VALIN: LASTNOSTI, FUNKCIJE, BOGATA HRANA, KORISTI - BIOLOGIJA - 2026

Valin pripada 22 aminokislin identificiranih kot "osnovni" komponente proteinov; poistoveti se z akronimom "Val" in s črko "V". Te aminokisline človeško telo ne more sintetizirati, zato jo uvrščamo v skupino devetih esencialnih aminokislin za človeka.

Veliko krogličnih beljakovin ima notranjost, ki je bogata z ostanki valina in levcina, saj sta oba povezana s hidrofobnimi interakcijami in sta ključnega pomena za zlaganje strukture in tridimenzionalno konformacijo beljakovin.

Kemična zgradba aminokisline Valine (Vir: Clavecin via Wikimedia Commons)

Valin je leta 1856 prvič očistil V. Grup-Besanez iz vodnega ekstrakta trebušne slinavke. Vendar je ime "valin" skoval E. Fisher leta 1906, ko ga je uspel umetno sintetizirati in opazil, da je njegova struktura zelo podobna strukturi valerične kisline, ki jo najdemo v rastlinah, splošno znanih kot "valerijana".

Valin je ena izmed aminokislin, ki jih najdemo v ohranjenih položajih v nekaterih proteinih, ki jih delijo vretenčarji, na primer pri položaju 80 vretenčarskih citokromov C, levcin, valin, izolevcin in metionin najdemo v istem vrstnem redu.

V tkivih ali biomaterialih z odpornimi, trdimi in elastičnimi lastnostmi, kot so ligamenti, kite, krvne žile, niti ali pajčevina, najdemo velike količine valina, ki zagotavlja prožnost in odpornost zahvaljujoč hidrofobnim interakcijam z drugimi aminokislinami.

Nadomeščanje ostanka glutamata z ostankom valina v β verigi hemoglobina, beljakovine, ki je odgovoren za transport kisika skozi kri, povzroči slabo tvorbo v strukturi beljakovin, kar povzroča nastanek hemoglobina "S".

Ta mutacija povzroči anemijo srpastih celic ali srpaste celice, patološko stanje, pri katerem rdeče krvne celice dobijo značilno polmesečno ali srpasto obliko, ki jih razlikuje od običajnih krvnih celic, z zaobljenim in sploščenim videzom.

Nekateri najpogosteje uporabljeni herbicidi imajo sulfonilsečnino in metil sulfometuron kot aktivne spojine, ki povzročajo škodo encimu acetolaktat sintazo, ki je potrebna za prvi korak sinteze valina, levcina in izolevcina. Škoda, ki jo povzročajo ti pesticidi, preprečuje normalno razvijanje trav in plevela.

značilnosti

Valin je aminokislina s pet-ogljikovim okostjem in spada v skupino aminokislin z alifatskimi stranskimi verigami. Njegov hidrofobni značaj je tak, da ga je mogoče primerjati z značilnostmi fenilalanina, levcina in izolevcina.

Aminokisline, ki imajo v svojih R skupinah ali stranskih verigah ogljikovodikove verige, so v literaturi splošno znane kot razvejene ali razvejene aminokisline. V tej skupini so valin, fenilalanin, levcin in izolevcin.

Na splošno se aminokisline te skupine uporabljajo kot notranji strukturni elementi pri sintezi beljakovin, saj se lahko med seboj povezujejo s hidrofobnimi interakcijami, "bežanjem" iz vode in vzpostavljanjem strukturnih gub, značilnih za številne beljakovine.

Njegova molekulska teža je približno 117 g / mol, in ker je njegova skupina R ali stranska veriga razvejen ogljikovodik, nima naboja, njegova relativna številčnost v strukturah beljakovin pa je malo več kot 6%.

Struktura

Valin deli splošno strukturo in tri značilne kemijske skupine vseh aminokislin: karboksilna skupina (COOH), amino skupina (NH2) in atom vodika (-H). V svoji skupini R ali stranski verigi ima tri atome ogljika, ki ji dajejo zelo hidrofobne lastnosti.

Kot velja za vse kemične spojine, razvrščene kot "aminokisline", ima valin centralni ogljikov atom kiralni in znan kot α-ogljik, na katerega so vezane štiri omenjene kemijske skupine.

IUPAC ime za valin je 2-3-amino-3-butanojska kislina, vendar ga nekateri kemiki imenujejo tudi α-amino valerijska kislina in njena kemijska formula je C5H11NO2.

Vse aminokisline lahko najdemo v obliki D ali L in valin ni izjema. Vendar je oblika L-valina veliko bolj obilna od oblike D-valina, poleg tega pa je bolj spektroskopsko aktivna od oblike D.

L-valin je oblika, ki se uporablja za tvorbo celičnih beljakovin in je od teh dveh biološko aktivna oblika. Med številnimi drugimi funkcijami deluje kot hranilno sredstvo, mikrohranilo za rastline, metabolit za ljudi, alge, kvasovke in bakterije.

