Arginina - Arginine

Arginina
Szkieletowa formuła argininy
Arginina-z-xtal-3D-bs-17.png
Arginina-from-xtal-3D-sf.png
Nazwy
Inne nazwy
Kwas 2-amino-5-guanidynopentanowy
Identyfikatory
Model 3D ( JSmol )
3DMet
1725411, 1725412 D , 1725413 L
CZEBI
CHEMBL
ChemSpider
DrugBank
Karta informacyjna ECHA 100.000.738 Edytuj to na Wikidata
Numer WE
364938 D
KEGG
Siatka Arginina
Identyfikator klienta PubChem
Numer RTECS
UNII
  • InChI=1S/C6H14N4O2/c7-4(5(11)12)2-1-3-10-6(8)9/h4H,1-3,7H2,(H,11,12)(H4,8, 9,10) sprawdzaćTak
    Klucz: ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N sprawdzaćTak
  • D/L: NC(CCCNC(N)=N)C(O)=O
  • D Zwitterion : [NH3+]C(CCCNC(N)=N)C([O-])=O
  • L Protonowany jon obojnaczy: [NH3+]C(CCCNC(N)=[NH2+])C([O-])=O
Nieruchomości
C 6 H 14 N 4 O 2
Masa cząsteczkowa 174,204  g·mol -1
Wygląd zewnętrzny Białe kryształy
Zapach Bezwonny
Temperatura topnienia 260°C; 500 ° F; 533 tys
Temperatura wrzenia 368 ° C (694 ° F; 641 K)
14,87 g/100 ml (20 °C)
Rozpuszczalność słabo rozpuszczalny w etanolu
nierozpuszczalny w eterze etylowym
log P -1,652
Kwasowość (p K a ) 2,18 (karboksyl), 9,09 (amino), 13,2 (guanidyno)
Termochemia
232,8 JK -1 mol -1 (w 23,7 ° C)
250,6 JK -1 mol -1
-624,9–-622,3 kJ mol -1
−3,7396–−3,7370 MJ mol −1
Farmakologia
B05XB01 ( KTO ) S
Zagrożenia
Arkusz danych dotyczących bezpieczeństwa Patrz: strona danych
www.sigmaaldrich.com
Piktogramy GHS GHS07: Szkodliwy
Hasło ostrzegawcze GHS Ostrzeżenie
H319
P305+351+338
Dawka lub stężenie śmiertelne (LD, LC):
LD 50 ( mediana dawki )
5110 mg/kg (szczur, doustnie)
Związki pokrewne
Powiązane kwasy alkanowe
Związki pokrewne
Strona z danymi uzupełniającymi
Współczynnik załamania ( n ),
stała dielektrycznar ) itp.

Dane termodynamiczne
Zachowanie fazowe
ciało stałe-ciecz-gaz
UV , IR , NMR , MS
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 °C [77 °F], 100 kPa).
☒n zweryfikuj  ( co to jest   ?) sprawdzaćTak☒n
Referencje do infoboksu

Arginina , znana również jako l- arginina (symbol Arg lub R ), to α- aminokwas, który jest wykorzystywany w biosyntezie białek . Zawiera grupę α- aminową , grupę kwasu α- karboksylowego oraz łańcuch boczny składający się z 3-węglowego alifatycznego prostego łańcucha zakończonego grupą guanidynową . Przy fizjologicznym pH, kwas karboksylowy poddaje się deprotonowaniu (COO - ), przy czym grupa aminowa jest sprotonowany (NH 3 + ), a grupa guanidynowa jest również protonowane otrzymując postać guanidyny (-C (NH 2 ) 2 + ) , czyniąc argininę naładowanym, alifatycznym aminokwasem. Jest prekursorem biosyntezy tlenku azotu . Jest kodowany przez kodony CGU, CGC, CGA, CGG, AGA i AGG.

Arginina jest klasyfikowana jako pół- niezbędny lub warunkowo niezbędny aminokwas , w zależności od etapu rozwoju i stanu zdrowia osobnika. Wcześniaki nie są w stanie syntetyzować ani wytwarzać argininy wewnętrznie, co sprawia, że ​​aminokwas jest dla nich niezbędny. Większość zdrowych osób nie musi suplementować argininą, ponieważ jest ona składnikiem wszystkich pokarmów zawierających białko i może być syntetyzowana w organizmie z glutaminy poprzez cytrulinę .

