אלפא-קטוגלוטרט: מאפיינים, פונקציות ויישומים - כִּימִיָה - 2025

אלפא - ketoglutarate הוא מלח אורגני המופק הניתוק של-ketoglutaric החומצה. זהו תרכובת שיש בה שימוש רפואי, והיא קיימת גם בתאים אוקיארוטיים ופרוקריוטיים, המהווים חלק ממעגל הקרבס (של חומצה לימונית או חומצות טריקרבוקסיליות).

למחזור זה חשיבות ביולוגית רבה, מכיוון שהוא משמש כמתווך בין גליקוליזה לשרשרת ההובלה האלקטרונית, שבתורו קשורה לזרחן חמצוני, תהליך האחראי לייצור המטבולי של ATP.

פורמולה מבנית של אניון אלפא-קטוגלוטרט. יש לאזן בין שני המטענים השליליים שלהם על ידי נוכחות של קטיונים, ומולידים מלח. מקור: NEUROtiker / רשות הרבים

אלפא-קטוגלוטרט מנוהל תוך ורידי, על מנת למנוע פגיעות לב בזמן ניתוחי לב, הקשורים לבעיות בזרימת הדם. הוא משמש גם למניעת התדרדרות שרירים, כתוצאה מניתוח או טראומה.

הוא משמש בייצור תרופות למחלות כליות, הפרעות במעי ובבטן, כמו גם למצבים רבים; עם זאת, הראיות המדעיות לשימושים אלה הן חלשות ומעטות.

מלח זה ממלא תפקידים רבים, כולל יצירת חומצות אמינו, כמו פרולין, גלוטמין וחומצה גלוטמית. זה מתערב גם בתהליכים אימונולוגיים, ובשיפור המבנה ותפקוד מערכת העצם.

נכסים

מראה חיצוני

אבקה לבנה או אבקה צהובה קריסטלית.

מילים נרדפות

α-ketoglutarate, 2-oxoglutlutate ו- 2-ketoglutarate.

שם מועדף על ידי IUPAC: 2-oxo-pentanedioate.

מסה מולארית

144.08 גרם / מול

נוסחה מולקולרית

C ₅ H ₄ O ₅ ^2-

שימו לב שמדובר באניון, שצריך ללוות קטיון לאיזון המטען השלילי שלו; יהיה זה Na ⁺ , K ⁺ , Ca ²⁺ או אחרים.

מסיסות במים

56.5 גרם / ל '

נקודת המסה

113 - 115 מעלות צלזיוס

נקודת רתיחה

זה מתפרק לפני הרתיחה.

מאפיינים

מחזור קרבס

אלפא-קטוגלוטרט הוא תרכובת המהווה חלק ממעגל הקרבס. זה נוצר מפעולה של האנזים isocitrate dehydrogenase על האיזוציטרט עם הדור של NADH ו- CO ₂ . יתר על כן, אלפא-קטוגלוטרט הוא אתר התאגדות למחזור קרבס של חומצה גלוטמית, חומצת אמינו.

חומצה גלוטמית הופכת לאלפא-קטוגלוטרט, וזו דרך להימנע מהידלדלות המרכיבים של מחזור קרבס. המסלולים הממלאים תפקיד זה נקראים אנפלרוטיים. לאחר מכן, המרה של אלפא-קטוגלוטרט מועברת ל- CoA של succinyl.

אלפא-קטוגלוטרט הוא גורם מכריע למהירות מחזור הקרבס והוא מעורב במספר דרכים מטבוליות. זהו גם מקור לאנרגיה לתפקוד התא, בדיוק כפי שקורה בתאי מעיים.

סינתזה של חומצות אמינו

אלפא-קטוגלוטרט מעורב במישרין או בעקיפין ביצירת חומצות אמינו שונות. כאשר הוא נמצא בתזונה, הוא מומר בתאי מעיים (enterocytes) לפרולין ולוצין, בין חומצות אמינו אחרות.

אלפא-קטוגלוטרט הוא מקור לסינתזה של גלוטמין וחומצה גלוטמית (גלוטמט); חומצות אמינו המעוררות סינתזת חלבון. גלוטמט, משדר ניטרלי, המשתחרר מקצות העצבים ברקמת העצם, ובתהליך שילוב אמיני אלפא-קטוגלוטרט, מייצר פרולין.

פרולין היא חומצת אמינו חיונית לסינתזה של קולגן: חלבון סיבי שיש בשפע מאוד בקרב יונקים והוא חלק מהעור, העצמות, הגידים, הסחוס והשיניים.

מצד שני, אלפא-קטוגלוטרט מכוון את ההפכה של הפרולין להידרוקסיפרולין. זה גורם להפיכת הפרוקולגן לקולגן, ולהיווצרות מטריצת העצם.

אלפא-קטוגלוטרט מפעיל פרולידאז, אנזים העוסק במיחזור הפרולין. בנוסף, זה משפיע על רקמת העצם דרך פעולת הגלוטמט והגלוטמין.