Lastnosti

Kljub temu, da je valin ena od devetih esencialnih aminokislin, poleg svoje udeležbe v sintezi beljakovin in kot metabolita na lastni razgradni poti nima pomembne vloge.

Vendar so obsežne aminokisline, kot sta valin in tirozin, odgovorne za prožnost fibroina, glavnega beljakovinskega sestavina svilenih niti, ki ga proizvajajo črvi vrste Bombyx mori, splošno znane kot sviloprejke ali sviloprejke. murva.

Tkiva, kot so ligamenti in arterijske krvne žile, so sestavljeni iz vlaknastega proteina, znanega kot elastin. Ta je sestavljen iz polipeptidnih verig z večkratnimi zaporedji aminokislin glicin, alanin in valin, pri čemer je valin najpomembnejši ostanek glede podaljšanja in prožnosti beljakovin.

Valin sodeluje pri glavnih sinteznih poteh spojin, odgovornih za značilen vonj sadja. Valinske molekule se pretvorijo v razvejene in metilirane derivate estrov in alkoholov.

V prehrambeni industriji

Obstaja veliko kemičnih dodatkov, ki uporabljajo valin v kombinaciji z glukozo za pridobivanje prijetnih vonjav v nekaterih kulinaričnih pripravkih.

Pri temperaturi 100 ° C imajo ti dodatki značilen vonj po rži, pri 170 ° C pa dišijo po vroči čokoladi, zaradi česar so priljubljeni pri proizvodnji hrane v pekarski in slaščičarski industriji.

Ti kemični dodatki uporabljajo umetno sintetiziran L-valin, saj je njihovo čiščenje iz bioloških virov okorno in zahtevane stopnje čistosti običajno ni doseženo.

Biosinteza

Vse aminokisline z razvejano verigo, kot so valin, levcin in izolevcin, se večinoma sintetizirajo v rastlinah in bakterijah. Kar pomeni, da morajo živali, kot so ljudje in drugi sesalci, jesti hrano, bogato s temi aminokislinami, da bi lahko izpolnile svoje prehranske potrebe.

Biosinteza valina se običajno začne s prenosom dveh atomov ogljika iz hidroksietiltiamin pirofosfata v piruvat z encimom acetohidroksi izomerna kislina reduktaza.

Oba atoma ogljika izhajata iz druge molekule piruvata s pomočjo TPP-odvisne reakcije, ki je zelo podobna tisti, ki jo katalizira encim piruvat dekarboksilaza, vendar jo katalizira dihidroksi kislina dehidratataza.

Encim valin aminotransferaza nazadnje vključuje amino skupino v keto kislinsko spojino, ki izhaja iz prejšnje dekarboksilacije in tako tvori L-valin. Aminokisline levcin, izolevcin in valin imajo veliko strukturno podobnost, in to zato, ker imajo v svojih biosintetskih poteh veliko vmesnih snovi in ​​encimov.

Ketokislina, ki nastane med biosintezo L-valina, uravnava nekatere encimske korake z negativnimi povratnimi informacijami ali alosterno regulacijo v biosintetski poti levcina in drugih sorodnih aminokislin.

To pomeni, da biosintetske poti zavira metabolit, ki se ustvari v njih, ki celicam, ko se kopičijo, daje poseben signal, ki kaže, da je določena aminokislina v presežku, zato lahko njeno sintezo ustavimo.

Degradacija

Prve tri stopnje razgradnje valina delijo na poti razgradnje vseh aminokislin z razvejano verigo.

Valin lahko vstopi v cikel citronske kisline ali Krebsov cikel, da se transformira v sukcinil-CoA. Pot razgradnje vključuje začetno transaminacijo, katalizirano z encimom, imenovanim aminokislina razvejene verige aminotransferaze (BCAT).

Ta encim katalizira reverzibilno transaminacijo, ki pretvori aminokisline z razvejano verigo v ustrezne α-keto kisline z razvejeno verigo.

Pri tej reakciji je udeležba para glutamat / 2-ketoglutarat bistvenega pomena, saj 2-ketoglutarat prejme amino skupino, ki se odstrani iz aminokisline, ki se presnavlja in postane glutamat.

Ta prvi reakcijski korak katabolizma valine proizvaja 2-ketoisovalerat in ga spremlja pretvorba piridoksal 5'-fosfata (PLP) v piridoksamin 5'-fosfat (PMP).

Nato se 2-ketoisovalerat uporablja kot substrat za mitohondrijski encimski kompleks, znan kot α-ketokiselinska dehidrogenaza z razvejeno verigo, ki doda del CoASH in tvori izobutiril-CoA, ki se nato dehidrira in pretvori v metakril-CoA.

Metakrilil-CoA se predela v nadaljevanju v petih dodatnih encimskih korakih, ki vključujejo hidratacijo, odstranitev dela CoASH, oksidacijo, dodajanje drugega dela COASH in molekularno preureditev, ki se konča s proizvodnjo sukcinil-CoA, ki takoj stopi v cikel iz Krebsa.

