ALFA-KETOGLUTARĀTS: ĪPAŠĪBAS, FUNKCIJAS UN PIELIETOJUMS - ĶĪMIJA - 2025

Alfa - ketoglutarāts ir ražots no disociācijas skābes-ketoglutaric organisks sāls. Tas ir savienojums, ko izmanto medicīnā, un tas atrodas arī eikariotu un prokariotu šūnās, veidojot Krebsa cikla daļu (citronskābes vai trikarboksilskābes).

Šim ciklam ir liela bioloģiskā nozīme, jo tas darbojas kā starpnieks starp glikolīzi un elektronisko transporta ķēdi, kas savukārt ir saistīta ar oksidatīvo fosforilēšanu - procesu, kas atbild par ATP metabolisma veidošanos.

Alfa-ketoglutarāta anjona strukturālā formula. Tās diviem negatīvajiem lādiņiem jābūt līdzsvarotiem ar katjonu klātbūtni, veidojot sāli. Avots: NEUROtiker / Public domain

Alfa-ketoglutarātu ievada intravenozi, lai novērstu sirds traumas sirds operāciju laikā, kas saistītas ar asins plūsmas problēmām. To lieto arī, lai novērstu muskuļu pasliktināšanos operācijas vai traumas rezultātā.

To lieto zāļu ražošanā nieru slimībām, zarnu un kuņģa patoloģijām, kā arī daudzu slimību ārstēšanai; tomēr zinātniski pierādījumi par šiem lietojumiem ir vāji un maz.

Šis sāls pilda daudzas funkcijas, ieskaitot tādu aminoskābju veidošanos kā prolīns, glutamīns un glutamīnskābe. Tas iejaucas arī imunoloģiskos procesos, kā arī kaulu sistēmas struktūras un darbības uzlabošanā.

Īpašības

Izskats

Balts pulveris vai kristāliski dzeltens pulveris.

Sinonīmi

α-ketoglutarāts, 2-oksoglutarāts un 2-ketoglutarāts.

IUPAC vēlamais nosaukums: 2-okso-pentāndioāts.

Molārā masa

144,08 g / mol

Molekulārā formula

C ₅ H ₄ O ₅ ²

Ņemiet vērā, ka tas ir anjons, kam jāpievieno katjons, lai līdzsvarotu tā negatīvo lādiņu; vai tas būtu Na ⁺ , K ⁺ , Ca ²⁺ vai citi.

Šķīdība ūdenī

56,5 g / L

Kušanas punkts

113 - 115 ºC

Vārīšanās punkts

Pirms vārīšanās tas sadalās.

Iespējas

Krebsa cikls

Alfa-ketoglutarāts ir savienojums, kas ietilpst Krebsa ciklā. Tas veidojas no enzīma izocitrāta dehidrogenāzes iedarbības uz izocitrātu, veidojot NADH un CO ₂ . Turklāt alfa-ketoglutarāts ir aminoskābes glutamīnskābes Krebsa cikla pievienošanās vieta.

Glutamīnskābe tiek pārveidota par alfa-ketoglutarātu, tas ir veids, kā izvairīties no Krebsa cikla sastāvdaļu izsīkuma. Ceļus, kas pilda šo funkciju, sauc par anaplerotiskiem. Pēc tam alfa-ketoglutarāts tiek pārveidots par sukcinil-CoA.

Alfa-ketoglutarāts ir Krebsa cikla ātruma noteicošais faktors un ir iesaistīts vairākos metabolisma ceļos. Tas ir arī enerģijas avots šūnu funkcionēšanai, tāpat kā tas notiek ar zarnu šūnām.

Aminoskābju sintēze

Alfa-ketoglutarāts tieši vai netieši ir iesaistīts dažādu aminoskābju veidošanā. Ja tas atrodas uzturā, tas tiek pārveidots zarnu šūnās (enterocītos) par prolīnu un leicīnu, starp citām aminoskābēm.

Alfa-ketoglutamāts ir avots glutamīna un glutamīnskābes (glutamāta) sintēzei; aminoskābes, kas stimulē olbaltumvielu sintēzi. Glutamāts, neitrāls raidītājs, kas atbrīvots no kaulu audu nervu galiem un amīna iekļaušanas alfa-ketoglutarātā procesā, rada prolīnu.

Prolīns ir vitāli svarīga aminoskābe kolagēna sintēzei: šķiedrveida proteīns, kas ir ļoti bagātīgs zīdītājiem un ir daļa no ādas, kauliem, cīpslām, skrimšļiem un zobiem.

No otras puses, alfa-ketoglutarāts vada prolīna pārveidošanu hidroksiprolīnā. Tas izraisa prokollagēna pārveidošanu kolagēnā un kaulu matricas veidošanos.

Alfa-ketoglutarāts aktivizē prolilu - fermentu, kas iesaistīts prolīna pārstrādē. Turklāt tas ietekmē kaulu audus, pateicoties glutamāta un glutamīna iedarbībai.

