ALFA-KETOGLUTARÁT: VLASTNOSTI, FUNKCIE A APLIKÁCIE - CHÉMIA - 2025

Alfa - ketoglutarát je organická soľ vyrába z disociáciu kyseliny ketoglutarové. Je to zlúčenina, ktorá má lekárske použitie a ktorá je tiež prítomná v eukaryotických a prokaryotických bunkách, ktorá je súčasťou Krebsovho cyklu (kyseliny citrónovej alebo trikarboxylových kyselín).

Tento cyklus má veľký biologický význam, pretože pôsobí ako sprostredkovateľ medzi glykolýzou a elektronickým transportným reťazcom, ktorý je zase spojený s oxidatívnou fosforyláciou, procesom zodpovedným za metabolickú produkciu ATP.

Štruktúrny vzorec aniónu alfa-ketoglutarátu. Jeho dva záporné náboje musia byť vyvážené prítomnosťou katiónov, čo vedie k soli. Zdroj: NEUROtiker / Public Domain

Alfa-ketoglutarát sa podáva intravenózne, aby sa zabránilo srdcovým poraneniam počas srdcových operácií, ktoré súvisia s problémami s prietokom krvi. Používa sa tiež na prevenciu poškodenia svalov v dôsledku chirurgického zákroku alebo úrazu.

Používa sa pri výrobe liekov na ochorenia obličiek, črevných a žalúdočných porúch, ako aj pri mnohých stavoch; vedecké dôkazy o týchto použitiach sú však slabé a nedostatočné.

Táto soľ plní mnoho funkcií, vrátane tvorby aminokyselín, ako je prolín, glutamín a kyselina glutámová. Zasahuje tiež do imunologických procesov a do zlepšenia štruktúry a fungovania kostného systému.

vlastnosti

vzhľad

Biely prášok alebo kryštalický žltý prášok.

synonymá

a-ketoglutarát, 2-oxoglutarát a 2-ketoglutarát.

Preferovaný názov IUPAC: 2-oxo-pentándioát.

Molárna hmota

144,08 g / mol

Molekulárny vzorec

C ₅ H ₄ O ₅ ^2-

Všimnite si, že je to anión, ktorý musí byť sprevádzaný katiónom, aby sa vyrovnal jeho záporný náboj; či už je to Na ⁺ , K ⁺ , Ca2 ⁺ alebo iné.

Rozpustnosť vo vode

56,5 g / l

Bod topenia

113 - 115 ° C

Bod varu

Pred varom sa rozkladá.

Vlastnosti

Krebsov cyklus

Alfa-ketoglutarát je zlúčenina, ktorá je súčasťou Krebsovho cyklu. Je tvorený z pôsobením enzýmu isocitrátdehydrogenáza na isocitrát s generáciou NADH a CO ₂ . Ďalej je alfa-ketoglutarát miestom zabudovania kyseliny glutámovej, aminokyseliny do Krebsovho cyklu.

Kyselina glutámová sa transformuje na alfa-ketoglutarát, čo je spôsob, ako zabrániť vyčerpaniu zložiek Krebsovho cyklu. Dráhy, ktoré plnia túto funkciu, sa nazývajú anaplerotické. Následne sa alfa-ketoglutarát prevedie na sukcinyl CoA.

Alfa-ketoglutarát je určujúcim faktorom rýchlosti Krebsovho cyklu a podieľa sa na niekoľkých metabolických cestách. Je tiež zdrojom energie pre funkciu buniek, tak ako sa to stáva pri črevných bunkách.

Syntéza aminokyselín

Alfa-ketoglutarát sa priamo alebo nepriamo podieľa na tvorbe rôznych aminokyselín. Ak je prítomná v potrave, premieňa sa v črevných bunkách (enterocyty) na prolín a leucín, okrem iných aminokyselín.

Alfa-ketoglutarát je zdrojom syntézy glutamínu a kyseliny glutámovej (glutamát); aminokyseliny, ktoré stimulujú syntézu proteínov. Glutamát, neutrálny vysielač uvoľňovaný z nervových zakončení v kostnom tkanive a v procese inkorporácie amínu do alfa-ketoglutarátu, produkuje prolín.

Prolín je životne dôležitá aminokyselina pre syntézu kolagénu: vláknitý proteín, ktorý je u cicavcov veľmi hojný a je súčasťou kože, kostí, šliach, chrupaviek a zubov.

Na druhej strane alfa-ketoglutarát riadi transformáciu prolínu na hydroxyprolín. To spôsobuje premenu prokolagénu na kolagén a tvorbu kostnej matrice.

Alfa-ketoglutarát aktivuje prolidázu, enzým, ktorý sa podieľa na recyklácii prolínu. Okrem toho ovplyvňuje kostné tkanivo pôsobením glutamátu a glutamínu.