Valinsko bogata hrana

Beljakovine, ki jih vsebujejo sezamova ali sezamova semena, so bogate z valinom, pri čemer ima skoraj 60 mg aminokisline na vsak gram beljakovine. Iz tega razloga se otrokom s prehrano s pomanjkanjem te aminokisline priporočajo sezamovi piškotki, torte in bari ali nougat.

Soja je na splošno bogata z vsemi esencialnimi aminokislinami, vključno z valinom. Vendar pa so metionin in cistein slabi. Sojini proteini ali tekstura imajo zelo zapletene kvartarne strukture, vendar jih je enostavno raztapljati in ločiti na manjše podenote ob prisotnosti želodčnih sokov.

Kazein, ki ga običajno najdemo v mleku in njegovih derivatih, je bogat z večkratnimi valinami. Tako kot sojin protein se tudi ta beljakovina zlahka razgradi in absorbira v črevesnem traktu sesalcev.

Ocenjeno je bilo, da na vsakih 100 gramov sojinih beljakovin zaužijemo približno 4,9 grama valina; medtem ko na vsakih 100 ml mleka zaužijemo približno 4,6 ml valina.

Druga živila, bogata s to aminokislino, so goveje meso, ribe ter različne vrste zelenjave in zelenja.

Prednosti njegovega vnosa

Valin je, tako kot velik del aminokislin, glukogena aminokislina, to je, da se lahko vključi v glukoneogeno pot in mnogi nevrologi trdijo, da njen vnos pomaga vzdrževati duševno zdravje, koordinacijo mišic in zmanjša stres.

Številni športniki uživajo tablete, bogate z valinom, saj pomagajo pri regeneraciji tkiv, zlasti mišičnega. Ker je aminokislina, ki se lahko vključi v glukoneogenezo, pomaga pri proizvodnji energije, ki ni pomembna samo za telesno aktivnost, ampak tudi za živčno delovanje.

Živila, bogata z valinom, pomagajo vzdrževati ravnovesje dušikovih spojin v telesu. To ravnovesje je nujno za pridobivanje energije iz zaužitih beljakovin, za rast telesa in celjenje.

Njegova poraba preprečuje poškodbe jeter in žolčnika, prav tako pa prispeva k optimizaciji številnih telesnih funkcij.

Eno najbolj priljubljenih prehranskih dopolnil med športniki za povečanje mišičnega obsega in okrevanje mišic so BCAA.

Ta vrsta tablet je sestavljena iz tablet z mešanicami različnih aminokislin, ki na splošno vključujejo aminokisline z razvejano verigo, kot so L-valin, L-izolevcin in L-levcin; bogati so tudi z vitaminom B12 in drugimi vitamini.

Nekateri poskusi, izvedeni s prašiči, so pokazali, da so potrebe po valinu veliko večje in omejujejo matere med fazo dojenja, saj ta aminokislina pomaga pri izločanju mleka in izboljša izboljšanje hitrosti doječih novorojenčkov.

Motnje pomanjkanja

Priporočeni dnevni vnos valina za dojenčke znaša približno 35 mg na vsak gram zaužitega beljakovin, za odrasle pa je količina nekoliko nižja (okoli 13 mg).

Najpogostejša bolezen, povezana z aminokislinami z valinom in drugimi razvejanimi verigami, je znana kot "bolezen urina z javorjevim sirupom" ali "Ketoacidurija."

To je podedovano stanje, ki ga povzroča napaka v genih, ki kodirajo encime dehidrogenazo alfa-keto kislin, pridobljenih iz levcina, izolevcina in valina, ki so potrebni za njihovo presnovo.

Pri tej bolezni telo ne more asimilirati nobene od teh treh aminokislin, ko jih dobimo iz prehrane, zato se pridobljene ketoacide kopičijo in izločajo z urinom (zaznamo jih lahko tudi v krvnem serumu in v cerebrospinalni tekočini).

Po drugi strani pa je bila dieta s pomanjkanjem valina povezana z nevrološkimi patologijami, kot je epilepsija. Prav tako lahko povzroči izgubo teže, Huntingtonovo bolezen in lahko celo privede do razvoja nekaterih vrst raka, saj je sistem za obnovo tkiva in sintezo biomolekul ogrožen.

Reference

1. Abu-Baker, S. (2015). Pregled biokemije: pojmi in povezave
2. Nelson, DL, Lehninger, AL, Cox, MM (2008). Lehningerjeva načela biokemije. Macmillan.
3. Plimmer, RHA, & Phillips, H. (1924). Analiza beljakovin. III. Ocena Histidina in Tirozina z bromiranjem. Biochemical Journal, 18 (2), 312
4. Plimmer, RHA (1912). Kemična sestava proteinov (Zvezek 1). Longmans, zelen.
5. Torii, KAZUO in Iitaka, Y. (1970). Kristalna struktura L-valina. Acta Crystallographica Oddelek B: Strukturna kristalografija in kristalna kemija, 26 (9), 1317-1326.
6. Tosti, V., Bertozzi, B., & Fontana, L. (2017). Koristi za sredozemsko prehrano za zdravje: presnovni in molekularni mehanizmi. The Journals of Gerontology: Serija A, 73 (3), 318–326.