Acido glutammico | |
L o S (+) acido - glutammico ( biologica enantiomero ) D o R (-) Acido - glutammico |
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Identificazione | |
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Nome IUPAC | Acido 2-amminopentandioico |
Sinonimi |
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N o CAS |
(D) oR(-) (L) oS(+) |
(racemico)
N o ECHA | 100.009.567 |
N o CE | 200-293-7 |
Codice ATC | A09 |
PubChem | 33032 |
ChEBI | 18237 |
N o E | E620 |
FEMA | 3285 |
SORRISI |
OC (= O) CCC (N) C (= O) O , |
InChI |
InChI: InChI = 1 / C5H9NO4 / c6-3 (5 (9) 10) 1-2-4 (7) 8 / h3H, 1-2.6H2, (H, 7.8) (H, 9, 10) InChIKey : WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYAD Std. InChI: InChI = 1S / C5H9NO4 / c6-3 (5 (9) 10) 1-2-4 (7) 8 / h3H, 1-2.6H2, (H, 7.8) (H, 9, 10) Std . InChIKey: WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N |
Proprietà chimiche | |
Formula bruta |
C 5 H 9 N O 4 [Isomeri] |
Massa molare | 147,1293 ± 0,006 g / mol C 40,82%, H 6,17%, N 9,52%, O 43,5%, |
pKa | 2.19 4.25 9.67 |
Proprietà fisiche | |
T ° fusione | Da 247 ° C a 249 ° C |
Solubilità | Scarsamente solubile in etanolo |
Massa volumica | 1.538 |
Proprietà biochimiche | |
Codoni | GAA, GAG |
pH isoelettrico | 3.22 |
Amminoacido essenziale | Secondo il caso |
Presenza nei vertebrati | 5,8% |
Precauzioni | |
WHMIS | |
Prodotto non controllatoQuesto prodotto non è controllato secondo i criteri di classificazione WHMIS. |
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Unità di SI e STP se non diversamente specificato. | |
L' acido glutammico (Abbreviazioni IUPAC - IUBMB : Glu e E ) o glutammato forma anionica di acido glutammico è un acido α-amminoacido cui enantiomero L è uno dei 22 amminoacidi proteinogenici , codificato sulle RNA messaggeri di codoni GAA e GAG. È caratterizzato dalla presenza di un gruppo carbossilico -COOH all'estremità della sua catena laterale , che lo rende un residuo acido caricato negativamente nelle proteine . Il suo raggio di van der Waals è 2,109 Å . Non è essenziale per l' uomo , ma in alcuni casi può essere prodotto in quantità insufficienti dall'organismo, richiedendo un apporto alimentare .
L'acido glutammico svolge un ruolo fondamentale per la propria funzione cellulare, ma non è considerato un nutriente essenziale nell'uomo perché l'organismo può ricavarlo da composti più semplici, come per transaminazione dell'α-chetoglutarato, prodotto intermedio dell'ossidazione degli zuccheri semplici nel mitocondri ( ciclo di Krebs ).
Il glutammato, la forma ionizzata dell'acido glutammico, è il più importante neurotrasmettitore eccitatorio del sistema nervoso centrale . La sua azione è controbilanciata dagli effetti inibitori del GABA, di cui è anche il principale precursore.
Utilizzato come esaltatore di sapidità perché responsabile del gusto dell'umami nella sua forma di sale sodico ( glutammato monosodico o glutammato monosodico), non è generalmente considerato tossico. Infatti, non supera la barriera emato-encefalica perché è troppo idrofila. Il glutammato in alte concentrazioni e nell'uso cronico presenta una tossicità ben documentata, nonostante i risultati contrastanti. Il suo uso cronico è accusato di provocare effetti neurotossici e danni renali a concentrazioni eccessive, senza che questi elementi siano perfettamente chiariti.
Quando l'equilibrio è sconvolto e la concentrazione di glutammato raggiunge un livello eccessivo nella fessura sinaptica , o quando rimane troppo a lungo in questa fessura sinaptica, può iperstimolare i neuroni e causarne la morte.
