ALFA-KETOGLUTARAN: WŁAŚCIWOŚCI, FUNKCJE I ZASTOSOWANIA - CHEMIA - 2026

Alfa - ketoglutaran jest solą organiczną wytwarzany z dysocjacji kwasu alfaketoglutarowego. Jest to związek o zastosowaniu medycznym, obecny także w komórkach eukariotycznych i prokariotycznych, wchodzących w skład cyklu Krebsa (kwasu cytrynowego lub kwasów trikarboksylowych).

Cykl ten ma duże znaczenie biologiczne, ponieważ działa jako pośrednik między glikolizą a elektronicznym łańcuchem transportowym, który z kolei jest związany z fosforylacją oksydacyjną, procesem odpowiedzialnym za metaboliczną produkcję ATP.

Wzór strukturalny anionu alfa-ketoglutaranu. Jego dwa ładunki ujemne muszą być zrównoważone obecnością kationów, dając początek soli. Źródło: NEUROtiker / domena publiczna

Alfa-ketoglutaran podawany jest dożylnie w celu zapobiegania urazom serca podczas operacji kardiochirurgicznych, związanym z problemami z przepływem krwi. Służy również do zapobiegania pogorszeniu się mięśni w wyniku operacji lub urazu.

Jest używany do produkcji leków na choroby nerek, jelit i żołądka, a także na wiele schorzeń; jednakże dowody naukowe na te zastosowania są słabe i skąpe.

Sól ta spełnia wiele funkcji, w tym generuje aminokwasy, takie jak prolina, glutamina i kwas glutaminowy. Interweniuje również w procesach immunologicznych oraz w poprawie struktury i funkcjonowania układu kostnego.

Nieruchomości

Wygląd

Biały proszek lub krystaliczny żółty proszek.

Synonimy

α-ketoglutaran, 2-oksoglutaran i 2-ketoglutaran.

Preferowana nazwa IUPAC: 2-okso-pentanodionian.

Masa cząsteczkowa

144,08 g / mol

Formuła molekularna

C ₅ H ₄ O ₅ ^2-

Zauważ, że jest to anion, któremu musi towarzyszyć kation, aby zrównoważyć jego ładunek ujemny; czy to Na ⁺ , K ⁺ , Ca ²⁺ czy inne.

Rozpuszczalność w wodzie

56,5 g / l

Temperatura topnienia

113 - 115 ºC

Temperatura wrzenia

Rozkłada się przed gotowaniem.

cechy

cykl Krebsa

Alfa-ketoglutaran jest związkiem wchodzącym w skład cyklu Krebsa. Powstaje w wyniku działania enzymu dehydrogenazy izocytrynianowej na izocytrynian z wytworzeniem NADH i CO ₂ . Ponadto alfa-ketoglutaran jest miejscem włączenia do cyklu Krebsa kwasu glutaminowego, aminokwasu.

Kwas glutaminowy przekształca się w alfa-ketoglutaran, co jest sposobem na uniknięcie wyczerpania składników cyklu Krebsa. Szlaki, które spełniają tę funkcję, nazywane są anaplerotycznymi. Następnie alfa-ketoglutaran przekształca się w sukcynylo-CoA.

Alfa-ketoglutaran jest decydującym czynnikiem w szybkości cyklu Krebsa i bierze udział w kilku szlakach metabolicznych. Jest także źródłem energii do funkcjonowania komórek, tak jak to ma miejsce w przypadku komórek jelitowych.

Synteza aminokwasów

Alfa-ketoglutaran bierze udział bezpośrednio lub pośrednio w tworzeniu różnych aminokwasów. Obecna w pożywieniu jest przekształcana w komórkach jelitowych (enterocytach) między innymi w prolinę i leucynę.

Alfa-ketoglutaran jest źródłem syntezy glutaminy i kwasu glutaminowego (glutaminianu); aminokwasy stymulujące syntezę białek. Glutaminian, neutralny przekaźnik, uwalniany z zakończeń nerwowych w tkance kostnej, w procesie włączania aminy do alfa-ketoglutaranu, wytwarza prolinę.

Prolina jest aminokwasem niezbędnym do syntezy kolagenu: włóknistego białka, które jest bardzo obfite u ssaków i jest częścią skóry, kości, ścięgien, chrząstki i zębów.

Z drugiej strony alfa-ketoglutaran kieruje przemianą proliny w hydroksyprolinę. Powoduje to przemianę prokolagenu w kolagen i tworzenie macierzy kostnej.

Alfa-ketoglutaran aktywuje prolidazę, enzym biorący udział w recyklingu proliny. Dodatkowo oddziałuje na tkankę kostną poprzez działanie glutaminianu i glutaminy.

