Características do ácido glutâmico, funções, biossíntese

Ele ácido glutâmico É um dos 22 aminoácidos que compõem as proteínas de todos os seres vivos e um dos mais abundantes de natureza. Como o corpo humano tem rotas intrínsecas para a biossíntese, isso não é considerado essencial.

Juntamente com o ácido aspártico, o ácido glutâmico pertence ao grupo de aminoácidos polares carregado negativamente e, de acordo com os dois sistemas de nomenclatura existentes (três ou uma letra), é indicado como “Glu" ou como "E".

Estrutura de aminoácidos de ácido glutâmico (Fonte: HBF878 [CC0] via Wikimedia Commons)

Este aminoácido foi descoberto em 1866 pelo químico alemão Rittershause enquanto estudava o glúten de trigo hidrolisado, daí sua denominação "glutâmica". Após sua descoberta, sua presença em grande parte dos seres vivos foi determinada, por isso pensa -se que tem funções essenciais para a vida.

El ácido L-glutámico se considera como uno de los más importantes mediadores en la transmisión de señales excitatorias en el sistema nervioso central de los animales vertebrados y también es necesario para el funcionamiento normal del cerebro, así como para el desarrollo cognitivo, la memoria y A aprendizagem.

Alguns de seus derivados, além disso, têm funções importantes no nível industrial, especialmente no que diz respeito aos preparativos culinários, pois ajuda a melhorar o sabor das refeições.

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Caracteristicas

Apesar de não ser um aminoácido essencial para os seres humanos, o glutamato (a forma ionizada do ácido glutâmico) tem implicações nutricionais importantes para o crescimento animal e foi proposto que possui um valor nutricional muito maior do que o de outros aminoácidos não essenciais.

Este aminoácido é especialmente abundante no cérebro, especialmente no espaço intracelular (citosol), que permite a existência de um gradiente entre citosol e espaço extracelular, que é delimitado pela membrana plasmática das células nervosas.

Como possui muitas funções nas sinapses excitatórias e para exercer suas funções que atuam em receptores específicos, sua concentração é mantida em níveis controlados, especialmente no ambiente extracelular, uma vez que esses receptores geralmente "olham" para fora das células.

Os locais com a maior concentração de glutamato são terminais nervosos, no entanto, sua distribuição é condicionada pelas necessidades de energia das células em todo o corpo.

Dependendo do tipo de célula, quando o ácido glutâmico entrar, pode ser direcionado para as mitocôndrias, para fins de energia ou pode ser redistribuído para vesículas sinápticas e ambos os processos usam sistemas de transporte intracelular específicos.

Estrutura

Glutamic acid, like the rest of amino acids, is an α-amino acid that has a central carbon atom (which is chiral), α carbon, which four other groups join: a carboxyl group, an amino group, an amino group, a Átomo de hidrogênio e um grupo substituto (cadeia lateral ou grupo R).

O grupo R do ácido glutâmico fornece à molécula um segundo grupo carboxila (-coh) e sua estrutura é -CH2-CH2-COOH (-CH2-CH2-COO- em sua forma ionizada), de modo que a soma dos átomos total carbono da molécula é cinco.

Este aminoácido tem uma massa relativa de 147 g/mol e a constante de dissociação (PKA) do seu grupo r é 4.25. Tem um ponto isoelétrico de 3.22 e o índice médio de presença de proteínas é de cerca de 7%.

Como um pH neutro (cerca de 7), o ácido glutâmico é ionizado e tem uma carga negativa, é classificada dentro do grupo de aminoácidos polares carregados negativamente, um grupo no qual o ácido aspártico também é incluído (aspartato, em sua forma ionizada).

Funções

O ácido glutâmico ou sua forma ionizada, o glutamato, tem várias funções, não apenas do ponto de vista fisiológico, mas também do ponto de vista industrial, clínico e gastronômico.

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Funções fisiológicas do ácido glutâmico

Uma das funções fisiológicas mais populares do ácido glutâmico no corpo da maioria dos vertebrados é sua participação como neurotransmissor de excitador no cérebro. Foi determinado que mais de 80% das sinapses excitatórias se comunicam usando glutamato ou qualquer um de seus derivados.