Tieto aminokyseliny aktivujú syntézu aminokyselín ornitínu a arginínu, ktoré stimulujú sekréciu rastového hormónu.

Transport dusíka

Alfa-ketoglutarát sa podieľa na procese transportu a eliminácie dusíka produkovaného bunkami. Aminoskupiny prítomné v aminokyselinách sa trans-formujú na alfa-ketoglutarát. Tieto aminoskupiny sa potom prenesú do pečene.

V pečeni nastáva cyklus močoviny. Druhá a amónny (NH ₄ ⁺ ), sú hlavné formy dusíka vylučovanie v moči. Okrem toho alfa-ketoglutarát hrá dôležitú úlohu pri detoxikácii dusíka v mozgu.

Dlhovekosť a starnutie

Alfa-ketoglutarát by pôsobil zvýšením očakávanej dĺžky života v červoch Caenorhabditis elegans, konkrétne pôsobiacich na komplex TOR (cieľ rapamycínu). Tento komplex súvisí s chorobami, ktoré zvyšujú ich výskyt počas staroby ľudí.

Jedna forma TOR, TORC1, sa podieľa na vzniku cukrovky, srdcových chorôb a rakoviny v starobe. TORC1 bol identifikovaný ako vzťah medzi starnutím buniek a vznikom týchto chorôb.

Zdá sa, že alfa-ketoglutarát zohráva úlohu pri inhibícii komplexu TOR, preto by mal zohrávať dôležitú úlohu pri zvyšovaní strednej dĺžky života u ľudí. Inhibícia TORC1 u starších ľudí znižuje výskyt infekcií.

Antioxidačná funkcia

Alfa-ketoglutarát pôsobí ako antioxidačné činidlo a je schopný reagovať s peroxidom vodíka za vzniku sukcinátu, vody a oxidu uhličitého. Okrem toho je schopný reagovať s inými zložkami reaktívnych kyslíkových foriem (ROS).

Zmierňuje oxidačný stres, pôsobí ako zdroj energie a antioxidant v bunkách cicavcov. Zvyšuje tiež antioxidačnú kapacitu podporovaním syntézy glutamínu.

aplikácia

U zvierat

Alfa-ketoglutarát sa dodáva morkám, ošípaným a potkanom, čo vedie k zlepšeniu kvality kostí, čo by mohlo byť spôsobené pozitívnymi účinkami zvýšenej produkcie glutamátu, pretože sa podieľa na regulácii metabolizmu kostí.

Podobne sa zvyšuje syntéza kolagénu v dôsledku väčšej ponuky prolínu. Zvieratá ošetrené alfa-ketoglutarátom vykazujú zvýšenú hmotnosť, dĺžku, hustotu kostí, obsah minerálov v kostí a elastickú silu kostí.

U ľudí

Má sa za to, že alfa-ketoglutarát pomáha zvyšovať syntézu svalových proteínov u pacientov po operácii a tiež zlepšuje metabolizmus aminokyselín u dialyzovaných pacientov.

Lekári ho podávajú intravenózne pacientom pri operácii srdca, aby sa predišlo poškodeniu srdca a tiež aby sa zabránilo chirurgickému úpadku svalov po operácii. Táto zlúčenina pomáha pri tvorbe svalového tkaniva a hojení rán.

Alfa-ketoglutarát sa u ľudí používa na rôzne účely a podmienky, napríklad na boj proti bakteriálnym infekciám, problémom s pečeňou, katarakte a na zlepšenie spracovania bielkovín u dialyzovaných pacientov. Pomáha tiež zlepšovať atletický výkon.

Referencie

1. Wikipedia. (2020). kyselina alfa-ketoglutárová. Obnovené z: en.wikipedia.org
2. Wu, N., Yang, M., Gaur, U., Xu, H., Yao, Y. & Li, D. (2016). Alfa-ketoglutarát: fyziologické funkcie a aplikácie. Biomolekuly a terapeutiká, 24 (1), 1-8. doi.org/10.4062/biomolther.2015.078
3. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2020). Alfa-ketoglutarát. PubChem Database., CID = 164533. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. WebMD LLC. (2019). Alfa-ketoglutarát (AKG). Obnovené z: webmd.com
5. Shaojuan Liu a kol. (2018). Antioxidačná funkcia alfa-ketoglutarátu a jeho aplikácie. doi.org/10.1155/2018/3408467
6. Barbara Beer a kol. (2017). Metabolické inžinierstvo in vitro na výrobu a-ketoglutarátu. doi.org/10.1016/j.ymben.2017.02.011
7. Kráľovská spoločnosť chémie. (2020). Kyselina a-ketoglutárová. Obnovené z: chemspider.com