ALFA-KETOGLUTARÁT: VLASTNOSTI, FUNKCE A APLIKACE - CHEMIE - 2025

Alfa - ketoglutarát je organická sůl vyrábí z disociaci kyseliny ketoglutarové. Je to sloučenina, která má lékařské použití a která je také přítomna v eukaryotických a prokaryotických buňkách a tvoří součást Krebsova cyklu (kyseliny citronové nebo trikarboxylové kyseliny).

Tento cyklus má velký biologický význam, protože působí jako prostředník mezi glykolýzou a elektronickým transportním řetězcem, což je zase spojeno s oxidativní fosforylací, což je proces zodpovědný za metabolickou produkci ATP.

Strukturální vzorec aniontu alfa-ketoglutarátu. Její dva negativní náboje musí být vyváženy přítomností kationtů, což vede k soli. Zdroj: NEUROtiker / Public Domain

Alfa-ketoglutarát je podáván intravenózně, aby se předešlo poškození srdce při srdečních operacích v souvislosti s problémy s průtokem krve. Používá se také k prevenci poškození svalů v důsledku chirurgického zákroku nebo traumatu.

Používá se při výrobě léčiv pro onemocnění ledvin, střevních a žaludečních poruch a také pro mnoho onemocnění; vědecké důkazy pro tato použití jsou však slabé a nedostatečné.

Tato sůl plní mnoho funkcí, včetně tvorby aminokyselin, jako je prolin, glutamin a kyselina glutamová. Zasahuje také do imunologických procesů a do zlepšování struktury a fungování kostního systému.

Vlastnosti

Vzhled

Bílý prášek nebo krystalický žlutý prášek.

Synonyma

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

Preferovaný název IUPAC: 2-oxo-pentandioát.

Molární hmotnost

144,08 g / mol

Molekulární vzorec

C ₅ H ₄ O ₅ ^2-

Všimněte si, že je to anion, který musí být doprovázen kationtem, který vyrovnává jeho negativní náboj; ať už je to Na ⁺, K ⁺, Ca ²⁺ nebo jiné.

Rozpustnost ve vodě

56,5 g / l

Bod tání

113 - 115 ° C

Bod varu

Před varem se rozkládá.

Funkce

Krebsův cyklus

Alfa-ketoglutarát je sloučenina, která je součástí Krebsova cyklu. Je tvořen z působením enzymu isocitrátdehydrogenáza na isocitrát s generací NADH a CO ₂. Kromě toho je alfa-ketoglutarát místem inkorporace do Krebsova cyklu kyseliny glutamové, aminokyseliny.

Kyselina glutamová se transformuje na alfa-ketoglutarát, což je způsob, jak zabránit vyčerpání složek Krebsova cyklu. Cesty, které tuto funkci plní, se nazývají anaplerotické. Následně se alfa-ketoglutarát převede na sukcinyl CoA.

Alfa-ketoglutarát je určujícím faktorem rychlosti Krebsova cyklu a podílí se na několika metabolických drahách. Je také zdrojem energie pro funkci buněk, stejně jako se to děje u střevních buněk.

Syntéza aminokyselin

Alfa-ketoglutarát se přímo nebo nepřímo podílí na tvorbě různých aminokyselin. Pokud je přítomen ve stravě, je přeměněn ve střevních buňkách (enterocyty) na prolin a leucin, mezi jinými aminokyselinami.

Alfa-ketoglutarát je zdrojem pro syntézu glutaminu a kyseliny glutamové (glutamát); aminokyseliny, které stimulují syntézu proteinů. Glutamát, neutrální vysílač, uvolňovaný z nervových zakončení v kostní tkáni a v procesu inkorporace aminu do alfa-ketoglutarátu, produkuje prolin.

Prolin je životně důležitá aminokyselina pro syntézu kolagenu: vláknitý protein, který je u savců velmi hojný a je součástí kůže, kostí, šlach, chrupavek a zubů.

Na druhé straně alfa-ketoglutarát řídí přeměnu prolinu na hydroxyprolin. To způsobuje přeměnu prokolagenu na kolagen a tvorbu kostní matrice.

Alfa-ketoglutarát aktivuje prolidázu, enzym, který se podílí na recyklaci prolinu. Kromě toho ovlivňuje kostní tkáň působením glutamátu a glutaminu.