Historia

Arginina została po raz pierwszy wyizolowana w 1886 roku z siewek łubinu żółtego przez niemieckiego chemika Ernsta Schulze i jego asystenta Ernsta Steigera. Nazwał go od greckiego árgyros ( ἄργυρος ) oznaczającego „srebro” ze względu na srebrno-biały wygląd kryształów azotanu argininy. W 1897 roku Schulze i Ernst Winterstein (1865–1949) określili strukturę argininy. Schulze i Winterstein zsyntetyzowali argininę z ornityny i cyjanamidu w 1899 roku, ale pewne wątpliwości co do struktury argininy pozostały aż do syntezy Sørensena w 1910 roku.

Źródła

Produkcja

Tradycyjnie pozyskiwana jest poprzez hydrolizę różnych tanich źródeł białka, takich jak żelatyna . Jest pozyskiwany komercyjnie przez fermentację. W ten sposób można wytworzyć 25-35 g/litr, wykorzystując glukozę jako źródło węgla.

Źródła dietetyczne

Arginina jest warunkowo niezbędnym aminokwasem u ludzi i gryzoni, ponieważ może być wymagana w zależności od stanu zdrowia lub cyklu życia osobnika. Zdrowi dorośli zwykle wytwarzają wystarczającą ilość argininy na potrzeby własnego organizmu, ale niedojrzałe i szybko rozwijające się osoby wymagają dodatkowej argininy w swojej diecie. Dodatkowa dietetyczna arginina jest niezbędna dla zdrowych osób w stresie fizjologicznym, na przykład podczas zdrowienia po oparzeniach, urazach i posocznicy, lub gdy główne miejsca biosyntezy argininy, jelito cienkie i nerki , mają zmniejszoną funkcję.

Arginina jest niezbędnym aminokwasem dla ptaków, ponieważ nie mają one cyklu mocznikowego . Dla niektórych mięsożerców, na przykład kotów, psów i fretek, arginina jest niezbędna, ponieważ po posiłku ich wysoce wydajny katabolizm białek wytwarza duże ilości amoniaku, który musi zostać przetworzony przez cykl mocznikowy, a jeśli nie ma wystarczającej ilości argininy, wynikająca toksyczność amoniaku może być śmiertelna. W praktyce nie stanowi to problemu, ponieważ mięso zawiera wystarczającą ilość argininy, aby uniknąć takiej sytuacji.

Źródła argininy pochodzenia zwierzęcego obejmują mięso, produkty mleczne i jaja, a źródła roślinne obejmują wszelkiego rodzaju nasiona, na przykład ziarna, fasolę i orzechy.

Biosynteza

Arginina jest syntetyzowana z cytruliny w metabolizmie argininy i proliny poprzez sekwencyjne działanie enzymów cytozolowych syntetazy argininobursztynianowej i liazy argininobursztynianowej . Jest to energetycznie kosztowny proces, ponieważ na każdą syntetyzowaną cząsteczkę argininobursztynianu jedna cząsteczka adenozynotrójfosforanu (ATP) jest hydrolizowana do adenozynomonofosforanu (AMP), zużywając dwa równoważniki ATP.

Cytrulina może pochodzić z wielu źródeł:

Szlaki łączące argininę, glutaminę i prolinę są dwukierunkowe. Zatem wykorzystanie netto lub produkcja tych aminokwasów w dużym stopniu zależy od typu komórki i stadium rozwoju.

Biosynteza argininy.

W przeliczeniu na całe ciało, synteza argininy zachodzi głównie za pośrednictwem osi jelit, nerek: komórki nabłonkowe z jelita cienkiego wytwarza cytruliny, głównie z glutaminą i glutaminian , który jest prowadzony w krwioobiegu do komórek kanalika proksymalnego w nerkach , które wydobywają cytrulinę z krążenia i przekształcają ją w argininę, która wraca do krążenia. Oznacza to, że zaburzenia czynności jelita cienkiego lub nerek mogą zmniejszać syntezę argininy, zwiększając zapotrzebowanie na dietę.

