חומצה גלוטמית

חומצה גלוטמית (מכונה גם גלוטמט) היא אחת מ-20 חומצות האמינו הנפוצות בטבע.

 מבנה 
החומצה הגלוטמית דומה בהרכבה לחומצה אספרטית, חומצת אמינו אחרת, אלא שבשייר שלה קיימות שתי קבוצות מתילן (CH2) ולא אחת. השייר של חומצה גלוטמית מורכב, אם כן, משתי קבוצות מתילן ומקבוצת קרבוקסיל (COOH). החומצות גלוטמית ואספרטית הן חומצות האמינו היחידות בעלות שייר חומצי. קבוצת הקרבוקסיל נוטה לאבד את אטום המימן שלה, ומכאן חומציותה. כשהדבר מתרחש, הוא הופך ליון קרבוקסילט (-COO), ואז נהוג לקרוא לתרכובת "גלוטמט" (Glutamate). כך קורה ב-pH נייטרלי (7).

המטען החשמלי של גלוטמט הוא 1-, עקב יון הקרבוקסילט השלילי.
צפיפות החומר 1.46 גרם לסמ"ק, המסיסות במים - 7.5 גרם לליטר.

חומצת האמינו גלוטמין היא נגזרת של החומצה הגלוטמית. השייר שלה מורכב מקבוצת אמיד (CONH) במקום קבוצת קרבוקסיל. היא נוצרת כשהחומצה הגלוטמית מגיבה עם אמוניה. עקב הקרבה בין שתי החומצות קיים סימול ארוך המציין גלוטמין או חומצה גלוטמית - Glu - וכן סימול קצר - E.

 היסטוריה ושימושים 
הראשון שבודד את החומצה הגלוטמית היה הכימאי הגרמני קרל ריטהאוזן (Karl Ritthausen) בשנת 1866, מחלבון גלוטן שבחיטה, ומכאן שמה. היא סונתזה לראשונה במעבדה בשנת 1890.

החומצה הגלוטמית מקנה למזונות טעם נוסף על ארבעת הטעמים הבסיסיים. כשגלוטמט מתרכב עם יון נתרן מתקבל מונוסודיום גלוטמט (Monosodium Glutamate, בראשי תיבות: MSG). הכימאי היפני איקוני קיקאדה מאוניברסיטת טוקיו גילה את מונוסודיום גלוטמט בשנת 1906 וכינה אותו "אוּמאמי" (בתרגום חופשי מיפנית: "טעים"). מונוסודיום גלוטמט הוא תוסף המזון הנפוץ ביותר בעולם.

 פיזיולוגיה 
החומצה הגלוטמית אינה "חומצת אמינו חיונית", שכן תאי גוף האדם מסוגלים לייצר חומצה זו בעצמם מחומצת אמינו אחרת.

בנוסף לתפקיד המבני של חומצה גלוטמית כמרכיב בחלבון, משמשת החומצה גם כמוליך עצבי במוח וכחומר מוצא ליצירת GABA, מוליך עצבי נוסף. החומצה הגלוטמית מפעילה הן קולטנים יונוטרופיים (NMDA, AMPA ו-Kainate) והן קולטנים מטבוטרופיים. החומצה הגלוטמית אינה יכולה לעבור בקלות מהמוח אל זרם הדם, ולכן תאי המוח הופכים אותה לגלוטמין ומנצלים אותה ליצירת אנרגיה.

בתאי צמחים וחיידקים פוטוסינתטיים מהווה החומצה הגלוטמית חומר מוצא לסנתוז הפיגמנט כלורופיל.

 גלוטמט כנוירוטרנסמיטר 
גלוטמט הוא נוירוטרנסמיטר המעורר העיקרי במערכת העצבים המרכזית. הוא משמש בתפקוד המוח, זיכרון ולמידה ופלסטיות סינפטית.

לגלוטמט שני קולטנים עיקריים: AMPA ו-NMDA.

 AMPA 
AMPA - α-Amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid

זהו קולטן יונוטרופי מעורר. מתפקד בהובלה מהירה במערכת העצבים המרכזית. כאשר גלוטמט נקשר לקולטן, נפתחות תעלות המאפשרת ליונים חיוביים, בעיקר יוני נתרן (Na +) להיכנס לתא הפוסט-סינפטי ולגרום לדה-פולריזציה מהירה של הנוירון הפוסט-סינפטי.

 NMDA 
NMDA - N-methyl-D-aspartate receptor

קולטן יונוטרופי. מתפקד בהובלה מעוררת איטית במערכת העצבים המרכזית וחיזוק הסינפסות. בפוטנציאל מנוחה, התעלה חסומה על ידי יון מגנזיום ((+Mg2). דה-פולריזציה חזקה גורמת להסרת יון המגנזיום ומאפשרת ליוני סידן להיכנס את התא. כתוצאה מכך ריכוז הסידן תוך תאי עולה ופרוטאין קינזים מופעלים.

 כיצד הם פועלים יחד? 
גלוטמט המשוחרר מהתא הפרה-סינפטי נקשר לקולטני AMPA ו-NMDA בתא הפוסט סינפטי. קולטני AMPA נפתחים תחילה, ומאפשרים זרימה של יוני נתרן, תוצאה מכך מתפתחת דה-פולריזציה מהירה (EPSP).

בעקבות הדפולריזציה, מסולקים יוני המגנזיום החוסמים את קולטני NMDA ומתאפשרת זרימה של יוני סידן לתא הפוסט-סינפטי. התהליך מפעיל איתות תוך תאי הגורם לשינויים ארוכי טווח כמו חיזוק הסינפסה כתוצאה מכך למידה וזיכרון.

קישורים חיצוניים

הערות שוליים

קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
קטגוריה:חומצות אמינו
קטגוריה:מוליכים עצביים