Entre as funções que as sinapses que usam esse aminoácido têm durante a sinalização estão reconhecimento, aprendizado, memória e outros.

O glutamato também está relacionado ao desenvolvimento do sistema nervoso, à iniciação e eliminação de sinapses e migração, diferenciação e morte celular. É importante para a comunicação entre órgãos periféricos, como trato alimentar, pâncreas e ossos.

Além disso, o glutamato tem funções nos processos de síntese de proteínas e peptídeos e na síntese de ácidos graxos, na regulação dos níveis celulares de nitrogênio e no controle do equilíbrio aniônico e osmótico.

Serve como precursor para diferentes intermediários do ciclo do ácido tricarboxílico (ciclo Krebs) e também outros neurotransmissores, como o GABA (ácido gama aminobutírico). Por sua vez, é um precursor na síntese de outros aminoácidos, como L-prolina, L-arginina e L-Alanina.

Aplicações clínicas

Diferentes abordagens farmacêuticas são baseadas principalmente em receptores de ácido glutâmico, como alvos terapêuticos para o tratamento de doenças psiquiátricas e outras patologias relacionadas à memória.

O glutamato também tem sido usado como agente ativo em diferentes formulações farmacológicas projetadas para tratar infartos do miocárdio e dispepsia funcional (problemas gástricos ou de indigestão).

Aplicações de ácido glutâmico industrial

O ácido glutâmico e seus derivados têm várias aplicações em diferentes indústrias. Por exemplo, o sal monossódico de glutamato é usado na indústria de alimentos como condimento.

Este aminoácido também é o material de partida para a síntese de outros produtos químicos e policídeos glutâmicos é um polímero aniônico natural e biodegradável, comestível e não -tóxico para os seres humanos ou para o meio ambiente.

Na indústria de alimentos, também é usada como espessante e como um agente de "alívio" da amargura de diferentes alimentos.

Também é usado como crioprotetor, como adesivo biológico "curável", como transportador de drogas, para o design de fibras biodegradáveis ​​e hidrogéis capazes de absorver grandes quantidades de água, entre outros.

Biossíntese

Todos os aminoácidos derivam de intermediários glicolíticos, do ciclo Krebs ou da rota de fosfato de pentose. O glutamato é especificamente.

A rota biossintética deste aminoácido é bastante simples e seus passos estão em quase todos os organismos vivos.

Metabolismo de glutamato e nitrogênio

No metabolismo do nitrogênio, é através do glutamato e da glutamina que o amônio é incorporado às diferentes biomoléculas do corpo e, através de reações de transaminação, o glutamato fornece os grupos amino da maioria dos aminoácidos.

Assim, essa rota implica a assimilação de íons de amônio a moléculas de glutamato, que ocorrem em duas reações.

A primeira etapa da rota é catalisada por uma enzima conhecida como glutamina sintetase, que está presente em praticamente todos os organismos e participa da redução de glutamato e amônio para produzir glutamina.

Nas bactérias e plantas, por outro lado, o glutamato é produzido a partir de glutamina por enzima conhecida como glutamato sintase.

Nos animais, isso é produzido a partir da transaminação de α-zetoglutarato, que ocorre durante o catabolismo de aminoácidos. Sua principal função em mamíferos é converter amônio livre tóxico em glutamina, que é transportado por sangue.

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Na reação catalisada pela enzima glutamato sintase, o α-cetoglutarato passa por um processo de aminação redutiva, onde a glutamina participa como doador do grupo de nitrogênio.

Embora ocorra em muito menos proporção, em animais, o glutamato também é produzido pela reação de uma única etapa entre α-zotoglutarato e amônio (NH4), que é catalisado pela enzima L-glutamato desidrogenase, virtualmente ubíqua em todos os organismos vivos.