Synteza argininy z cytruliny występuje również na niskim poziomie w wielu innych komórkach, a zdolność komórek do syntezy argininy może być znacznie zwiększona w warunkach zwiększających produkcję indukowalnego NOS . Pozwala to na zawrócenie cytruliny, produktu ubocznego katalizowanej przez NOS produkcji tlenku azotu, do argininy w szlaku znanym jako szlak cytruliny-NO lub arginina-cytrulina. Świadczy o tym fakt, że w wielu typach komórek syntezę NO może w pewnym stopniu wspomagać cytrulina, a nie tylko arginina. Recykling ten nie jest jednak ilościowy, ponieważ cytrulina gromadzi się w komórkach wytwarzających NO wraz z azotanami i azotynami , stabilnymi produktami końcowymi rozkładu NO.

Funkcjonować

Arginina odgrywa ważną rolę w podziale komórek , gojeniu ran , usuwaniu amoniaku z organizmu, funkcjonowaniu układu odpornościowego i uwalnianiu hormonów. Jest prekursorem syntezy tlenku azotu (NO), dzięki czemu ma znaczenie w regulacji ciśnienia krwi .

Białka

Boczny łańcuch argininy jest amfipatyczny , ponieważ w fizjologicznym pH zawiera dodatnio naładowaną grupę guanidyniową, która jest wysoce polarna, na końcu hydrofobowego alifatycznego łańcucha węglowodorowego. Ponieważ białka globularne mają hydrofobowe wnętrza i hydrofilowe powierzchnie, arginina zazwyczaj znajduje się na zewnątrz białka, gdzie hydrofilowa grupa czołowa może oddziaływać ze środowiskiem polarnym, na przykład biorąc udział w wiązaniach wodorowych i mostkach solnych. Z tego powodu często znajduje się na styku dwóch białek. Część alifatyczna łańcucha bocznego czasami pozostaje pod powierzchnią białka.

Reszty argininy w białkach mogą być deiminowane przez enzymy PAD w cytrulinę w procesie modyfikacji potranslacyjnej zwanym cytrulinacją . Jest to ważne w rozwoju płodu, jest częścią normalnego procesu odpornościowego, jak również kontroli ekspresji genów, ale jest ma również znaczenie w chorobach autoimmunologicznych . Kolejna potranslacyjna modyfikacja argininy obejmuje metylację przez metylotransferazy białkowe .

Prekursor

Arginina jest bezpośrednim prekursorem NO, ważnej cząsteczki sygnalizacyjnej, która może pełnić funkcję drugiego przekaźnika , a także przekaźnika międzykomórkowego, który reguluje rozszerzenie naczyń krwionośnych, a także pełni funkcje w reakcji układu odpornościowego na infekcje.

Arginina jest również prekursorem mocznika , ornityny i agmatyny ; jest niezbędny do syntezy kreatyny ; i może być również stosowany do syntezy poliamin (głównie przez ornitynę iw mniejszym stopniu przez agmatynę, cytrulinę i glutaminian). Obecność blisko spokrewnionej asymetrycznej dimetyloargininy (ADMA) hamuje reakcję tlenku azotu; dlatego ADMA jest uważana za marker choroby naczyniowej , tak jak L- arginina jest uważana za oznakę zdrowego śródbłonka .

Struktura

Delokalizacja ładunku w grupie guanidyniowej l- argininy

Aminokwasów łańcucha bocznego argininy składa się z 3-węgiel alifatyczny o łańcuchu prostym, dalszy koniec, który jest ograniczony przez guanidyny grupy, która ma p K 13,8, a w związku z tym zawsze protonowane i naładowana dodatnio w pH fizjologicznym . Ze względu na sprzężenie między podwójnym wiązaniem i samotnymi parami azotu , ładunek dodatni ulega delokalizacji, umożliwiając tworzenie wielu wiązań wodorowych .