חומצות אמינו אלו מפעילות את הסינתזה של חומצות האמינו אורניטין וארגינין, המעוררות הפרשת הורמון גדילה.

הובלת חנקן

אלפא-קטוגלוטרט מעורב בתהליך הובלת וחיסול החנקן המיוצר על ידי תאים. קבוצות האמינו הקיימות בחומצות אמינו מועברות לאלפא-קטוגלוטרט על ידי תהליך טרנסמינציה. קבוצות אמינו אלה מועברות לכבד.

בכבד מתרחש מחזור אוריאה. האחרונים והאמוניום (NH ₄ ⁺ ) הם הצורות העיקריות להפרשת חנקן בשתן. בנוסף, אלפא-קטוגלוטרט ממלא תפקיד חשוב בגמילה מחנקן במוח.

אריכות ימים והתיישנות

אלפא-קטוגלוטרט יפעל על ידי הגדלת תוחלת החיים בתולעת Caenorhabditis elegans, ופועל במיוחד על מתחם ה- TOR (היעד של ראפמיצין). מתחם זה קשור למחלות המגבירות את שכיחותן בשלב הזיקנה של בני האדם.

צורה אחת של TOR, TORC1, מעורבת בהופעת סוכרת, מחלות לב וסרטן בגיל מבוגר. ה- TORC1 זוהה כקשר בין ההשתקה התאית לדור מחלות אלה.

נראה כי אלפא-קטוגלוטרט ממלא תפקיד בעיכוב קומפלקס ה- TOR, כך שהוא ימלא תפקיד חשוב בהגדלת תוחלת החיים אצל בני אדם. עיכוב TORC1 בקרב קשישים מפחית את שכיחות הזיהומים.

תפקוד נוגד חמצון

אלפא-קטוגלוטרט פועל כחומר נוגד חמצון, ומסוגל להגיב עם מי חמצן ליצירת סוכצן, מים ופחמן דו חמצני. בנוסף, הוא מסוגל להגיב עם רכיבים אחרים של מיני חמצן תגוביים (ROS).

מקל על לחץ חמצוני, פועל כמקור אנרגיה ונוגד חמצון בתאי יונקים. זה גם מגביר את יכולת נוגדי החמצון על ידי קידום הסינתזה של גלוטמין.

יישומים

אצל בעלי חיים

אלפא-קטוגלוטרט מועבר לתרנגולי הודו, חזירים וחולדות, וכתוצאה מכך שיפור באיכות העצם, אשר יכול להיגרם כתוצאה מההשפעות החיוביות של ייצור מוגבר של גלוטמט, מכיוון שהוא מתערב בוויסות מטבוליזם העצם.

באופן דומה, סינתזת הקולגן עולה, כתוצאה מהיצע גדול יותר של פרולין. בעלי חיים שטופלו באלפא-קטוגלוטרט מראים עלייה במשקל, באורך, בצפיפות העצם, בתכולת המינרלים בעצמות ובחוזק האלסטי של העצם.

בבני אדם

אלפא-קטוגלוטראט נחשב לסייע בהגברת סינתזת חלבון השרירים בקרב חולים שלאחר הניתוח, כמו גם בשיפור חילוף החומרים של חומצות אמינו בחולי דיאליזה.

רופאים נותנים את זה תוך ורידי לחולים במהלך ניתוח לב כדי למנוע פגיעות לב, וגם כדי למנוע התמוטטות שרירים לאחר הניתוח. התרכובת מסייעת בייצור רקמת שריר וריפוי פצעים.

אלפא-קטוגלוטרט שימש למטרות ומצבים שונים בבני אדם, כמו למשל לסייע במאבק בזיהומים חיידקיים, בעיות בכבד, קטרקט וכדי לשפר את עיבוד החלבון על ידי חולי דיאליזה. זה גם עוזר בשיפור הביצועים הספורטיביים.

הפניות

1. ויקיפדיה. (2020). חומצה אלפא-קטוגלוטרית. התאושש מ: en.wikipedia.org
2. וו, נ, יאנג, מ., גאור, יו., שו, ח., יאו, י., ולי, ד. (2016). אלפא-קטוגלוטרט: פונקציות ויישומים פיזיולוגיים. מולקולות ביולוגיות וטיפולים, 24 (1), 1–8. doi.org/10.4062/biomolther.2015.078
3. המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי. (2020). אלפא-קטוגלוטרט. מאגר PubChem., CID = 164533. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. WebMD LLC. (2019). אלפא-קטוגלוטרט (AKG). התאושש מ: webmd.com
5. שאוג'ואן ליו ואח '. (2018). התפקוד האנטי-חמצוני של אלפא-קטוגלוטרט ויישומיו. doi.org/10.1155/2018/3408467
6. ברברה באר ואח '. (2017). הנדסה מטבולית חוץ גופית לייצור α-קטוגלוטרט. doi.org/10.1016/j.ymben.2017.02.011
7. החברה המלכותית לכימיה. (2020). חומצה α- קטוגלוטאר. התאושש מ: chemspider.com