Aminokwasy te aktywują syntezę aminokwasów ornityny i argininy, które stymulują wydzielanie hormonu wzrostu.

Transport azotu

Alfa-ketoglutaran bierze udział w procesie transportu i eliminacji azotu produkowanego przez komórki. Grupy aminowe obecne w aminokwasach są przenoszone do alfa-ketoglutaranu w procesie transaminacji. Te grupy aminowe są następnie przenoszone do wątroby.

W wątrobie zachodzi cykl mocznikowy. Te ostatnie i amon (NH ₄ ⁺ ) są głównymi formami wydalania azotu z moczem. Dodatkowo alfa-ketoglutaran odgrywa ważną rolę w detoksykacji mózgu z azotu.

Długowieczność i starzenie się

Alfa-ketoglutaran działałby poprzez zwiększanie oczekiwanej długości życia robaka Caenorhabditis elegans, działając specyficznie na kompleks TOR (cel rapamycyny). Kompleks ten jest związany z chorobami, które zwiększają częstość występowania w starszym wieku człowieka.

Jedna forma TOR, TORC1, jest zaangażowana w wystąpienie cukrzycy, chorób serca i raka w starszym wieku. TORC1 został zidentyfikowany jako związek między starzeniem się komórek a powstawaniem tych chorób.

Wydaje się, że alfa-ketoglutaran odgrywa rolę w hamowaniu kompleksu TOR, dlatego odgrywałby ważną rolę w zwiększaniu oczekiwanej długości życia ludzi. Hamowanie TORC1 u starszych ludzi zmniejsza częstość zakażeń.

Funkcja przeciwutleniająca

Alfa-ketoglutaran działa jako środek przeciwutleniający, będąc w stanie reagować z nadtlenkiem wodoru, tworząc bursztynian, wodę i dwutlenek węgla. Ponadto jest zdolny do reagowania z innymi składnikami reaktywnych form tlenu (RFT).

Łagodzi stres oksydacyjny, działając jako źródło energii i przeciwutleniacz w komórkach ssaków. Zwiększa również zdolność antyoksydacyjną poprzez promowanie syntezy glutaminy.

Aplikacje

U zwierząt

Alfa-ketoglutaran jest dostarczany indykom, świniom i szczurom, powodując poprawę jakości kości, co może być spowodowane pozytywnymi skutkami zwiększonej produkcji glutaminianu, ponieważ bierze udział w regulacji metabolizmu kości.

Podobnie zwiększa się synteza kolagenu, w wyniku większej podaży proliny. Zwierzęta leczone alfa-ketoglutaranem wykazują zwiększoną masę, długość, gęstość kości, zawartość mineralną kości i sprężystą wytrzymałość kości.

W ludziach

Uważa się, że alfa-ketoglutaran pomaga zwiększyć syntezę białek mięśniowych u pacjentów pooperacyjnych, a także poprawia metabolizm aminokwasów u pacjentów dializowanych.

Lekarze podają go dożylnie pacjentom podczas operacji serca, aby zapobiec urazom serca, a także aby zapobiec rozpadowi mięśni po operacji. Związek pomaga w produkcji tkanki mięśniowej i gojeniu ran.

Alfa-ketoglutaran był stosowany do różnych celów i schorzeń u ludzi, takich jak pomoc w zwalczaniu infekcji bakteryjnych, problemów z wątrobą, zaćmą i poprawie przetwarzania białek przez pacjentów dializowanych. Pomaga również poprawić wyniki sportowe.

Bibliografia

1. Wikipedia. (2020). kwas alfa-ketoglutarowy. Odzyskane z: en.wikipedia.org
2. Wu, N., Yang, M., Gaur, U., Xu, H., Yao, Y. i Li, D. (2016). Alfa-ketoglutaran: funkcje i zastosowania fizjologiczne. Biomolecules & Therapeutics, 24 (1), 1–8. doi.org/10.4062/biomolther.2015.078
3. Narodowe Centrum Informacji Biotechnologicznej. (2020). Alfa-ketoglutaran. Baza danych PubChem., CID = 164533. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. WebMD LLC. (2019). Alfa-ketoglutaran (AKG). Odzyskany z: webmd.com
5. Shaojuan Liu i in. (2018). Funkcja antyoksydacyjna alfa-ketoglutaranu i jej zastosowania. doi.org/10.1155/2018/3408467
6. Barbara Beer i in. (2017). Inżynieria metaboliczna in vitro do produkcji α-ketoglutaranu. doi.org/10.1016/j.ymben.2017.02.011
7. Królewskie Towarzystwo Chemii. (2020). Kwas α-ketoglutarowy. Źródło: chemspider.com