ALPHA-KETOGLUTARATE: EGENSKABER, FUNKTIONER OG APPLIKATIONER - KEMI - 2025

Den alfa - ketoglutarat er et organisk salt fremstillet fra dissociation af syren-ketoglutarsyre. Det er en forbindelse, der har medicinsk anvendelse, og som også er til stede i eukaryote og prokaryote celler, der udgør en del af Krebs-cyklussen (af citronsyre eller tricarboxylsyrer).

Denne cyklus er af stor biologisk betydning, da den fungerer som et mellemled mellem glykolyse og den elektroniske transportkæde, som igen er forbundet med oxidativ fosforylering, en proces, der er ansvarlig for den metaboliske produktion af ATP.

Strukturformel af alfa-ketoglutarat-anion. Dens to negative ladninger skal afbalanceres af tilstedeværelsen af ​​kationer, hvilket giver anledning til et salt. Kilde: NEUROtiker / Public domain

Alpha-ketoglutarat administreres intravenøst ​​for at forhindre hjerteskader under hjertekirurgi, relateret til blodgennemstrømningsproblemer. Det bruges også til at forhindre muskelforringelse som et resultat af kirurgi eller traumer.

Det bruges til fremstilling af medikamenter mod nyresygdomme, tarm- og maveforstyrrelser samt til mange tilstande; dog er det videnskabelige bevis for disse anvendelser svagt og ringe.

Dette salt udfører mange funktioner, herunder generering af aminosyrer, såsom prolin, glutamin og glutaminsyre. Det griber også ind i immunologiske processer og i forbedringen af ​​knoglesystemets struktur og funktion.

Ejendomme

Udseende

Hvidt pulver eller krystallinsk gult pulver.

Synonymer

a-ketoglutarat, 2-oxoglutarat og 2-ketoglutarat.

IUPAC foretrukne navn: 2-oxo-pentandioat.

Molar masse

144,08 g / mol

Molekylformel

C ₅ H ₄ O ₅ ^2-

Bemærk, at det er en anion, der skal ledsages af en kation for at afbalancere dens negative ladning; det være sig Na ⁺, K ⁺, Ca ²⁺ eller andre.

Vandopløselighed

56,5 g / l

Smeltepunkt

113 - 115 ºC

Kogepunkt

Det nedbrydes før kogning.

Funktioner

Krebs cyklus

Alfa-ketoglutarat er en forbindelse, der er en del af Krebs-cyklussen. Det dannes ud fra virkningen af ​​enzymet isocitratdehydrogenase på isocitratet med dannelsen af ​​NADH og CO ₂. Endvidere er alpha-ketoglutarat et sted for inkorporering i Krebs-cyklus af glutaminsyre, en aminosyre.

Glutaminsyre omdannes til alfa-ketoglutarat, hvilket er en måde at undgå udtømning af komponenterne i Krebs-cyklussen. De veje, der udfører denne funktion kaldes anaplerotisk. Efterfølgende omdannes alfa-ketoglutarat til succinyl CoA.

Alfa-ketoglutarat er en afgørende faktor i hastigheden af ​​Krebs-cyklussen og er involveret i flere metaboliske veje. Det er også en kilde til energi til cellefunktion, ligesom det sker med tarmceller.

Syntese af aminosyrer

Alfa-ketoglutarat er involveret direkte eller indirekte i dannelsen af ​​forskellige aminosyrer. Når den er til stede i kosten, omdannes den i tarmceller (enterocytter) til prolin og leucin, blandt andre aminosyrer.

Alfa-ketoglutarat er en kilde til syntese af glutamin og glutaminsyre (glutamat); aminosyrer, der stimulerer proteinsyntese. Glutamat, en neutral transmitter, frigivet fra nerveender i knoglevæv og under processen med at inkorporere amin i alfa-ketoglutarat, producerer prolin.

Proline er en vital aminosyre til syntese af kollagen: et fibrøst protein, der er meget rigeligt hos pattedyr og er en del af huden, knogler, sener, brusk og tænder.

På den anden side leder alpha-ketoglutarat omdannelsen af ​​prolin til hydroxyprolin. Dette medfører omdannelse af procollagen til kollagen og dannelsen af ​​knoglematrixen.

Alpha-ketoglutarat aktiverer prolidase, et enzym, der er involveret i genanvendelse af prolin. Derudover påvirker det knoglevæv gennem virkningen af ​​glutamat og glutamin.