L'acido glutammico non è solo uno degli elementi costitutivi utilizzati per la biosintesi delle proteine , è anche il neurotrasmettitore eccitatorio più comune nel sistema nervoso centrale (cervello + midollo spinale) e un precursore del GABA nei neuroni GABAergici. Sarebbe il mediatore di quasi il 50% dei neuroni centrali. È il principale neurotrasmettitore eccitatorio dei neuroni piramidali , neuroni di proiezione che si trovano nelle connessioni corticostriatali e corticotalamiche.
Il glutammato attiva i recettori ionotropici AMPA , NMDA e kainato KAR, nonché i recettori metabotropici . L'acido glutammico stesso non attraversa male la barriera ematoencefalica , a meno che non sia stato trasformato in L- glutammina che può essere utilizzata dal cervello come combustibile cellulare e per la sintesi proteica, o per la costituzione di scorte presinaptiche di glutammato.
Il glutammato si forma nei mitocondri dei neuroni in due modi: o per transaminazione dell'alfa-chetoglutarato (un metabolita del ciclo mitocondriale di Krebs ), o per deaminazione ossidativa della glutammina da parte dell'enzima glutaminasi. Viene quindi immagazzinato nelle vescicole dei neuroni glutaminergici.
Quando un potenziale d'azione arriva alla fine dell'assone , le vescicole rilasciano esociticamente il loro glutammato nella fessura sinaptica.
Il glutammato si lega quindi a vari recettori postsinaptici. I canali recettori, NMDA, AMPA e KAR (o recettori ionotropici) lasciano entrare i cationi (Na + , K + , Ca 2+ ). L'ingresso di cariche positive attiva canali del sodio voltaggio-dipendenti che avviano la scarica di un potenziale d'azione.
I recettori accoppiati alle proteine G , mglu1 a mglu8 (o recettori metabotropici) indirettamente canali ionici attivarli mediante una cascata di reazioni che coinvolgono le proteine G . L'intervento di questi numerosi intermediari rallenta il trattamento delle informazioni ma consente molteplici attivazioni.
Nella fessura sinaptica, il glutammato non viene metabolizzato. Le molecole che non vengono catturate dai recettori postsinaptici vengono quindi catturate principalmente dalle cellule gliali vicine e metabolizzate in glutammina :
Glutammato + ATP + NH 3 → Glutammina + ADP + fosfato
La glutammina viene quindi esportata nell'ambiente extracellulare dove verrà catturata dai neuroni glutaminergici. Questo riciclaggio bicellulare è chiamato ciclo glutammato-glutammina .
Questi canali recettori sono costituiti dall'associazione di diverse subunità, generalmente sotto forma di tetrameri. Queste subunità sono proteine transmembrana codificate dai geni riportati nella tabella sottostante. Questa diversità sarebbe ulteriormente aumentata dalla giunzione alternativa di diverse subunità.
Famiglia ricevente | Sottounità | Scomodo | Cromosoma (umano) |
---|---|---|---|
NMDA | NR1 | GRIN1 | 9q34.3 |
NR2A | GRIN2A | 16p13.2 | |
NR2B | GRIN2B | 12p12 | |
NR2C | GRIN2C | 17q24-q25 | |
NR2D | GRIN2D | 19q13.1qter | |
NR3A | GRIN3A | 9q31.1 | |
NR3B | GRIN3B | 19p13.3 | |
AMPA | GluR 1 | GRIA1 | 5q33 |
GluR 2 | GRIA2 | 4q32-33 | |
GluR 3 | GRIA3 | Xq25-26 | |
GluR 4 | GRIA4 | 11q22-23 | |
KAR | GluR 5 | GRIK1 | 21q21.1-22.1 |
GluR 6 | GRIK2 | 6q16.3-q21 | |
GluR 7 | GRIK3 | 1p34-p33 | |
KA-1 | GRIK4 | 11q22.3 | |
KA-2 | GRIK5 | 19q13.2 |
Le subunità del recettore ionotropico del glutammato hanno tutte un C-terminale intracellulare e 3 eliche transmembrana.
