ALPHA-KETOGLUTARATE: คุณสมบัติฟังก์ชันและการใช้งาน - เคมี - 2025

อัลฟา - ketoglutarateเป็นเกลืออินทรีย์ที่ผลิตจากการแยกตัวออกของกรด ketoglutaric เป็นสารประกอบที่ใช้ในทางการแพทย์และยังมีอยู่ในเซลล์ยูคาริโอตและโปรคาริโอตซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวงจร Krebs (ของกรดซิตริกหรือกรดไตรคาร์บอกซิลิก)

วัฏจักรนี้มีความสำคัญทางชีวภาพอย่างมากเนื่องจากทำหน้าที่เป็นตัวกลางระหว่างไกลโคไลซิสและห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งจะเกี่ยวข้องกับฟอสโฟรีเลชันออกซิเดชั่นซึ่งเป็นกระบวนการที่รับผิดชอบในการผลิตเมตาบอลิซึมของ ATP

สูตรโครงสร้างของไอออนแอลฟาคีโตกลูตาเรต ประจุลบทั้งสองของมันจะต้องสมดุลกันโดยการมีอยู่ของไอออนบวกทำให้เกิดเกลือ ที่มา: NEUROtiker / โดเมนสาธารณะ

Alpha-ketoglutarate ได้รับการฉีดเข้าเส้นเลือดดำเพื่อป้องกันการบาดเจ็บของหัวใจในระหว่างการผ่าตัดหัวใจที่เกี่ยวข้องกับปัญหาการไหลเวียนของเลือด นอกจากนี้ยังใช้เพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของกล้ามเนื้ออันเป็นผลมาจากการผ่าตัดหรือการบาดเจ็บ

ใช้ในการผลิตยาสำหรับโรคไตความผิดปกติของลำไส้และกระเพาะอาหารรวมถึงเงื่อนไขต่างๆ อย่างไรก็ตามหลักฐานทางวิทยาศาสตร์สำหรับการใช้งานเหล่านี้ยังอ่อนแอและไม่เพียงพอ

เกลือนี้ทำหน้าที่หลายอย่างรวมถึงการสร้างกรดอะมิโนเช่นโพรลีนกลูตามีนและกรดกลูตามิก นอกจากนี้ยังแทรกแซงกระบวนการทางภูมิคุ้มกันและในการปรับปรุงโครงสร้างและการทำงานของระบบกระดูก

คุณสมบัติ

การปรากฏ

ผงสีขาวหรือผงสีเหลืองผลึก

ชื่อพ้อง

α-ketoglutarate, 2-oxoglutarate และ 2-ketoglutarate

ชื่อที่ต้องการของ IUPAC: 2-oxo-pentanedioate

มวลโมลาร์

144.08 ก. / โมล

สูตรโมเลกุล

C ₅ H ₄ O ₅ ^2-

สังเกตว่ามันเป็นแอนไอออนซึ่งจะต้องมาพร้อมกับไอออนบวกเพื่อปรับสมดุลของประจุลบ ไม่ว่าจะเป็น Na ⁺ , K ⁺ , Ca ²⁺หรืออื่น ๆ

ความสามารถในการละลายน้ำ

56.5 ก. / ล

จุดหลอมเหลว

113 - 115ºC

จุดเดือด

มันจะสลายตัวก่อนต้ม

คุณสมบัติ

วงจร Krebs

Alpha-ketoglutarate เป็นสารประกอบที่เป็นส่วนหนึ่งของวงจร Krebs มันจะเกิดขึ้นจากการกระทำของเอนไซม์ isocitrate dehydrogenase บน isocitrate พร้อมกับคนยุคของ NADH และ CO ที่2 นอกจากนี้ alpha-ketoglutarate ยังเป็นที่ตั้งของการรวมตัวกันในวัฏจักร Krebs ของกรดกลูตามิกซึ่งเป็นกรดอะมิโน

กรดกลูตามิกจะถูกเปลี่ยนเป็นอัลฟาคีโตกลูตาเรตซึ่งเป็นวิธีการหลีกเลี่ยงการสูญเสียส่วนประกอบของวัฏจักรเครบส์ พา ธ เวย์ที่ตอบสนองฟังก์ชันนี้เรียกว่า anaplerotic ต่อจากนั้น alpha-ketoglutarate จะถูกเปลี่ยนเป็น succinyl CoA