Esta enzima está associada à matriz mitocondrial e à reação que os catalisos podem ser escritos mais ou menos da seguinte maneira, onde o NADPH trabalha no fornecimento de poder de redução:

α-cetoglutarato + NH4 + NADPH → L-Glutamato + NADP ( +) + Água

Metabolismo e degradação

O ácido glutâmico é usado pelas células do corpo para servir a propósitos diferentes, entre os quais a síntese de proteínas, o metabolismo energético, a fixação de amônio ou a neurotransmissão se destacam.

O glutamato retirado do meio extracelular em alguns tipos de células nervosas pode ser "reciclado" quando é transformado em glutamina, que é liberado para fluidos extracelulares e tomado pelos neurônios a serem transformados novamente em glutamato, que é conhecido como ciclo Glutamina-glutamato.

Uma vez ingerido com alimentos dietéticos, a absorção intestinal do ácido glutâmico geralmente termina em sua transformação em outros aminoácidos, como a alanina, um processo mediado pelas células da mucosa intestinal, que também a usa como fonte de energia.

O fígado, por outro lado, é responsável por se tornar glicose e lactato, da qual a energia química está principalmente em forma de ATP.

A existência de várias enzimas metabolizadoras de glutamato em diferentes organismos foi relatada, esse é o caso de glutamato desidrogênico, liasases e glutaminases de glutamato-amônio e muitas delas foram envolvidas com a doença de Alzheimer.

Alimentos ricos em ácido glutâmico

O ácido glutâmico está presente na maioria dos alimentos consumidos pelo homem e alguns autores afirmam que, para um ser humano de 70 kg, a ingestão diária de ácido glutâmico derivado da dieta é de cerca de 28 g.

Entre os alimentos mais ricos deste aminoácido estão os de origem animal, onde as carnes (bovina, porco, ovelha etc.), Ovos, laticínios e peixe. Os alimentos de origem vegetal ricos em glutamato são sementes, grãos, aspargos e outros.

Além dos diferentes tipos de alimentos naturalmente ricos nesse aminoácido, um derivado dele, o sal monossódico de glutamato é usado como aditivo para melhorar ou aumentar o sabor de vários pratos e alimentos processados ​​industrialmente.

Benefícios da sua ingestão

O glutamato adicionado a diferentes preparações culinárias ajuda.

Ensaios clínicos mostraram que a ingestão de ácido glutâmico tem aplicações em potencial no tratamento de "distúrbios" ou patologias orais relacionadas ao sabor e "hipoalivação" (baixa produção de saliva) de produção).

Da mesma forma, o ácido glutâmico (glutamato) é um nutriente de grande importância para a manutenção da atividade celular normal na mucosa intestinal.

Foi demonstrado que o suprimento desse aminoácido a ratos submetidos a tratamentos quimioterapêuticos aumenta as características imunológicas do intestino, além de manter e aprimorar a atividade e as funções da mucosa intestinal.

No Japão, por outro lado, dietas médicas foram projetadas com base em alimentos ricos em ácido glutâmico para pacientes sofrem abdominais.

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Este aminoácido também é usado para induzir apetite em pacientes idosos com gastrite crônica que normalmente são inadequados.

Finalmente, estudos relacionados ao suprimento oral de ácido glutâmico e arginina sugerem que estes estão envolvidos na regulação positiva de genes relacionados à adipogênese no tecido muscular e na lipólise nos tecidos adiposos.

Distúrbios de deficiência

Como o ácido glutâmico serve como precursor na síntese de vários tipos de moléculas, como aminoácidos e outros neurotransmissores, defeitos genéticos associados à expressão de enzimas relacionadas à sua biossíntese e reciclagem podem ter consequências para a saúde do corpo do animal.

Por exemplo, a enzima de ácido glutâmico discarboxilase é responsável pela conversão de glutamato em ácido gama aminobutírico (GABA) um neurotransmissor essencial para reações nervosas inibitórias.

Portanto, o equilíbrio entre o ácido glutâmico e o GABA é da maior importância para manter o controle da excitabilidade cortical, uma vez que o glutamato funciona principalmente em sinapses de nervos excitativos.

Por sua vez, como o glutamato está envolvido em uma série de funções cerebrais, como aprendizado e memória, sua deficiência pode causar defeitos nessas classes de processos cognitivos que o exigem como neurotransmissor.

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