АЛФА-КЕТОГЛУТАРАТ: СВОЙСТВА, ФУНКЦИИ И ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

На алфа - кетоглутарат е органична сол, произведени от дисоциацията на киселина-кетоглутаровата. Това е съединение, което има медицинска употреба, което също присъства в еукариотични и прокариотни клетки, образуващи част от цикъла на Кребс (на лимонена киселина или трикарбоксилни киселини).

Този цикъл има голямо биологично значение, тъй като действа като посредник между гликолизата и електронната транспортна верига, което от своя страна е свързано с окислително фосфорилиране, процес, отговорен за метаболитното производство на АТФ.

Структурна формула на анион алфа-кетоглутарат. Двата му отрицателни заряда трябва да бъдат балансирани от наличието на катиони, което води до появата на сол. Източник: NEUROtiker / Public domain

Алфа-кетоглутарат се прилага интравенозно, за да се предотвратят сърдечни наранявания по време на сърдечни операции, свързани с проблеми с кръвния поток. Използва се и за предотвратяване на влошаването на мускулите, в резултат на операция или травма.

Използва се при производството на лекарства за бъбречни заболявания, чревни и стомашни заболявания, както и за много състояния; научните доказателства за тези употреби обаче са слаби и оскъдни.

Тази сол изпълнява много функции, включително генерирането на аминокиселини, като пролин, глутамин и глутаминова киселина. Той също така се намесва в имунологичните процеси и в подобряването на структурата и функционирането на костната система.

Имоти

Външен вид

Бял прах или кристално жълт прах.

Синоними

α-кетоглутарат, 2-оксоглутарат и 2-кетоглутарат.

Предпочитано име на IUPAC: 2-оксо-пентандиоат.

Моларна маса

144,08 g / mol

Молекулярна формула

C ₅ H ₄ O ₅ ^2-

Обърнете внимание, че това е анион, който трябва да бъде придружен от катион, за да балансира отрицателния му заряд; било то Na ⁺, K ⁺, Ca ²⁺ или други.

Разтворимост във вода

56,5 g / L

Точка на топене

113 - 115 ºC

Точка на кипене

Разлага се преди да заври.

Характеристика

Цикъл на Кребс

Алфа-кетоглутаратът е съединение, което е част от цикъла на Кребс. Образува се от действието на ензима изоцитрат дехидрогеназа върху изоцитрата с генерирането на NADH и CO ₂. Освен това алфа-кетоглутаратът е място за включване в цикъла на Кребс на глутаминова киселина, аминокиселина.

Глутаминовата киселина се трансформира в алфа-кетоглутарат, като това е начин да се избегне изчерпването на компонентите на цикъла на Кребс. Пътеките, които изпълняват тази функция, се наричат ​​анаплеротични. Впоследствие алфа-кетоглутаратът се превръща в сукцинил CoA.

Алфа-кетоглутаратът е определящ фактор за скоростта на цикъла на Кребс и участва в няколко метаболитни пътя. Освен това е източник на енергия за функционирането на клетките, точно както се случва с чревните клетки.

Синтез на аминокиселини

Алфа-кетоглутарат участва пряко или косвено в образуването на различни аминокиселини. Когато присъства в диетата, той се превръща в чревни клетки (ентероцити) в пролин и левцин, сред другите аминокиселини.

Алфа-кетоглутаратът е източник за синтеза на глутамин и глутаминова киселина (глутамат); аминокиселини, които стимулират синтеза на протеини. Глутаматът, неутрален предавател, освободен от нервните окончания в костната тъкан и в процеса на включване на амина в алфа-кетоглутарат, произвежда пролин.

Пролинът е жизненоважна аминокиселина за синтеза на колаген: фиброзен протеин, който е много изобилен при бозайници и е част от кожата, костите, сухожилията, хрущялите и зъбите.

От друга страна, алфа-кетоглутарат насочва трансформацията на пролин в хидроксипролин. Това причинява трансформацията на проколаген в колаген и образуването на костната матрица.

Алфа-кетоглутаратът активира пролидаза, ензим, който участва в рециклирането на пролин. В допълнение, той влияе върху костната тъкан чрез действието на глутамат и глутамин.

