Metabolismusedit
Glutamat ist eine Schlüsselverbindung im Zellstoffwechsel. Beim Menschen werden diätetische Proteine durch Verdauung in Aminosäuren zerlegt, die als metabolischer Brennstoff für andere funktionelle Rollen im Körper dienen. Ein Schlüsselprozess beim Aminosäureabbau ist die Transaminierung, bei der die Aminogruppe einer Aminosäure auf ein α-Ketoazid übertragen wird, das typischerweise durch eine Transaminase katalysiert wird., Die Reaktion kann als solche verallgemeinert werden:
R1-Aminosäure + R2-α-Ketosäure ⇌ R1-α-Ketosäure + R2-Aminosäure
Eine sehr häufige α-Ketosäure ist α-Ketoglutarat, ein Zwischenprodukt im Zitronensäurezyklus. Transaminierung von α-Ketoglutarat gibt Glutamat. Das resultierende α-Ketoazid-Produkt ist oft auch ein nützliches Produkt, das als Brennstoff oder als Substrat für weitere Stoffwechselprozesse beitragen kann., Beispiele sind:
Alanin + α-Ketoglutarat ⇌ Pyruvat + Glutamataspartat + α-Ketoglutarat ⇌ Oxaloacetat + Glutamat
Sowohl Pyruvat als auch Oxaloacetat sind Schlüsselkomponenten des Zellstoffwechsels und tragen als Substrate oder Zwischenprodukte zu grundlegenden Prozessen wie Glykolyse, Glukoneogenese und Zitronensäurekreislauf bei.
Glutamat spielt auch eine wichtige Rolle bei der Entsorgung von überschüssigem oder Abfallstickstoff im Körper., Glutamat wird wie folgt einer Desaminierung unterzogen, einer oxidativen Reaktion, die durch Glutamatdehydrogenase katalysiert wird:
Glutamat + H2O + NADP+ → α-Ketoglutarat + NADPH + NH3 + H+
Ammoniak (als Ammonium) wird dann überwiegend als Harnstoff ausgeschieden, der in der Leber synthetisiert wird. Die Transaminierung kann somit mit der Desaminierung in Verbindung gebracht werden, wodurch Stickstoff aus den Amingruppen von Aminosäuren über Glutamat als Zwischenprodukt entfernt und schließlich in Form von Harnstoff aus dem Körper ausgeschieden werden kann.,
Glutamat ist auch ein Neurotransmitter (siehe unten), der es zu einem der am häufigsten vorkommenden Moleküle im Gehirn macht. Bösartige Hirntumoren, die als Gliom oder Glioblastom bekannt sind, nutzen dieses Phänomen aus, indem sie Glutamat als Energiequelle verwenden, insbesondere wenn diese Tumoren aufgrund von Mutationen im Gen IDH1 stärker von Glutamat abhängig werden.
NeurotransmitterEdit
Glutamat ist der häufigste erregende Neurotransmitter im Nervensystem der Wirbeltiere., Bei chemischen Synapsen wird Glutamat in Vesikeln gespeichert. Nervenimpulse lösen die Freisetzung von Glutamat aus der präsynaptischen Zelle aus. Glutamat wirkt auf ionotrope und metabotrope (G-Protein gekoppelte) Rezeptoren. In der gegnerischen postsynaptischen Zelle binden Glutamatrezeptoren, wie der NMDA-Rezeptor oder der AMPA-Rezeptor, Glutamat und werden aktiviert. Aufgrund seiner Rolle bei der synaptischen Plastizität ist Glutamat an kognitiven Funktionen wie Lernen und Gedächtnis im Gehirn beteiligt., Die als Langzeitpotenzierung bekannte Form der Plastizität findet bei glutamatergen Synapsen im Hippocampus, Neocortex und anderen Teilen des Gehirns statt. Glutamat wirkt nicht nur als Punkt-zu-Punkt-Transmitter, sondern auch durch Spill-Over-synaptisches Übersprechen zwischen Synapsen, bei denen die Summierung von Glutamat, das aus einer benachbarten Synapse freigesetzt wird, eine extrasynaptische Signal – /Volumenübertragung erzeugt. Darüber hinaus spielt Glutamat eine wichtige Rolle bei der Regulation von Wachstumskegeln und Synaptogenese während der Gehirnentwicklung, wie ursprünglich von Mark Mattson beschrieben.,
Brain nonsynaptic glutamatergic signaling circuitsEdit
Extracellular glutamate in Drosophila brains has been found to regulate postsynaptic glutamate receptor clustering, via a process involving receptor desensitization. A gene expressed in glial cells actively transports glutamate into the extracellular space, while, in the nucleus accumbens-stimulating group II metabotropic glutamate receptors, this gene was found to reduce extracellular glutamate levels., Dies erhöht die Möglichkeit, dass dieses extrazelluläre Glutamat als Teil eines größeren homöostatischen Systems eine „endokrine“ Rolle spielt.
GABA-Vorläufer:
Glutamat dient auch als Vorläufer für die Synthese der inhibitorischen Gamma-Aminobuttersäure (GABA) in GABA-ergischen Neuronen. Diese Reaktion wird durch Glutamatdecarboxylase (GAD) katalysiert, die im Kleinhirn und in der Bauchspeicheldrüse am häufigsten vorkommt.,
Das Steifheitssyndrom ist eine neurologische Störung, die durch Anti-GAD-Antikörper verursacht wird und zu einer Abnahme der GABA-Synthese und damit zu einer Beeinträchtigung der motorischen Funktion wie Muskelsteifheit und Krämpfen führt. Da die Bauchspeicheldrüse reichlich GAD hat, tritt eine direkte immunologische Zerstörung in der Bauchspeicheldrüse auf und die Patienten haben Diabetes mellitus.
Geschmacksverstärkeredit
Glutaminsäure, die ein Bestandteil von Protein ist, ist in proteinhaltigen Lebensmitteln enthalten, kann jedoch nur schmecken, wenn sie in ungebundener Form vorliegt., Signifikante Mengen an freier Glutaminsäure sind in einer Vielzahl von Lebensmitteln enthalten, einschließlich Käse und Sojasauce, und Glutaminsäure ist für Umami verantwortlich, einen der fünf Grundgeschmäcker des menschlichen Geschmackssinns. Glutaminsäure wird oft als Lebensmittelzusatzstoff und Geschmacksverstärker in Form seines Natriumsalzes, bekannt als Mononatriumglutamat (MSG), verwendet.
Nährstoffedit
Alle Fleisch, Geflügel, Fisch, Eier, Milchprodukte und kombu sind ausgezeichnete Quellen für Glutaminsäure. Einige proteinreiche pflanzliche Lebensmittel dienen auch als Quellen., 30% bis 35% Gluten (ein Großteil des Proteins in Weizen) ist Glutaminsäure. Fünfundneunzig Prozent des Nahrungsglutamats werden im ersten Durchgang von Darmzellen metabolisiert.
Pflanzenwachstumedit
Auxigro ist ein Pflanzenwachstumspräparat, das 30% Glutaminsäure enthält.
NMR-Spektroskopieedit
In den letzten Jahren wurde viel über die Verwendung der residualen dipolaren Kopplung (RDC) in der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) geforscht., Ein Glutaminsäurederivat, Poly-γ-benzyl-L-Glutamat (PBLG), wird häufig als Ausrichtmedium verwendet, um das Ausmaß der beobachteten dipolaren Wechselwirkungen zu steuern.