Alpha-ketoglutarate เป็นปัจจัยกำหนดความเร็วของวงจร Krebs และเกี่ยวข้องกับเส้นทางการเผาผลาญหลายอย่าง นอกจากนี้ยังเป็นแหล่งพลังงานสำหรับการทำงานของเซลล์เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นกับเซลล์ในลำไส้

การสังเคราะห์กรดอะมิโน

Alpha-ketoglutarate มีส่วนเกี่ยวข้องโดยตรงหรือโดยอ้อมในการสร้างกรดอะมิโนต่างๆ เมื่ออยู่ในอาหารจะถูกเปลี่ยนในเซลล์ลำไส้ (enterocytes) เป็น proline และ leucine รวมทั้งกรดอะมิโนอื่น ๆ

Alpha-ketoglutarate เป็นแหล่งสำหรับการสังเคราะห์กลูตามีนและกรดกลูตามิก (กลูตาเมต) กรดอะมิโนที่กระตุ้นการสังเคราะห์โปรตีน กลูตาเมตซึ่งเป็นตัวส่งสัญญาณที่เป็นกลางซึ่งปล่อยออกมาจากปลายประสาทในเนื้อเยื่อกระดูกและในกระบวนการรวมเอมีนเข้ากับอัลฟาคีโตกลูตาเรตจะสร้างโพรลีน

Proline เป็นกรดอะมิโนที่สำคัญสำหรับการสังเคราะห์คอลลาเจนซึ่งเป็นโปรตีนเส้นใยที่มีอยู่มากในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและเป็นส่วนหนึ่งของผิวหนังกระดูกเส้นเอ็นกระดูกอ่อนและฟัน

ในทางกลับกันแอลฟาคีโตกลูตาเรตจะนำการเปลี่ยนแปลงของโพรลีนไปเป็นไฮดรอกซีโพรลีน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของโปรคอลลาเจนเป็นคอลลาเจนและการสร้างเมทริกซ์กระดูก

Alpha-ketoglutarate กระตุ้นการทำงานของ prolidase ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการรีไซเคิลโพรลีน นอกจากนี้ยังมีผลต่อเนื้อเยื่อกระดูกผ่านการทำงานของกลูตาเมตและกลูตามีน

กรดอะมิโนเหล่านี้กระตุ้นการสังเคราะห์กรดอะมิโนออร์นิทีนและอาร์จินีนซึ่งกระตุ้นการหลั่งโกรทฮอร์โมน

การขนส่งไนโตรเจน

Alpha-ketoglutarate มีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการขนส่งและกำจัดไนโตรเจนที่ผลิตโดยเซลล์ กลุ่มอะมิโนที่มีอยู่ในกรดอะมิโนจะถูกถ่ายโอนไปยังอัลฟาคีโตกลูตาเรตโดยกระบวนการทรานสปน กลุ่มอะมิโนเหล่านี้จะถูกถ่ายโอนไปยังตับ

ในตับจะเกิดวัฏจักรของยูเรีย หลังและแอมโมเนียม (NH ₄ ⁺ ) เป็นรูปแบบหลักในการขับไนโตรเจนออกทางปัสสาวะ นอกจากนี้อัลฟา - คีโตกลูตาเรตยังมีบทบาทสำคัญในการล้างพิษไนโตรเจนในสมอง

อายุยืนยาวและแก่ก่อนวัย

Alpha-ketoglutarate จะออกฤทธิ์โดยการเพิ่มอายุขัยในหนอน Caenorhabditis elegans โดยทำหน้าที่เฉพาะกับ TOR (เป้าหมายของ rapamycin) ที่ซับซ้อน ความซับซ้อนนี้เกี่ยวข้องกับโรคที่เพิ่มอุบัติการณ์ในช่วงวัยชราของมนุษย์

TOR รูปแบบหนึ่งคือ TORC1 มีส่วนเกี่ยวข้องกับการเกิดโรคเบาหวานโรคหัวใจและมะเร็งในวัยชรา TORC1 ถูกระบุว่าเป็นความสัมพันธ์ระหว่างการชราภาพของเซลล์และการก่อตัวของโรคเหล่านี้

