VALINE: KARAKTERISTIKE, FUNKCIJE, BOGATA HRANA, PREDNOSTI - BIOLOGIJA - 2026

Valin pripada 22 aminokiselina identificirane kao „osnovne” komponente proteina; poistovjećuje se s akronimom „Val“ i slovom „V“. Ovu aminokiselinu ne može sintetizirati ljudsko tijelo, stoga je svrstana u skupinu devet esencijalnih aminokiselina za ljude.

Mnogi globularni proteini imaju unutrašnjost bogatu ostacima valina i leucina, jer su oba povezana hidrofobnim interakcijama i ključna su za savijanje strukture i trodimenzionalnu konformaciju proteina.

Kemijska struktura aminokiseline Valine (Izvor: Clavecin via Wikimedia Commons)

Valine je prvi put 1856. pročistio V. Grup-Besanez iz vodenog ekstrakta gušterače. No, naziv "valin" skovao je E. Fisher 1906. godine, kad ga je uspio umjetno sintetizirati i uočio je da je njegova struktura vrlo slična onoj valerične kiseline, koja se nalazi u biljkama obično poznatim kao "valerijana".

Valin je jedna od aminokiselina koja se nalazi u konzerviranim položajima u određenim proteinima koje dijele kralježnjaci, na primjer, na položaju 80 kralježnjaka, citokrom C, leucin, valin, izoleucin i metionin nalaze se istim redoslijedom.

U tkivima ili biomaterijalima otpornih, tvrdih i elastičnih karakteristika kao što su ligamenti, tetive, krvne žile, niti ili pahuljice, pronađene su velike količine valina koji pruža fleksibilnost i otpornost zahvaljujući hidrofobnim interakcijama s drugim aminokiselinama.

Zamjena ostatka glutamata ostatkom valina u P lancu hemoglobina, proteina koji je odgovoran za transport kisika kroz krv, uzrokuje slabu tvorbu strukture proteina, što uzrokuje stvaranje hemoglobina "S".

Ova mutacija uzrokuje anemiju srpastih ili srpastih stanica, patološko stanje u kojem crvena krvna zrnca dobivaju karakterističan oblik polumjeseca ili srpa, koji ih razlikuje od normalnih krvnih stanica, sa zaobljenim i spljoštenim izgledom.

Neki od herbicida koji se danas najviše koriste imaju sulfonilureju i metil sulfometuron kao aktivne spojeve, koji oštećuju enzim acetolaktat sintazu, neophodne za prvi korak sinteze valina, leucina i izolevcina. Šteta koja je uzrokovana tim pesticidima sprečava normalan razvoj trava i korova.

karakteristike

Valin je aminokiselina sa pet-ugljikovim skeletom i spada u skupinu aminokiselina s alifatskim bočnim lancima. Njegov hidrofobni karakter je takav da se može usporediti s fenilalaninom, leucinom i izoleucinom.

Aminokiseline koje u svojim R skupinama ili bočnim lancima imaju lance ugljikovodika obično su u literaturi poznate kao aminokiseline razgranatog ili razgranatog lanca. Valin, fenilalanin, leucin i izoleucin su u ovoj skupini.

Općenito, aminokiseline ove skupine koriste se kao unutarnji strukturni elementi u sintezi proteina, jer se mogu međusobno povezati hidrofobnim interakcijama, "bježeći" od vode i uspostavljajući strukturne nabore karakteristične za mnoge proteine.

Njegova molekularna masa je oko 117 g / mol, a budući da je njegova R grupa ili bočni lanac razgranati ugljikovodik, on nema naboja i njegova relativna obilje u proteinkim strukturama iznosi malo više od 6%.

Struktura

Valin dijeli opću strukturu i tri tipične kemijske skupine svih aminokiselina: karboksilnu skupinu (COOH), amino skupinu (NH2) i atom vodika (-H). U svojoj R skupini ili bočnom lancu ima tri atoma ugljika koji mu daju vrlo hidrofobne karakteristike.

Kao što vrijedi za sve kemijske spojeve klasificirane kao "aminokiseline", valin ima središnji ugljikov atom koji je kiralni i poznat je kao α-ugljik, na koji su vezane četiri spomenute kemijske skupine.

Naziv IUPAC-a za valin je 2-3-amino-3-butanojska kiselina, ali neki ga kemičari nazivaju i α-amino valerijanskom kiselinom, a njegova kemijska formula je C5H11NO2.

Sve aminokiseline mogu se naći u obliku D ili L, a valin nije iznimka. Međutim, oblik L-valina mnogo je obilniji od oblika D-valina, a osim toga, on je spektroskopski aktivniji od oblika D.

L-valin je oblik koji se koristi za stvaranje staničnih proteina i stoga je od ta dva, biološki aktivni oblik. Ona ispunjava funkcije kao hranjivo sredstvo, mikronutrijent za biljke, metabolit za ljude, alge, kvasce i bakterije, među mnogim drugim funkcijama.

Značajke

Valine, iako je jedna od devet esencijalnih aminokiselina, ne igra značajnu ulogu osim svog sudjelovanja u sintezi proteina i kao metabolita u vlastitom putu razgradnje.

Međutim, pozamašne aminokiseline poput valina i tirozina odgovorne su za fleksibilnost fibroina, glavnog proteinskog sastojka svilenih niti proizvedenih od glista vrste Bombyx mori, poznatih kao svilene bube ili svilene bube. stablo murve.