Disse aminosyrer aktiverer syntesen af ​​aminosyrerne ornithin og arginin, som stimulerer udskillelsen af ​​væksthormon.

Kvælstoftransport

Alfa-ketoglutarat er involveret i processen med transport og eliminering af nitrogen produceret af celler. Aminogrupperne, der er til stede i aminosyrer, overføres til alfa-ketoglutarat ved en transamineringsproces. Disse aminogrupper overføres derefter til leveren.

I leveren forekommer urinstofcyklus. Sidstnævnte og ammonium (NH ₄ ⁺) er de vigtigste former for kvælstof udskillelse i urinen. Derudover spiller alpha-ketoglutarat en vigtig rolle i afgiftning af hjernens nitrogen.

Levetid og aldring

Alpha-ketoglutarat ville virke ved at øge forventet levealder i Caenorhabditis elegans ormen og handle specifikt på TOR (målet for rapamycin) komplekset. Dette kompleks har været relateret til sygdomme, der øger deres forekomst i menneskers alderdomsfase.

En form for TOR, TORC1, er impliceret i begyndelsen af ​​diabetes, hjertesygdomme og kræft i alderdom. TORC1 er identificeret som forholdet mellem cellulær senescens og genereringen af ​​disse sygdomme.

Alfa-ketoglutarat ser ud til at spille en rolle i hæmningen af ​​TOR-komplekset, derfor ville det spille en vigtig rolle i at øge forventet levealder hos mennesker. Inhibering af TORC1 hos ældre mennesker reducerer forekomsten af ​​infektioner.

Antioxidant funktion

Alfa-ketoglutarat fungerer som et antioxidant, og er i stand til at reagere med brintperoxid til dannelse af succinat, vand og kuldioxid. Derudover er det i stand til at reagere med andre komponenter i reaktive iltarter (ROS).

Lindrer oxidativ stress, fungerer som en energikilde og antioxidant i pattedyrceller. Det øger også antioxidantkapaciteten ved at fremme syntese af glutamin.

Applikationer

Hos dyr

Alpha-ketoglutarat leveres til kalkuner, svin og rotter, hvilket resulterer i en forbedring af knoglekvaliteten, hvilket kan være forårsaget af de positive effekter af øget glutamatproduktion, da det er involveret i reguleringen af ​​knoglemetabolismen.

På samme måde øges kollagensyntesen som et resultat af et større udbud af prolin. Dyr behandlet med alfa-ketoglutarat viser forøget vægt, længde, knogletæthed, knoglemineralindhold og elastisk knoglestyrke.

Hos mennesker

Alpha-ketoglutarat menes at hjælpe med at øge muskelproteinsyntese hos postoperative patienter samt forbedre aminosyremetabolismen hos dialysepatienter.

Læger giver det intravenøst ​​til patienter under hjertekirurgi for at forhindre hjerteskade og også for at forhindre muskelnedbrydning efter operationen. Forbindelsen hjælper med produktionen af ​​muskelvæv og heler sår.

Alpha-ketoglutarat er blevet brugt til forskellige formål og tilstande hos mennesker, såsom til at hjælpe med at bekæmpe bakterieinfektioner, leverproblemer, grå stær og til at forbedre proteinforarbejdning af dialysepatienter. Det hjælper også med at forbedre atletisk præstation.

Referencer

1. Wikipedia. (2020). alfa-Ketoglutarsyre. Gendannet fra: en.wikipedia.org
2. Wu, N., Yang, M., Gaur, U., Xu, H., Yao, Y., & Li, D. (2016). Alpha-Ketoglutarate: Fysiologiske funktioner og applikationer. Biomolekyler & terapeutika, 24 (1), 1–8. doi.org/10.4062/biomolther.2015.078
3. National Center for Biotechnology Information. (2020). Alpha-ketoglutarat. PubChem-database., CID = 164533. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. WebMD LLC. (2019). Alfa-ketoglutarat (AKG). Gendannes fra: webmd.com
5. Shaojuan Liu et al. (2018). Alfa-Ketoglutarats antioxidative funktion og dens anvendelser. doi.org/10.1155/2018/3408467
6. Barbara Beer et al. (2017). Metabolisk in vitro-konstruktion til fremstilling af α-ketoglutarat. doi.org/10.1016/j.ymben.2017.02.011
7. Royal Society of Chemistry. (2020). a-Ketoglutarsyre. Gendannes fra: chemspider.com