I recettori NMDA sono tetrameri, formati da due subunità NR1 e due subunità NR2 (NR2A, NR2B, NR2C o NR2D). Le subunità NR1 sono obbligatorie, mentre le subunità NR2 specificano le proprietà elettrofisiologiche dei recettori NMDA, come la loro sensibilità al glutammato, la loro permeabilità al calcio, l'inibizione del magnesio. Le subunità NR3 A e B hanno un effetto inibitorio sull'attività del recettore.
L'L-glutammato si lega all'estremità N delle subunità NR2A e NR2B del recettore NMDA . Per attivarlo, la glicina deve anche legarsi a NR1. È un coagonista del glutammato. Il legame del glutammato al dominio extracellulare provoca un cambiamento nella conformazione delle subunità e l'apertura del poro gradualmente.
Diverse molecole sono anche in grado di modulare l'attività dei recettori NMDA. Questo è il caso degli ioni magnesio Mg 2+ che si legano ai siti situati nel canale ionico e li ostruiscono. La depolarizzazione della membrana, indotta dall'attivazione dei recettori AMPA , consente di rimuovere questi ioni e di rimuovere il blocco.
I recettori NMDA sono ampiamente distribuiti in tutto il sistema nervoso, solitamente collocati con i recettori AMPA. Sono molto numerosi nel proencefalo con un'alta densità nella regione CA1 dell'ippocampo .
La stimolazione dei recettori postsinaptici genera potenziali eccitatori postsinaptici . È accompagnato dall'ingresso di calcio che provoca la stimolazione della proteina chinasi attivata dalla coppia calcio-calmodulina, CAM-chinasi 2 , coinvolta nel fenomeno del potenziamento a lungo termine ( potenziamento a lungo termine LTP ). Questo fenomeno di LTP è alla base dei processi di apprendimento e memorizzazione .
Un ingresso eccessivo di calcio per iperstimolazione dei recettori NMDA può indurre la morte neuronale per apoptosi che sarebbe coinvolta nella neurodegenerazione osservata nel morbo di Parkinson , nel morbo di Alzheimer e negli ictus ischemici.
L'attivazione dei recettori AMPA innesca l'apertura di un canale permeabile al potassio e al sodio. Pertanto, il potassio uscirà dalla cellula mentre il sodio entrerà in essa. In alcuni casi, c'è un'aggiunta di calcio, a seconda della struttura di AMPA (più in particolare sulla presenza o meno di una subunità GluR2 modificata). Pertanto, consentirà la depolarizzazione della membrana del neurone bersaglio del glutammato.
I recettori kainato KAR sono generalmente localizzati sulle sinapsi presinaptiche e glutamatergiche o GABAergiche. Si trova principalmente nell'ippocampo e negli strati infragranulari della corteccia cerebrale. I recettori presinaptici KAR sono inibitori per attivazione delle proteine G trimeriche Gi e Gq che diminuiscono l'esocitosi del glutammato o GABA. Esistono anche recettori KAR eccitatori postsinaptici.
I recettori metabotropici glutammato sono sotto forma di omodimeri legati da ponti disolfuro .
Questi recettori mglu si trovano sui neuroni del sistema nervoso centrale e sulle cellule gliali .
I recettori postsinaptici mglu1 e mglu5 partecipano al fenomeno del potenziamento a lungo termine . Gli Mglu1 sono abbondanti nell'ippocampo e nel talamo . Mglu5 si trovano nella corteccia, nello striato ventrale e in parti dell'ippocampo, delle tonsille cerebrali e del talamo. Questi due recettori sono accoppiati alle proteine Gq e alle fosfolipasi C, quest'ultima catalizza la formazione di diacilglicerolo (DAG) e inositolo trifosfato (IP3). DAG è una proteina chinasi C attivatore . L'IP3 si lega al suo recettore situato sul reticolo endoplasmatico e consente il rilascio di calcio dal reticolo al citoplasma .
