ألفا كيتوجلوتارات: الخصائص والوظائف والتطبيقات - كيمياء - 2026

و ألفا - كيتوغلوتارات هو ملح عضوي ينتج من تفكك للحمض ketoglutaric. إنه مركب له استخدام طبي ، وهو موجود أيضًا في الخلايا حقيقية النواة وخلايا بدائية النواة ، ويشكل جزءًا من دورة كريبس (من حامض الستريك أو الأحماض ثلاثية الكربوكسيل).

هذه الدورة ذات أهمية بيولوجية كبيرة ، لأنها تعمل كوسيط بين تحلل السكر وسلسلة النقل الإلكترونية ، والتي بدورها ترتبط بالفسفرة المؤكسدة ، وهي عملية مسؤولة عن إنتاج الأيضي ATP.

الصيغة الهيكلية لأنيون ألفا كيتوجلوتارات. يجب موازنة شحنتيها السلبيتين من خلال وجود الكاتيونات ، مما يؤدي إلى ظهور الملح. المصدر: NEUROtiker / المجال العام

يُعطى ألفا كيتوجلوتارات عن طريق الوريد للوقاية من إصابات القلب أثناء العمليات الجراحية للقلب المرتبطة بمشاكل تدفق الدم. كما أنها تستخدم لمنع تدهور العضلات نتيجة الجراحة أو الصدمة.

يتم استخدامه في صناعة الأدوية لأمراض الكلى واضطرابات الأمعاء والمعدة ، وكذلك للعديد من الحالات ؛ ومع ذلك ، فإن الأدلة العلمية على هذه الاستخدامات ضعيفة وشحيحة.

يقوم هذا الملح بالعديد من الوظائف ، بما في ذلك إنتاج الأحماض الأمينية ، مثل البرولين والجلوتامين وحمض الجلوتاميك. كما أنه يتدخل في العمليات المناعية ، وفي تحسين بنية وعمل نظام العظام.

الخصائص

مظهر خارجي

مسحوق أبيض أو مسحوق أصفر بلوري.

المرادفات

α-ketoglutarate و 2-oxoglutarate و 2-ketoglutarate.

الاسم المفضل لـ IUPAC: 2-oxo-pentanedioate.

الكتلة المولية

144.08 جم / مول

الصيغة الجزيئية

ج ₅ H ₄ O ₅ ^2-

لاحظ أنه أنيون يجب أن يرافقه كاتيون لموازنة شحنته السالبة ؛ سواء كان ذلك Na ⁺ أو K ⁺ أو Ca ²⁺ أو غيرها.

الذوبان في الماء

56.5 جم / لتر

نقطة الانصهار

113 - 115 درجة مئوية

نقطة الغليان

يتحلل قبل الغليان.

المميزات

دورة كريبس

ألفا كيتوجلوتارات هو مركب جزء من دورة كريبس. يتكون من عمل إنزيم نازعة هيدروجين إيزوسيترات على isocitrate مع توليد NADH و CO ₂. علاوة على ذلك ، فإن alpha-ketoglutarate هو موقع دمج في دورة Krebs لحمض الجلوتاميك ، وهو حمض أميني.

يتم تحويل حمض الجلوتاميك إلى ألفا كيتوجلوتارات ، وهذه طريقة لتجنب استنفاد مكونات دورة كريبس. تسمى المسارات التي تؤدي هذه الوظيفة anaplerotic. بعد ذلك ، يتم تحويل alpha-ketoglutarate إلى succinyl CoA.

ألفا كيتوجلوتارات هو عامل محدد في سرعة دورة كريبس ويشارك في العديد من المسارات الأيضية. كما أنه مصدر للطاقة لوظيفة الخلية ، تمامًا كما يحدث مع الخلايا المعوية.

تخليق الأحماض الأمينية

يشارك Alpha-ketoglutarate بشكل مباشر أو غير مباشر في تكوين الأحماض الأمينية المختلفة. عندما تكون موجودة في النظام الغذائي ، يتم تحويلها في الخلايا المعوية (الخلايا المعوية) إلى البرولين والليوسين ، من بين الأحماض الأمينية الأخرى.

ألفا كيتوجلوتارات هو مصدر لتخليق الجلوتامين وحمض الجلوتاميك (الجلوتامات) ؛ الأحماض الأمينية التي تحفز تخليق البروتين. الغلوتامات ، وهو جهاز إرسال محايد ، ينطلق من النهايات العصبية في أنسجة العظام ، وفي عملية دمج الأمين في ألفا كيتوجلوتارات ، ينتج البرولين.

البرولين هو حمض أميني حيوي لتخليق الكولاجين: بروتين ليفي وفير جدًا في الثدييات وهو جزء من الجلد والعظام والأوتار والغضاريف والأسنان.

من ناحية أخرى ، يوجه alpha-ketoglutarate تحول البرولين إلى هيدروكسي برولين. يؤدي هذا إلى تحول البروكولاجين إلى كولاجين ، وتشكيل مصفوفة العظام.

ينشط Alpha-ketoglutarate prolidase ، وهو إنزيم يشارك في إعادة تدوير البرولين. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يؤثر على أنسجة العظام من خلال عمل الجلوتامات والجلوتامين.

