L-glutamina y Piruvato de sodio

L-glutamina y Piruvato de sodio

L-glutamina

La glutamina tiene la fórmula molecular de C5H10N2O3 y un peso molecular de 146,15 g/mol, con un punto isoeléctrico de 5,65 y un pka de 2,17 y 9,13. Es necesario comprender esta química y las múltiples formas de administración de L-glutamina y sus alternativas para utilizar eficazmente el suplemento en aplicaciones de cultivo celular.

La glutamina favorece el crecimiento de células que tienen altas demandas de energía y sintetizan grandes cantidades de proteínas y ácidos nucleicos. También es una fuente de energía alternativa para las células que se dividen rápidamente y las que utilizan la glucosa de manera ineficiente. Las células necesitan los átomos de nitrógeno de la glutamina para formar moléculas como nucleótidos, aminoácidos, aminoazúcares y vitaminas.

Cuando los niveles de glucosa son bajos y las demandas de energía son altas, las células pueden metabolizar los aminoácidos para obtener energía. La glutamina amida nitrogenada se utiliza en la síntesis de las vitaminas NAD y NADP, nucleótidos de purina, CTP a partir de UTP y asparagina. El nitrógeno inicialmente almacenado en la glutamina también se puede utilizar para producir carbamilfosfato para la síntesis de pirimidinas. La glutamina es uno de los aminoácidos más fácilmente disponibles para su uso como fuente de energía y es una fuente importante de energía para muchos tipos de células que se dividen rápidamente in vitro.

Bioquímica

Las reacciones que fijan nitrógeno en glutamato y glutamina consumen equivalentes de energía, como NADH, NADPH o ATP. El glutamato se sintetiza a partir de amonio y ácido alfa cetoglutárico, un intermedio del ciclo del ácido tricarboxílico (TCA). Esta síntesis requiere la oxidación de NADH o NADPH. Las enzimas implicadas en la síntesis de glutamato, la glutamato deshidrogenasa y la glutamato sintasa, son reversibles.

El amonio, una fuente inorgánica de nitrógeno utilizada por las células, se incorpora inicialmente al nitrógeno orgánico como una amina de glutamato o una amida de glutamina. Estos dos aminoácidos proporcionan los principales reservorios de nitrógeno para la síntesis de proteínas, ácidos nucleicos y otros compuestos nitrogenados. El amonio producido in vivo, pero no in vitro, puede metabolizarse a urea. En algunas condiciones in vitro, el amoníaco se acumula en el medio extracelular como el ión amonio.

La glutamina se sintetiza a partir de moléculas de amonio y glutamato. Esta síntesis consume energía en forma de ATP. La enzima responsable de esta síntesis, la glutamina sintetasa , está altamente regulada para limitar la producción de glutamina a las necesidades celulares. El catabolismo de la glutamina a glutamato y amonio está mediado por enzimas mitocondriales llamadas glutaminasas.

Piruvato de sodio

El piruvato de sodio es una forma de piruvato, que es un metabolito clave en la vía glucolítica. A nivel bioquímico, el piruvato de sodio actúa como una fuente de energía y como un sustrato importante para diversas vías metabólicas en las células. En un medio de cultivo, el piruvato de sodio puede desempeñar varios roles fundamentales:

• Fuente de energía y metabolismo central: El piruvato de sodio es un metabolito central en el metabolismo celular. Cuando las células toman piruvato de sodio del medio de cultivo, este compuesto puede ingresar a la célula y ser convertido en piruvato intracelular mediante la acción de la enzima piruvato cinasa. El piruvato, a su vez, es un sustrato fundamental que puede ingresar a varias vías metabólicas dependiendo de las condiciones celulares:

• En presencia de oxígeno, el piruvato puede ingresar a la mitocondria y ser oxidado, generando

acetil-CoA que alimenta al ciclo de Krebs. Durante este proceso, se produce NADH y FADH2, que luego se utilizan en la cadena de transporte de electrones para la producción de ATP en la fosforilación oxidativa.

• En condiciones anaeróbicas o en ausencia de oxígeno, el piruvato puede ser convertido en

lactato a través de la fermentación láctica, regenerando NAD+ para mantener la glucólisis y la producción de ATP en situaciones de baja disponibilidad de oxígeno.

• Intermediario metabólico y síntesis de biomoléculas: El piruvato también es un intermediario clave en la síntesis de biomoléculas. Puede ser convertido en oxalacetato, un precursor importante en la síntesis de aminoácidos como el aspartato, que luego participa en la síntesis de otras moléculas como las purinas y las pirimidinas. Además, el piruvato también puede ser utilizado para la biosíntesis de lípidos y otros metabolitos importantes para el crecimiento celular.
• Regulación del pH: El piruvato de sodio, al disociarse en piruvato y sodio en solución acuosa, actúa como un tampón que ayuda a mantener el pH estable en el medio de cultivo. Esto es esencial para el mantenimiento de las condiciones óptimas para el crecimiento celular, ya que muchos procesos celulares son sensibles a los cambios en el pH.
• Propiedades antioxidantes: El piruvato también tiene propiedades antioxidantes que pueden proteger a las células contra el estrés oxidativo. Actúa como un eliminador de radicales libres y puede reducir el daño oxidativo en las células cultivadas, lo que contribuye a mantener su viabilidad y función adecuada.

En conjunto, el piruvato de sodio en un medio de cultivo desempeña roles fundamentales en el metabolismo celular, proporcionando energía, actuando como intermediario metabólico, regulando el pH, y protegiendo a las células contra el estrés oxidativo, todo lo cual es crucial para el crecimiento, la viabilidad y las funciones celulares adecuadas durante el cultivo celular.

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