Alpha-ketoglutarate ดูเหมือนจะมีบทบาทในการยับยั้ง TOR complex ดังนั้นจึงมีบทบาทสำคัญในการเพิ่มอายุขัยในมนุษย์ การยับยั้ง TORC1 ในผู้สูงอายุช่วยลดอุบัติการณ์ของการติดเชื้อ

ฟังก์ชั่นต้านอนุมูลอิสระ

Alpha-ketoglutarate ทำหน้าที่เป็นสารต้านอนุมูลอิสระซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เพื่อสร้าง succinate น้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ นอกจากนี้ยังสามารถทำปฏิกิริยากับส่วนประกอบอื่น ๆ ของสายพันธุ์ออกซิเจนปฏิกิริยา (ROS)

บรรเทาความเครียดจากการเกิดออกซิเดชันทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานและสารต้านอนุมูลอิสระในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม นอกจากนี้ยังเพิ่มความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระโดยการส่งเสริมการสังเคราะห์กลูตามีน

การประยุกต์ใช้งาน

ในสัตว์

Alpha-ketoglutarate ถูกส่งไปยังไก่งวงสุกรและหนูซึ่งส่งผลให้คุณภาพของกระดูกดีขึ้นซึ่งอาจเกิดจากผลดีของการผลิตกลูตาเมตที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากมันเข้าไปขัดขวางการควบคุมการเผาผลาญของกระดูก

ในทำนองเดียวกันการสังเคราะห์คอลลาเจนจะเพิ่มขึ้นอันเป็นผลมาจากการมีโปรลีนมากขึ้น สัตว์ที่ได้รับการรักษาด้วย alpha-ketoglutarate จะมีน้ำหนักความยาวความหนาแน่นของกระดูกปริมาณแร่กระดูกและความแข็งแรงของกระดูกยืดหยุ่นเพิ่มขึ้น

ในมนุษย์

Alpha-ketoglutarate ช่วยเพิ่มการสังเคราะห์โปรตีนในกล้ามเนื้อในผู้ป่วยหลังผ่าตัดรวมทั้งปรับปรุงการเผาผลาญกรดอะมิโนในผู้ป่วยล้างไต

แพทย์ให้ทางหลอดเลือดดำแก่ผู้ป่วยในระหว่างการผ่าตัดหัวใจเพื่อป้องกันการบาดเจ็บของหัวใจและเพื่อป้องกันการสลายตัวของกล้ามเนื้อหลังการผ่าตัด สารประกอบนี้ช่วยในการผลิตเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อและรักษาบาดแผล

Alpha-ketoglutarate ถูกนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์และเงื่อนไขที่แตกต่างกันในมนุษย์เช่นเพื่อช่วยต่อสู้กับการติดเชื้อแบคทีเรียปัญหาเกี่ยวกับตับต้อกระจกและเพื่อปรับปรุงกระบวนการผลิตโปรตีนโดยผู้ป่วยล้างไต นอกจากนี้ยังช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการกีฬา

อ้างอิง

1. วิกิพีเดีย (2020) กรด alpha-Ketoglutaric สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
2. Wu, N. , Yang, M. , Gaur, U. , Xu, H. , Yao, Y. , & Li, D. (2016). Alpha-Ketoglutarate: ฟังก์ชั่นและการใช้งานทางสรีรวิทยา ชีวโมเลกุลและการบำบัด, 24 (1), 1–8 doi.org/10.4062/biomolther.2015.078
3. ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (2020) Alpha-ketoglutarate ฐานข้อมูล PubChem, CID = 164533 สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. WebMD LLC. (2019) อัลฟาคีโตกลูตาเรท (AKG) สืบค้นจาก: webmd.com
5. Shaojuan Liu และคณะ (2018) ฟังก์ชันต้านอนุมูลอิสระของ Alpha-Ketoglutarate และการใช้งาน doi.org/10.1155/2018/3408467
6. บาร์บาร่าเบียร์และคณะ (2017) วิศวกรรมการเผาผลาญในหลอดทดลองสำหรับการผลิตα-ketoglutarate doi.org/10.1016/j.ymben.2017.02.011
7. ราชสมาคมเคมี. (2020) กรดα-Ketoglutaric สืบค้นจาก: chemspider.com