该谷氨酸是22个氨基酸组成的蛋白质存在于所有活的东西和最丰富的自然界中的之一。由于人体具有其生物合成的内在途径，因此认为它不是必不可少的。
谷氨酸与天冬氨酸一起属于带负电荷的极性氨基酸，根据两个现有的命名系统（三个或一个字母），谷氨酸表示为“ Glu ”或“ E ”。
氨基酸谷氨酸的结构（资料来源：Hbf878，来自Wikimedia Commons）
1866年，德国化学家Rittershausen在研究水解的小麦面筋时发现了这种氨基酸，因此其名称为“谷氨酸”。发现后，它的存在已在很大一部分生物中确定，因此认为它具有生命必不可少的功能。
L-谷氨酸被认为是脊椎动物中枢神经系统中兴奋性信号传递中最重要的介质之一，对于正常的大脑功能以及认知发育，记忆力和学习。
它的某些衍生物在工业水平上也具有重要功能，尤其是在烹饪制剂方面，因为它有助于提高食品的风味。
特点
尽管不是人类必需的氨基酸，但谷氨酸（谷氨酸的离子化形式）对动物的生长具有重要的营养意义，并被认为比其他非必需氨基酸具有更高的营养价值。
该氨基酸在大脑中特别丰富，尤其是在细胞内空间（胞质溶胶）中，这允许在胞质和细胞外空间之间存在梯度，该梯度由神经细胞的质膜界定。
由于它在兴奋性突触中具有许多功能，并且通过作用于特定的受体而发挥其功能，因此其浓度保持在受控水平，尤其是在细胞外环境中，因为这些受体通常会“看”出细胞。
谷氨酸浓度最高的部位是神经末梢，但是其分布受全身细胞能量需求的制约。
取决于细胞的类型，当谷氨酸进入细胞时，出于能量目的，可以将其导向线粒体，或者可以将其重新分配至突触小泡，并且这两种过程均采用特定的细胞内转运系统。
结构体
谷氨酸与其他氨基酸一样，是具有中央碳原子（手性）的α-氨基酸，α碳上还连接有其他四个基团：羧基，氨基，氢原子和取代基（侧链或R基）。
谷氨酸的R基团为分子提供第二个羧基（-COOH），其结构为-CH2-CH2-COOH（以离子化形式存在-CH2-CH2-COO-），因此原子总数该分子的总碳为5。
该氨基酸的相对质量为147 g / mol，其R基团的解离常数（pKa）为4.25。它的等电点为3.22，平均蛋白质存在指数约为7％。
由于谷氨酸在中性pH（约7）下被离子化并带负电荷，因此被归类为带负电荷的极性氨基酸，其中还包括天冬氨酸（天冬氨酸，以离子化形式存在） ）。
特征
谷氨酸或其离子化形式的谷氨酸不仅从生理学角度而且从工业，临床和美食学角度来看具有多种功能。
谷氨酸的生理功能
在大多数脊椎动物体内，谷氨酸最流行的生理功能之一是它在大脑中作为兴奋性神经递质的作用。已经确定，超过80％的兴奋性突触使用谷氨酸或其衍生物之一进行通信。
在信号传导过程中使用此氨基酸的突触的功能包括识别，学习，记忆等。
谷氨酸还与神经系统的发育，突触的起始和消除以及细胞的迁移，分化和死亡有关。这对于消化道，胰腺和骨骼等周围器官之间的通讯很重要。
另外，谷氨酸盐在蛋白质和肽的合成过程中以及脂肪酸的合成中，在调节细胞氮水平以及控制阴离子和渗透压平衡中均具有功能。
它可用作三羧酸循环（克雷布斯循环）的不同中间体的前体，也可用作其他神经递质（例如GABA（γ氨基丁酸））的前体。反过来，它是合成其他氨基酸（如L-脯氨酸，L-精氨酸和L-丙氨酸）的前体。
临床应用
不同的药物方法主要依赖谷氨酸受体作为治疗精神疾病和其他记忆相关病理的治疗靶标。
谷氨酸盐也已在设计用于治疗心肌梗塞和功能性消化不良（胃问题或消化不良）的不同药理制剂中用作活性剂。
谷氨酸的工业应用
谷氨酸及其衍生物在不同行业中具有多种应用。例如，谷氨酸一钠盐在食品工业中用作调味品。
该氨基酸也是合成其他化学物质的起始原料，而谷氨酸多元酸是一种天然的阴离子聚合物，可生物降解，可食用且对人类或环境无毒。
在食品工业中，它还用作增稠剂和不同食物苦味的“缓解剂”。
它也用作冷冻保护剂，“可固化”生物粘合剂，药物载体，用于设计可吸收大量水的可生物降解纤维和水凝胶。
生物合成
所有氨基酸均来自糖酵解中间体，克雷布斯循环或磷酸戊糖途径。谷氨酸，特别地，从谷氨酰胺，α-酮戊二酸酯和5-氧代脯氨酸获得，所有这些都源自克雷布斯循环。