Šīs aminoskābes aktivizē aminoskābju ornitīna un arginīna sintēzi, kas stimulē augšanas hormona sekrēciju.

Slāpekļa transports

Alfa-ketoglutarāts ir iesaistīts šūnu ražotā slāpekļa transportēšanas un izvadīšanas procesā. Aminoskābēs esošās aminogrupas transaminēšanas procesā pāriet uz alfa-ketoglutarātiem. Pēc tam šīs aminogrupas tiek pārnestas uz aknām.

Aknās notiek urīnvielas cikls. Pēdējais un amonijs (NH ₄ ⁺ ) ir galvenās slāpekļa izdalīšanās formas urīnā. Turklāt alfa-ketoglutarātam ir nozīmīga loma smadzeņu slāpekļa detoksikācijā.

Ilgmūžība un novecošanās

Alfa-ketoglutarāts darbotos, palielinot Caenorhabditis elegans tārpa dzīves ilgumu, īpaši iedarbojoties uz TOR (rapamicīna mērķis). Šis komplekss ir saistīts ar slimībām, kas palielina to sastopamību cilvēku vecumdienās.

Viena TOR forma, TORC1, ir saistīta ar diabēta, sirds slimību un vēža rašanos vecumdienās. TORC1 ir identificēts kā saistība starp šūnu novecošanos un šo slimību rašanos.

Alfa-ketoglutarātam, šķiet, ir nozīme TOR kompleksa nomākšanā, tāpēc tam būs liela nozīme, palielinot paredzamo dzīves ilgumu cilvēkiem. TORC1 nomākums gados vecākiem cilvēkiem samazina infekciju biežumu.

Antioksidantu funkcija

Alfa-ketoglutarāts darbojas kā antioksidants, reaģējot ar ūdeņraža peroksīdu, veidojot sukcinātu, ūdeni un oglekļa dioksīdu. Turklāt tas spēj reaģēt ar citiem reaktīvo skābekļa sugu (ROS) komponentiem.

Atbrīvo no oksidatīvā stresa, darbojoties kā enerģijas avots un antioksidants zīdītāju šūnās. Tas arī palielina antioksidanta spēju, veicinot glutamīna sintēzi.

Lietojumprogrammas

Dzīvniekiem

Alfa-ketoglutarāts tiek piegādāts tītariem, cūkām un žurkām, kā rezultātā uzlabojas kaulu kvalitāte, ko var izraisīt paaugstinātas glutamāta ražošanas pozitīvā ietekme, jo tas iedarbojas uz kaulu metabolisma regulēšanu.

Tāpat palielinās kolagēna sintēze, jo palielinās prolīna daudzums. Dzīvniekiem, kas apstrādāti ar alfa-ketoglutarātu, ir palielināts svars, garums, kaulu blīvums, kaulu minerālu saturs un elastīga kaulu stiprība.

Cilvēkiem

Tiek uzskatīts, ka alfa-ketoglutarāts palīdz palielināt muskuļu olbaltumvielu sintēzi pacientiem pēc operācijas, kā arī uzlabo aminoskābju metabolismu dialīzes pacientiem.

Ārsti to ievada intravenozi pacientiem sirds operācijas laikā, lai novērstu sirds traumu, kā arī lai novērstu muskuļu sabrukšanu pēc operācijas. Savienojums palīdz ražot muskuļu audus un dziedēt brūces.

Alfa-ketoglutarāts cilvēkiem ir izmantots dažādiem mērķiem un stāvokļiem, piemēram, lai palīdzētu cīnīties ar baktēriju infekcijām, aknu problēmām, kataraktu un uzlabotu dialīzes pacientu olbaltumvielu pārstrādi. Tas arī palīdz uzlabot sportisko sniegumu.

Atsauces

1. Wikipedia. (2020). alfa-ketoglutārskābe. Atgūts no: en.wikipedia.org
2. Wu, N., Yang, M., Gaur, U., Xu, H., Yao, Y., & Li, D. (2016). Alfa-ketoglutarāts: fizioloģiskās funkcijas un pielietojumi. Biomolekulas un terapija, 24. panta 1. punkts, 1. – 8. doi.org/10.4062/biomolther.2015.078
3. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. (2020). Alfa-ketoglutarāts. PubChem datu bāze., CID = 164533. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. WebMD LLC. (2019. gads). Alfa-ketoglutarāts (AKG). Atgūts no: webmd.com
5. Šaojuans Liu et al. (2018). Alfa-ketoglutarāta antioksidatīvā funkcija un tās pielietojums. doi.org/10.1155/2018/3408467
6. Barbara Beer et al. (2017). In vitro metabolisma inženierija α-ketoglutarāta iegūšanai. doi.org/10.1016/j.ymben.2017.02.011
7. Karaliskā ķīmijas biedrība. (2020). α-ketoglutārskābe. Atgūts no: chemspider.com