Tyto aminokyseliny aktivují syntézu aminokyselin ornithinu a argininu, které stimulují sekreci růstového hormonu.

Transport dusíku

Alfa-ketoglutarát se podílí na procesu transportu a eliminace dusíku produkovaného buňkami. Aminoskupiny přítomné v aminokyselinách jsou přeneseny na alfa-ketoglutarát transmisním procesem. Tyto aminoskupiny se poté přenesou do jater.

V játrech dochází k cyklu močoviny. Posledně jmenovaná a amoniak (NH ₄ ⁺) jsou hlavními formami vylučování dusíku močí. Kromě toho hraje alfa-ketoglutarát důležitou roli v detoxifikaci mozkového dusíku.

Dlouhověkost a stárnutí

Alfa-ketoglutarát by působil zvýšením průměrné délky života v červu Caenorhabditis elegans, konkrétně působícím na komplex TOR (cíl rapamycinu). Tento komplex souvisí s nemocemi, které zvyšují jejich výskyt během stárnutí člověka.

Jedna forma TOR, TORC1, se podílí na vzniku cukrovky, srdečních chorob a rakoviny ve stáří. TORC1 byl identifikován jako vztah mezi buněčnou stárnutím a generováním těchto chorob.

Zdá se, že alfa-ketoglutarát hraje roli při inhibici komplexu TOR, proto by měl hrát důležitou roli při zvyšování střední délky života u lidí. Inhibice TORC1 u starších lidí snižuje výskyt infekcí.

Antioxidační funkce

Alfa-ketoglutarát působí jako antioxidační činidlo a je schopen reagovat s peroxidem vodíku za vzniku sukcinátu, vody a oxidu uhličitého. Kromě toho je schopen reagovat s jinými složkami reaktivních kyslíkových látek (ROS).

Zmírňuje oxidační stres, působí jako zdroj energie a antioxidant v savčích buňkách. Zvyšuje také antioxidační kapacitu podporou syntézy glutaminu.

Aplikace

U zvířat

Alfa-ketoglutarát je dodáván krůtám, prasatům a potkanům, což vede ke zlepšení kvality kosti, což může být způsobeno pozitivními účinky zvýšené produkce glutamátu, protože zasahuje do regulace kostního metabolismu.

Podobně se zvyšuje syntéza kolagenu v důsledku větší nabídky prolinu. Zvířata ošetřená alfa-ketoglutarátem vykazují zvýšenou hmotnost, délku, hustotu kostí, obsah minerálních látek v kostech a elastickou sílu kostí.

U lidí

Má se za to, že alfa-ketoglutarát pomáhá zvyšovat syntézu svalových proteinů u pooperačních pacientů a také zlepšuje metabolismus aminokyselin u dialýz.

Lékaři podávají pacientům během operace srdce nitrožilně, aby se předešlo poškození srdce a také aby se předešlo poškození svalů po operaci. Sloučenina pomáhá při tvorbě svalové tkáně a hojení ran.

Alfa-ketoglutarát se u lidí používá k různým účelům a podmínkám, například k boji proti bakteriálním infekcím, problémům s játry, katarakta a ke zlepšení zpracování proteinů dialyzačními pacienty. Pomáhá také zlepšovat sportovní výkon.

Reference

1. Wikipedia. (2020). kyselina alfa-ketoglutarová. Obnoveno z: en.wikipedia.org
2. Wu, N., Yang, M., Gaur, U., Xu, H., Yao, Y. & Li, D. (2016). Alfa-ketoglutarát: fyziologické funkce a aplikace. Biomolekuly a léčiva, 24 (1), 1-8. doi.org/10.4062/biomolther.2015.078
3. Národní centrum pro biotechnologické informace. (2020). Alfa-ketoglutarát. PubChem Database., CID = 164533. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. WebMD LLC. (2019). Alfa-ketoglutarát (AKG). Obnoveno z: webmd.com
5. Shaojuan Liu a kol. (2018). Antioxidační funkce alfa-ketoglutarátu a jeho aplikace. doi.org/10.1155/2018/3408467
6. Barbara Beer a kol. (2017). In vitro metabolické inženýrství pro produkci a-ketoglutarátu. doi.org/10.1016/j.ymben.2017.02.011
7. Královská společnost chemie. (2020). Kyselina a-ketoglutarová. Obnoveno z: chemspider.com