该氨基酸的生物合成途径非常简单，几乎在所有活生物体中都可以找到其步骤。
谷氨酸和氮代谢
在氮的代谢中，铵是通过谷氨酸和谷氨酰胺掺入人体的不同生物分子中的，并且通过转氨反应，谷氨酸提供了大多数氨基酸的氨基。
因此，该途径涉及铵离子与谷氨酸分子的同化，这发生在两个反应中。
该途径的第一步被称为谷氨酰胺合成酶的酶催化，该酶实际上存在于所有生物体中，并参与谷氨酸和氨的还原以产生谷氨酰胺。
相反，在细菌和植物中，谷氨酰胺是通过称为谷氨酸合酶的酶从谷氨酰胺中产生的。
在动物中，这是由氨基酸分解代谢过程中发生的α-酮戊二酸转氨作用产生的。它在哺乳动物中的主要功能是将有毒的游离氨转化为谷氨酰胺，由血液运输。
在由谷氨酸合酶催化的反应中，α-酮戊二酸经历还原胺化过程，其中谷氨酰胺作为氮基的供体参与。
尽管其发生的程度要小得多，但在动物中，α-酮戊二酸与铵（NH4）之间的一步反应也可产生谷氨酸，该反应由L-谷氨酸脱氢酶催化，几乎所有情况下都存在生物体。
所述酶与线粒体基质缔合，其催化的反应可大致写成如下形式，其中NADPH用于提供还原力：
α-酮戊二酸+ NH4 + NADPH→L-谷氨酸+ NADP（+）+水
代谢和降解
谷氨酸被人体细胞用于多种目的，其中包括蛋白质合成，能量代谢，铵固定或神经传递。
通过将某些类型的神经细胞的细胞外介质中的谷氨酸转化为谷氨酰胺，可以将谷氨酸“回收”，将谷氨酰胺释放到细胞外液中，然后被神经元吸收并转化回谷氨酸，这被称为谷氨酰胺循环。-谷氨酸。
一旦与饮食中的食物一起摄取，谷氨酸的肠吸收通常以其转化为其他氨基酸（如丙氨酸）而结束，丙氨酸是由肠粘膜细胞介导的过程，也将其用作能量来源。
另一方面，肝脏负责将其转化为葡萄糖和乳酸，从中主要以ATP的形式提取化学能。
在不同的生物体中已经报道了各种谷氨酸代谢酶的存在，例如谷氨酸脱氢酶，谷氨酸铵连接酶和谷氨酰胺的情况，其中许多与阿尔茨海默氏病有关。
谷氨酸丰富的食物
人体食用的大多数食物中都存在谷氨酸，一些作者声称，对于一个体重70公斤的人来说，每天从饮食中摄取的谷氨酸约为28克。
在这种氨基酸中含量最高的食物是动物来源的食物，其中肉类（牛，猪，羊等），鸡蛋，奶制品和鱼尤为突出。富含谷氨酸的植物性食品包括种子，谷物，芦笋等。
除了天然富含这种氨基酸的不同类型食品外，谷氨酸一钠盐还被用作添加剂，以增强或提高许多菜肴和工业加工食品的风味。
摄入的好处
添加到不同烹饪制剂中的谷氨酸盐有助于“诱导”风味并改善口腔中的味觉，这显然具有重要的生理和营养意义。
临床试验表明，谷氨酸的摄取在治疗与味觉和“低唾液酸化”（唾液低产）有关的“疾病”或口腔病理方面具有潜在的应用价值。
同样，谷氨酸（谷氨酸）是对于维持肠粘膜中细胞的正常活性非常重要的营养物。
已显示向经过化学治疗的大鼠提供这种氨基酸不仅可以维持和增强肠粘膜的活性和功能，还可以增强肠的免疫学特性。
另一方面，在日本，基于富含谷氨酸的食物的医学饮食被设计用于经历“经皮内窥镜美食术”的患者，也就是说，它们必须通过通过壁连接的胃管喂食。腹部的。
该氨基酸还用于诱导正常情况下不能食欲的老年慢性胃炎患者的食欲。
最后，与口服谷氨酸和精氨酸有关的研究表明，它们与肌肉组织中脂肪形成和脂肪组织中脂解相关的基因的正调控有关。
缺乏症
由于谷氨酸在各种类型的分子（例如氨基酸和其他神经递质）的合成中充当前体，因此与与其生物合成和再循环有关的酶表达相关的遗传缺陷可能对任何动物的身体健康产生影响。
例如，谷氨酸脱羧酶负责将谷氨酸转化为γ-氨基丁酸（GABA），后者是抑制神经反应所必需的神经递质。
因此，谷氨酸和GABA之间的平衡对于维持皮层兴奋性的控制至关重要，因为谷氨酸主要在兴奋性神经突触中起作用。
反过来，由于谷氨酸参与一系列的大脑功能，例如学习和记忆，因此谷氨酸的缺乏会导致这些类别的认知过程出现缺陷，从而需要谷氨酸作为神经递质。
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