Il recettore mglu6, presente anche a livello postsinaptico , produce una lenta depolarizzazione .
I recettori mglu2, 3, 4, 7 e 8 sono presinaptici e causano un ridotto rilascio di glutammato.
Si ritiene che il glutammato svolga un ruolo nelle funzioni di apprendimento e memorizzazione del cervello . È davvero un neurotrasmettitore di grande importanza. Uno squilibrio nel suo funzionamento, soprattutto nel contesto dell'intossicazione ( ketamina , LSD ), rischia di provocare effetti patologici come quelli riscontrati nella sclerosi laterale amiotrofica , morbo di Alzheimer , linfatismo .
La fenciclidina psicotropa (meglio conosciuta come PCP o polvere d'angelo ) è un inibitore non competitivo del glutammato per il recettore NMDA stabilizzando i canali ionici di questi recettori allo stato aperto. Provoca comportamenti simili alla schizofrenia . D'altra parte, dosi di ketamina , un antagonista del recettore NMDA, inferiori a quelle utilizzate in anestesiologia, provocano effetti dissociativi e allucinazioni .
L'azione dei glutammati è molto difficile da studiare a causa della sua natura effimera. Un team della Stanford University ha sviluppato un nanorilevatore di proteine per osservare l'uscita neuronale del glutammato mediante fluorescenza / luminescenza .
Questo rilevatore, una proteina , ha una coppia di lobi articolati attorno a un cardine, come la trappola della pianta carnivora Dionaea acchiappamosche . Quando il glutammato si lega alle proteine, i lobi si chiudono. Due proteine fluorescenti , estratte da una medusa , sono attaccate al rilevatore. Uno di loro emette una luminescenza blu che eccita il secondo che a sua volta emette una luminescenza gialla. Quando i lobi si chiudono sul glutammato, la proteina blu si allontana dal giallo diminuendo l'intensità della luminescenza. Questa diminuzione segnala che il glutammato ha lasciato il neurone . Per il momento questo rilevatore può essere posizionato solo sulla superficie della cellula : può quindi indicare solo la presenza di glutammato all'esterno della cellula.
Possiamo indurre dall'ultravioletto il rilascio di una forma specifica di glutammato (glutammato in gabbia, "glutammato in gabbia", dopo la stimolazione UV, il glutammato è attivo, "glutammato non in gabbia") in una posizione scelta di uno o più neuroni. Questo metodo di fotostimolazione si è dimostrato molto efficace nella mappatura delle connessioni interneuronali.
Il glutammato monosodico viene utilizzato negli esperimenti per indurre l' obesità nei ratti con obiettivi sperimentali come determinare i meccanismi dell'obesità.
In concentrazioni eccessive nel cervello, il glutammato innesca un processo noto come eccitotossicità , deleterio, anche fatale, per i neuroni, in particolare in caso di attivazione dei recettori NMDA .
La sua tossicità può essere collegata a:
Queste teorie si basano sull'osservazione post mortem della neurodegenerazione in pazienti noti con epilessia .
Il glutammato è stato implicato nelle crisi epilettiche , vista la depolarizzazione fulminea (una seconda ) che provoca in vitro mediante microiniezione intraneuronale, che riproduce il fenomeno di depolarizzazione shift parossistica della depolarizzazione osservata su EEG durante una crisi in vivo.
Un meccanismo suggerito è l'abbassamento del potenziale di riposo della membrana a livello del fuoco epilettico, che provocherebbe l'apertura di canali dipendenti dalla tensione, provocando un afflusso di glutammato che manterrebbe la depolarizzazione.
L'acido glutammico è un amminoacido molto comune, presente in molte proteine vegetali e animali. È anche l'amminoacido più abbondante nella dieta umana. Il suo sapore specifico è rilevabile solo se è presente allo stato libero. Questo sapore, diverso da dolce, salato, acido e amaro, fu riconosciuto per la prima volta nel 1908 dallo scienziato giapponese Kikunae Ikeda, che lo chiamò umami ( gustoso ).