تعمل هذه الأحماض الأمينية على تنشيط تخليق الأحماض الأمينية الأورنيثين والأرجينين التي تحفز إفراز هرمون النمو.

نقل النيتروجين

يشارك Alpha-ketoglutarate في عملية نقل وإزالة النيتروجين الذي تنتجه الخلايا. يتم نقل المجموعات الأمينية الموجودة في الأحماض الأمينية إلى alpha-ketoglutarate عن طريق عملية النقل. ثم يتم نقل هذه المجموعات الأمينية إلى الكبد.

تحدث دورة اليوريا في الكبد. الأخير والأمونيوم (NH ₄ ⁺) هما الشكلان الرئيسيان لإفراز النيتروجين في البول. بالإضافة إلى ذلك ، يلعب alpha-ketoglutarate دورًا مهمًا في إزالة السموم من النيتروجين في الدماغ.

طول العمر والشيخوخة

يعمل Alpha-ketoglutarate عن طريق زيادة متوسط ​​العمر المتوقع في دودة Caenorhabditis elegans ، ويعمل بشكل خاص على مركب TOR (هدف الراباميسين). يرتبط هذا المركب بالأمراض التي تزيد من حدوثها خلال مرحلة الشيخوخة للإنسان.

أحد أشكال TOR ، TORC1 ، متورط في ظهور مرض السكري وأمراض القلب والسرطان في الشيخوخة. تم تحديد TORC1 باعتباره العلاقة بين الشيخوخة الخلوية وتوليد هذه الأمراض.

يبدو أن Alpha-ketoglutarate يلعب دورًا في تثبيط مركب TOR ، وبالتالي سيلعب دورًا مهمًا في زيادة متوسط ​​العمر المتوقع عند البشر. يقلل تثبيط TORC1 عند كبار السن من حدوث العدوى.

وظيفة مضادات الأكسدة

يعمل Alpha-ketoglutarate كعامل مضاد للأكسدة ، حيث يكون قادرًا على التفاعل مع بيروكسيد الهيدروجين لتكوين السكسينات والماء وثاني أكسيد الكربون. بالإضافة إلى ذلك ، فهي قادرة على التفاعل مع المكونات الأخرى لأنواع الأكسجين التفاعلية (ROS).

يخفف الإجهاد التأكسدي ، حيث يعمل كمصدر للطاقة ومضاد للأكسدة في خلايا الثدييات. كما أنه يزيد من قدرة مضادات الأكسدة عن طريق تعزيز تخليق الجلوتامين.

التطبيقات

في الحيوانات

يتم توفير Alpha-ketoglutarate للديك الرومي والخنازير والجرذان ، مما يؤدي إلى تحسين جودة العظام ، والذي يمكن أن يكون ناتجًا عن الآثار الإيجابية لزيادة إنتاج الغلوتامات ، لأنه يتدخل في تنظيم التمثيل الغذائي للعظام.

وبالمثل ، يزداد تخليق الكولاجين نتيجة لزيادة كمية البرولين. تُظهر الحيوانات المعالجة بألفا كيتوجلوتارات زيادة في الوزن والطول وكثافة العظام ومحتوى معادن العظام وقوة مرونة العظام.

في البشر

يُعتقد أن Alpha-ketoglutarate يساعد في زيادة تخليق البروتين العضلي في مرضى ما بعد الجراحة ، فضلاً عن تحسين استقلاب الأحماض الأمينية في مرضى غسيل الكلى.

يقوم الأطباء بإعطائها عن طريق الوريد للمرضى أثناء جراحة القلب لمنع إصابة القلب ، وكذلك لمنع انهيار العضلات بعد الجراحة. يساعد المركب في إنتاج الأنسجة العضلية والتئام الجروح.

تم استخدام Alpha-ketoglutarate لأغراض وحالات مختلفة لدى البشر ، مثل المساعدة في مكافحة الالتهابات البكتيرية ومشاكل الكبد وإعتام عدسة العين وتحسين معالجة البروتين بواسطة مرضى غسيل الكلى. كما أنه يساعد على تحسين الأداء الرياضي.

المراجع

1. ويكيبيديا. (2020). حمض ألفا كيتوجلوتاريك. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
2. Wu، N.، Yang، M.، Gaur، U.، Xu، H.، Yao، Y.، & Li، D. (2016). Alpha-Ketoglutarate: الوظائف والتطبيقات الفسيولوجية. الجزيئات الحيوية والمداواة ، 24 (1) ، 1-8. doi.org/10.4062/biomolther.2015.078
3. المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية. (2020). ألفا كيتوجلوتارات. قاعدة بيانات PubChem. ، إدارة البحث الجنائي = 164533. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. WebMD LLC. (2019). ألفا كيتوجلوتارات (AKG). تم الاسترجاع من: webmd.com
5. شاوجوان ليو وآخرون. (2018). الوظيفة المضادة للأكسدة لألفا كيتوجلوتارات وتطبيقاتها. doi.org/10.1155/2018/3408467
6. باربرا بير وآخرون. (2017). هندسة التمثيل الغذائي في المختبر لإنتاج ألفا كيتوجلوتارات. doi.org/10.1016/j.ymben.2017.02.011
7. الجمعية الملكية للكيمياء. (2020). حمض ألفا كيتوجلوتاريك. تم الاسترجاع من: chemspider.com