Badania

Hormon wzrostu

Arginina podawana dożylnie jest wykorzystywana w testach stymulacji hormonu wzrostu, ponieważ stymuluje wydzielanie hormonu wzrostu . Przegląd badań klinicznych wykazał, że doustna arginina zwiększa poziom hormonu wzrostu, ale zmniejsza wydzielanie hormonu wzrostu, które normalnie jest związane z ćwiczeniami. Jednak nowsze badanie wykazało, że chociaż doustna arginina zwiększała poziom L- argininy w osoczu, nie powodowała wzrostu hormonu wzrostu.

Wirus Herpes-Simpleks (opryszczka)

Badania z 1964 r. nad zapotrzebowaniem na aminokwasy wirusa opryszczki pospolitej w komórkach ludzkich wykazały, że „…brak argininy lub histydyny i prawdopodobnie obecność lizyny mogłyby znacząco zakłócić syntezę wirusa”, ale konkludują, że „nie ma gotowego wyjaśnienia dostępne dla każdej z tych obserwacji”.

Dalsze dowody medyczne wskazują, że „wchłonięcie większej ilości argininy może pośrednio powodować opryszczkę poprzez zakłócenie równowagi organizmu argininy i innego aminokwasu zwanego lizyną”.

Dalsze przeglądy wskazują, że „skuteczność lizyny w leczeniu opryszczki wargowej może leżeć bardziej w zapobieganiu niż w leczeniu”. i że „zastosowanie lizyny w celu zmniejszenia nasilenia lub czasu trwania epidemii” nie jest wspierane, podczas gdy potrzebne są dalsze badania. W badaniu z 2017 r. stwierdzono, że „klinicyści mogą rozważyć doradzanie pacjentom, że istnieje teoretyczna rola suplementacji lizyną w zapobieganiu opryszczki, ale dowody naukowe są niewystarczające, aby to potwierdzić. Pacjenci z chorobami układu krążenia lub pęcherzyka żółciowego powinni być ostrzeżeni i ostrzeżeni przed teoretyczne ryzyko."

Wysokie ciśnienie krwi

Metaanaliza wykazała, że L- arginina obniża ciśnienie krwi, a łączne szacunki wynoszą 5,4 mmHg dla skurczowego ciśnienia krwi i 2,7 mmHg dla rozkurczowego ciśnienia krwi.

Suplementacja l- argininą obniża rozkurczowe ciśnienie krwi i wydłuża ciążę u kobiet z nadciśnieniem ciążowym , w tym kobiet z wysokim ciśnieniem krwi w stanie przedrzucawkowym . Nie obniżał ciśnienia skurczowego ani nie poprawiał masy ciała po urodzeniu .

Schizofrenia

Zarówno chromatografia cieczowa, jak i chromatografia cieczowa/spektrometria masowa wykazały, że tkanka mózgowa zmarłych schizofreników wykazuje zmieniony metabolizm argininy. Testy potwierdziły również znacząco obniżone poziomy kwasu γ-aminomasłowego (GABA), ale zwiększone stężenie agmatyny i stosunek glutaminian/GABA w przypadkach schizofrenii. Analiza regresji wykazała dodatnie korelacje między aktywnością arginazy a wiekiem zachorowania oraz między poziomem L-ornityny a czasem trwania choroby. Ponadto analizy skupień wykazały, że L-arginina i jej główne metabolity L-cytrulina, L-ornityna i agmatyna tworzą odrębne grupy, które uległy zmianie w grupie schizofrenii. Pomimo tego, biologiczne podstawy schizofrenii są wciąż słabo poznane, szereg czynników, takich jak nadczynność dopaminy, niedoczynność glutaminianergiczna, deficyty GABA-ergiczne, dysfunkcja układu cholinergicznego, podatność na stres i zaburzenia neurorozwojowe, powiązano z etiologią i/lub patofizjologią schizofrenii. choroba.

Zobacz też

Bezpieczeństwo

L-arginina jest uznawana za bezpieczną (status GRAS) przy spożyciu do 20 gramów dziennie.

Bibliografia

Źródła

  • Griffiths JR, Unwin RD (2016). Analiza modyfikacji potranslacyjnych białek metodą spektrometrii masowej . John Wiley & Synowie. Numer ISBN 978-1-119-25088-3.

Zewnętrzne linki