Come componente delle proteine, il glutammato rimane insapore, ma può esprimere tutto il suo sapore essendo rilasciato dall'idrolisi delle proteine durante i processi di fermentazione , invecchiamento, maturazione o cottura dei prodotti alimentari.
L'acido glutammico libero è naturalmente abbondante in formaggi come il parmigiano , la salsa di soia o i pomodori. È lui che gioca un ruolo fondamentale nel sapore di formaggi, crostacei e brodi di carne. Ecco le principali misurazioni effettuate da Kumiko Ninomiya (1998):
Glutammato libero negli alimenti (dopo Ninomiya 1998) | ||
Classe | Derrate alimentari | Glutammato libero (mg / 100 g ) |
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Formaggio | formaggio Parmigiano | 1.680 |
Emmental | 308 | |
Alghe | Fuco | 1.608 |
Wakame ( Undaria ) | 9 | |
Salsa di soia | Cinese | 926 |
giapponese | 782 | |
coreano | 1.264 | |
Impianti | Pomodoro | 246 |
Piselli | 106 | |
Cavolo | 50 | |
Carni | Manzo | 10 |
Pollo | 22 | |
Crostacei | Pettine | 140 |
granchio reale | 72 |
In alcuni alimenti, il glutammato può essere molto abbondante nella sua forma legata ed essere rilasciato in parte durante la preparazione del cibo. Ecco alcune misure più antiche di Giacometti (1979):
Glutammato legato o libero negli alimenti, in mg / 100 g (dopo Giacometti 1979) | |||
Classe | Derrate alimentari | Glutammato legato | Glutammato libero |
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Pesce | Merluzzo | 2 101 | 9 |
Salmone | 2.216 | 36 | |
Impianti | Piselli | 5.583 | 200 |
Pomodori | 238 | 140 | |
Latticini | Latte di mucca | 819 | 2 |
formaggio Parmigiano | 9.847 | 1.200 | |
Carni | Pollo | 3 309 | 44 |
Manzo | 2.846 | 33 |
Con il codice E620, il glutammato è usato come esaltatore di sapidità negli alimenti. Viene aggiunto alle preparazioni alimentari per esaltarne il gusto.
Oltre al glutammato, il Codex Alimentarius ha anche riconosciuto come esaltatori di sapidità i suoi sali di sodio (E621), potassio (E622), calcio (E623), ammonio (E624) e magnesio (E625):
n o | Descrizione |
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E620 | Acido glutammico |
E621 | Glutammato monosodico , MSG |
E622 | Glutammato monopotassico |
E623 | Diglutammato di calcio |
E624 | Glutammato di ammonio |
E625 | Diglutammato di magnesio |
Il glutammato monosodico (MSG), sale sodico dell'acido glutammico, conferisce un sapore simile a quello di questo amminoacido con il vantaggio di contenere tre volte meno sodio del sale da cucina .
Il glutammato (o suoi sali) è spesso presente nei piatti pronti (zuppe, salse, patatine, piatti pronti). È anche comunemente usato nella cucina asiatica.
Attualmente è frequentemente utilizzato in abbinamento ai sapori negli aperitivi (gusto pancetta, gusto formaggio). Questo aiuta a migliorare il gusto di pancetta, formaggio, ecc. È raro trovare un aperitivo che non lo contenga. Si trova anche in alcune capsule di farmaci, ma non per le sue funzioni gustative. Infine, è il componente principale dei coadiuvanti di cottura (dadi da brodo, basi per sughi, salse, ecc.) Comuni nella distribuzione di massa, alcuni ausiliari "organici" ne contengono molto meno o del tutto assenti.
