EAAT y VGLUT". Revisiones de investigación cerebral 45 (3): 250-265. doi : 10.1016/j.brainresrev.2004.04.004 PMID 15210307
  8. ↑ El descubrimiento podría ayudar a los científicos a detener la 'cascada de muerte' de las neuronas después de un  derrame cerebral . Ciencia diaria. Consultado el 5 de enero de 2020. Archivado desde el original el 5 de marzo de 2016.
  9. ↑ Robert Sapolsky (2005). "Biología y comportamiento humano: los orígenes neurológicos de la individualidad, 2ª edición". La Empresa Docente. "ver páginas 19 y 20 de la Guía"
  10. ↑ Hynd, M.; Scott, HL; Dodd, PR (2004). "Excitotoxicidad mediada por glutamato y neurodegeneración en la enfermedad de Alzheimer". Neuroquímica Internacional 45(5): 583-595. doi : 10.1016/j.neuint.2004.03.007 PMID 15234100
  11. ↑ Glushakov, AV; Glushakova, O; Varshney, M; Baipai, LK; Summers, C; Laipis, PJ; Embury, JE; Baker, S. P.; Otero, D. H.; Dennis, DM; Seubert, CN; Martynyuk, AE (febrero de 2005). "Cambios a largo plazo en la transmisión sináptica glutamatérgica en la fenilcetonuria". Cerebro: una revista de neurología 128 (Pt 2): 300-7. doi : 10.1093/cerebro/awh354 PMID 15634735
  12. ↑ Vassiliki Aroniadou-Anderjaska, Brita Fritsch, Felicia Qashu, Maria FM Braga. Patología y fisiopatología de la amígdala en la epileptogénesis y la epilepsia  // Investigación en epilepsia. — 2008-2. - T. 78 , n. 2-3 . — S. 102–116 . — ISSN 0920-1211 . -doi : 10.1016/ j.epplepsyres.2007.11.011 .
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  14. ↑ Ashmarin I.P., Yeshchenko N.D., Karazeeva E.P. Neuroquímica en tablas y diagramas. - M .: "Examen", 2007
  15. ↑ Si el glutamato monosódico es tan malo para ti, ¿por qué no todos en Asia tienen dolor de cabeza? | vida y estilo | El observador . Consultado el 2 de enero de 2011. Archivado desde el original el 17 de julio de 2013.
  16. ↑ Sadovnikova M.S., Belikov V.M. Formas de utilizar los aminoácidos en la industria. // Avances en Química . 1978. T. 47. Edición. 2. Art. 357-383.
  17. ↑ Coppola GM, Schuster HF, Síntesis asimétrica. Construcción de moléculas quirales utilizando aminoácidos, A Wiley-Interscience Publication, Nueva York, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapur, 1987.
  18. ↑ Smith M.B. Pyroglutamte como plantilla quiral para la síntesis de alcaloides . Capítulo 4 en Alcaloides: perspectivas químicas y biológicas. vol. 12 ed. por Pelletier SW Elsevier , 1998. P. 229-287.
  19. ↑ Nájera C., Yus M. Ácido piroglutámico: un bloque de construcción versátil en síntesis asimétrica. //Tetraedro: Asimetría . 1999. V. 10. P. 2245–2303.
  20. ↑ Panday SK, Prasad J., Dikshit DK Ácido piroglutámico: un sintón quiral único. // Tetraedro: Asimetría . 2009. V. 20. P. 1581–1632.
  21. ↑ A. Stefanucci, E. Novellino, R. Costante y A. Mollica. DERIVADOS DEL ÁCIDO PIROGLUTAMICO: BLOQUES DE CONSTRUCCIÓN PARA EL DESCUBRIMIENTO DE FÁRMACOS // HETEROCICLOS, 2014, V. 89, No. 8, págs. 1801-1825.
  22. ↑ SK Panday, Ácido piroglutámico y sus derivados: los precursores privilegiados de la síntesis asimétrica de productos naturales bioactivos // Minirevisiones en química orgánica, 2020, V. 17, núm. 6, págs. 626-646.

Véase también

Enlaces

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