Тези аминокиселини активират синтеза на аминокиселините орнитин и аргинин, които стимулират секрецията на растежен хормон.

Транспортиране на азот

Алфа-кетоглутаратът участва в процеса на транспортиране и елиминиране на азота, произведен от клетките. Аминогрупите, присъстващи в аминокиселините, се прехвърлят в алфа-кетоглутарат чрез процес на трансаминиране. След това тези амино групи се прехвърлят в черния дроб.

В черния дроб се появява цикъла на уреята. Последният и амонийът (NH ₄ ⁺) са основните форми на азотна екскреция с урината. Освен това алфа-кетоглутаратът играе важна роля в детоксикацията на азот в мозъка.

Дълголетие и стареене

Алфа-кетоглутаратът би действал чрез увеличаване на продължителността на живота при червея Caenorhabditis elegans, действащ специално върху комплекса TOR (цел на рапамицин). Този комплекс е свързан с болести, които увеличават честотата им по време на фазата на възраст на хората.

Една форма на TOR, TORC1, е свързана с появата на диабет, сърдечни заболявания и рак в напреднала възраст. TORC1 е идентифициран като връзката между клетъчното стареене и генерирането на тези заболявания.

Алфа-кетоглутаратът играе роля в инхибирането на TOR комплекса, следователно би играл важна роля за увеличаване на продължителността на живота при хората. Инхибирането на TORC1 при възрастни хора намалява честотата на инфекциите.

Антиоксидантна функция

Алфа-кетоглутаратът действа като антиоксидант, като е в състояние да реагира с водороден пероксид, за да образува сукцинат, вода и въглероден диоксид. В допълнение, той е в състояние да взаимодейства с други компоненти на реактивни кислородни видове (ROS).

Облекчава оксидативния стрес, действа като енергиен източник и антиоксидант в клетките на бозайниците. Той също така увеличава антиоксидантния капацитет, като насърчава синтеза на глутамин.

Приложения

При животни

Алфа-кетоглутарат се доставя на пуйки, свине и плъхове, което води до подобряване на качеството на костите, което може да бъде причинено от положителните ефекти от увеличеното производство на глутамат, тъй като той се намесва в регулацията на костния метаболизъм.

По същия начин синтезът на колаген се увеличава в резултат на по-голямото снабдяване с пролин. Животните, третирани с алфа-кетоглутарат, показват увеличено тегло, дължина, костна плътност, съдържание на минерали в костите и еластична костна сила.

При хората

Смята се, че алфа-кетоглутаратът помага да се увеличи синтеза на мускулен протеин при постоперативни пациенти, както и да подобри метаболизма на аминокиселини при пациенти на диализа.

Лекарите го дават интравенозно на пациенти по време на операция на сърцето, за да се предотврати сърдечно нараняване, а също и за предотвратяване на мускулна повреда след операцията. Съединението помага при производството на мускулна тъкан и заздравява раните.

Алфа-кетоглутаратът се използва за различни цели и състояния при хора, като например за подпомагане на борбата с бактериални инфекции, проблеми с черния дроб, катаракта и за подобряване на протеиновата обработка от пациенти на диализа. Освен това помага за подобряване на атлетичните показатели.

Препратки

1. Wikipedia. (2020). алфа-кетоглутарова киселина. Възстановено от: en.wikipedia.org
2. Wu, N., Yang, M., Gaur, U., Xu, H., Yao, Y., & Li, D. (2016). Алфа-кетоглутарат: физиологични функции и приложения. Биомолекули и терапевтици, 24 (1), 1–8. doi.org/10.4062/biomolther.2015.078
3. Национален център за информация за биотехнологиите. (2020). Алфа-кетоглутарат. PubChem база данни., CID = 164533. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. WebMD LLC. (2019). Алфа-кетоглутарат (AKG). Възстановено от: webmd.com
5. Shaojuan Liu и др. (2018). Антиоксидативната функция на алфа-кетоглутарата и неговите приложения. doi.org/10.1155/2018/3408467
6. Barbara Beer и др. (2017). In vitro метаболитен инженеринг за производството на α-кетоглутарат. doi.org/10.1016/j.ymben.2017.02.011
7. Кралско химическо дружество. (2020). α-кетоглутарова киселина. Възстановени от: chemspider.com