Studi hanno dimostrato che l'aggiunta di glutammato di sodio (MSG) aumenta l'appetibilità degli alimenti e stimola l'appetito (Belliste 1998, Yamaguchi et al. 2000). Questo effetto è più marcato nei bambini e negli adulti che negli anziani. Assaggiando cibi con diverse concentrazioni di glutammato monosodico, si osserva che alcuni non sono migliorati (come i prodotti dolci) e che gli altri hanno una concentrazione preferita ottimale. Questa concentrazione ottimale varia da un individuo all'altro. Secondo gli studi di F. Bellisle, la concentrazione preferita di europei (che è compresa tra lo 0,6 e l'1,2%), tende ad essere superiore a quella degli asiatici. In generale, il condimento al glutammato funziona bene con prodotti salati e acidi. La dose da aggiungere, raccomandata da Jinap e Hajeb, va da 0,5 a 4 g per 500 g di cibo, che è molto piccola (0,1-0,8%), poiché un eccesso rovina rapidamente il gusto.
L'aggiunta di glutammato monosodico ad un alimento, migliorandone il gusto, non rischia di indurne un consumo eccessivo, portando eventualmente ad un aumento di peso? Questa ipotesi è stata testata in un gruppo di persone anziane (84 anni in media) che vivono in case specializzate per un anno. L'aggiunta di glutammato monosodico agli alimenti di valore nutritivo (zuppe, verdure, cibi ricchi di amido) ha portato ad un aumento del loro consumo. Ma la dimensione totale dell'assunzione di cibo non è cambiata, poiché l'aumento del consumo di prodotti aromatizzati al glutammato è stato compensato dalla diminuzione dell'assunzione di cibi serviti in seguito, come i dessert dolci. La stessa osservazione è stata fatta con pazienti diabetici ospedalizzati. Anche in questo caso, i pazienti hanno consumato spontaneamente più prodotti consigliati conditi con glutammato e meno altri prodotti, che non hanno modificato l'apporto energetico complessivo dei pasti. L'aggiunta di glutammato monosodico consente quindi di riorientare le scelte alimentari.
Sono stati segnalati alcuni casi di intolleranza al glutammato monosodico, ma nessuna ricerca ha stabilito un legame conclusivo tra glutammato monosodico e intolleranze.
In generale, il glutammato monosodico è stato a lungo descritto come responsabile della "sindrome del ristorante cinese" perché la cucina asiatica è molto ricca di glutammato. In caso di reazione, il primo sintomo è un rossore (colorazione rossa intensa e temporanea di viso, collo e busto). Possono anche comparire: occhi iniettati di sangue, mal di testa, sensazione di bruciore che si manifesta nel tronco e si irradia alla periferia, sensazione di oppressione toracica , bruciore alla testa, vampate di calore, nausea e vomito, sensazione di soffocamento, difficoltà a respirare, tendenza ad essere a disagio ...
Questa condizione si verifica da un quarto d'ora a mezz'ora dopo l'ingestione e può durare fino a due ore. La potenza di questa reazione non è necessariamente proporzionale alla dose ingerita, bastano pochi milligrammi. Il suo legame diretto con l'ingestione di glutammato non è scientificamente provato. Circa una persona su 5.000 sarebbe sensibile alla sua ingestione, ma stranamente una su 50.000 nei paesi asiatici.
Uno studio randomizzato, in doppio cieco, controllato con placebo condotto congiuntamente da quattro importanti università americane, pubblicato nel 2000, ed esaminando i potenziali effetti del consumo di glutammato non si è concluso sull'influenza del glutammato sulla "sindrome" dei cinesi. ristorante ".
Molti alimenti utilizzati nella cucina occidentale sono naturalmente ricchi di glutammato libero come il parmigiano ( 1200 mg / 100 g ), il roquefort ( 1280 mg / 100 g ), il pomodoro ( 140 mg / 100 g ), la terra di mele (tra 30 e 100 mg / 100 g ), piselli ( 200 mg / 100 g ) e la maggior parte dei frutti di mare Non sono noti per scatenare i sintomi della sindrome del ristorante cinese. Un pasto in un ristorante cinese può contenere da 10 a 1500 mg di glutammato per 100 g .