Tkiva poput ligamenata i arterijskih krvnih žila sastoje se od vlaknastih proteina poznatih kao elastin. Sastoji se od polipeptidnih lanaca s ponavljanim nizovima aminokiselina glicin, alanin i valin, a valin je najvažniji ostatak u odnosu na produženje i fleksibilnost proteina.

Valin sudjeluje u glavnim putevima sinteze spojeva odgovornih za karakterističan miris voća. Molekule valina pretvaraju se u razgranate i metilirane derivate estera i alkohola.

U prehrambenoj industriji

Postoji mnogo kemijskih dodataka koji koriste valin u kombinaciji s glukozom kako bi dobili ugodne mirise u nekim kulinarskim pripravcima.

Na temperaturi od 100 ° C, ovi dodaci imaju karakterističan miris po rži, a preko 170 ° C mirišu na toplu čokoladu, što ih čini popularnim u proizvodnji hrane u pekarstvu i slastičarstvu.

Ovi kemijski aditivi koriste umjetno sintetizirani L-valin, jer je njihovo pročišćavanje iz bioloških izvora glomazno i ​​obično se ne traži potreban stupanj čistoće.

biosinteza

Sve aminokiseline razgranatog lanca, kao što su valin, leucin i izoleucin, uglavnom se sintetiziraju u biljkama i bakterijama. Što znači da životinje poput ljudi i drugih sisavaca trebaju jesti hranu bogatu tim aminokiselinama da bi ispunile svoje prehrambene potrebe.

Biosinteza valina obično započinje prijenosom dva atoma ugljika iz hidroksietiltiamin pirofosfata u piruvat pomoću enzima acetohidroksi izomerne kiseline reduktaze.

Dva atoma ugljika se dobivaju iz druge molekule piruvata reakcijom ovisnom o TPP-u, vrlo sličnoj onoj koju katalizira enzim piruvat dekarboksilaza, ali koja je katalizirana dihidroksi kiselinom dehidratatazom.

Enzim valin aminotransferaza, naposljetku, uključuje amino skupinu keto kiselinskog spoja koji je rezultat prethodne dekarboksilacije, stvarajući tako L-valin. Aminokiseline leucin, izoleucin i valin imaju veliku strukturnu sličnost, i to zato što dijele mnoge intermedijare i enzime u svojim biosintetskim putovima.

Keto kiselina nastala tijekom biosinteze L-valina regulira neke enzimske korake negativnim povratnim informacijama ili alosternom regulacijom u biosintetskom putu leucina i ostalih srodnih aminokiselina.

To znači da biosintetski putevi inhibiraju metabolit koji se stvara u njima koji, kada se akumulira, daje stanicama specifičan signal koji ukazuje na to da je određena aminokiselina u višku, pa se njezina sinteza može zaustaviti.

degradacija

Prva tri koraka razgradnje valina dijele se na način razgradnje svih aminokiselina razgranatog lanca.

Valin može ući u ciklus limunske kiseline ili Krebsov ciklus da bi se transformirao u sukcinil-CoA. Put razgradnje sastoji se od početne transaminacije, katalizirane enzimom poznatim kao aminotransferaza razgranatog lanca aminokiseline (BCAT).

Ovaj enzim katalizira reverzibilnu transaminaciju koja pretvara aminokiseline razgranatog lanca u njihove odgovarajuće α-keto kiseline razgranatog lanca.

U ovoj je reakciji ključno sudjelovanje para glutamat / 2-ketoglutarat, jer 2-ketoglutarat prima aminokiselinu koja se uklanja iz aminokiseline koja se metabolizira i postaje glutamat.

Ovaj prvi korak reakcije valinskog katabolizma stvara 2-ketoisovalerat i prati pretvorbu piridoksal 5'-fosfata (PLP) u piridoksamin 5'-fosfat (PMP).

Zatim se 2-ketoisovalerat koristi kao supstrat za mitohondrijski enzimski kompleks, poznat kao α-keto kiselina dehidrogenaza razgranatog lanca, koji dodaje CoASH dio i tvori izobutiril-CoA, koji se zatim dehidrira i pretvara u metakril-CoA.

Metakrilil-CoA se obrađuje nizvodno u 5 dodatnih enzimskih koraka koji uključuju hidrataciju, uklanjanje dijela CoASH, oksidaciju, dodavanje drugog dijela CoASH i molekularno preuređivanje, završavajući proizvodnjom sukcinil-CoA, koji odmah ulazi u ciklus od Krebsa.

Hrana bogata valinom

Proteini sadržani u sezamovom ili sezamovom sjemenu bogati su valinom, s gotovo 60 mg aminokiseline za svaki gram proteina. Iz tog razloga, sezamovi kolačići, kolači i barovi ili nougat preporučuju se djeci koja imaju dijetu nedostatnu ove aminokiseline.

Soja je općenito bogata svim esencijalnim aminokiselinama, uključujući valin. Međutim, siromašni su metioninom i cisteinom. Sojin protein ili tekstura imaju vrlo složene kvaternarne strukture, ali se lako rastvaraju i razdvajaju na manje podjedinice u prisutnosti želučanih sokova.

Kazein, koji se obično nalazi u mlijeku i njegovim derivatima, bogat je ponavljanim sekvencijama valina. Poput sojinog proteina, ovaj se protein lako razgrađuje i apsorbira u crijevnom traktu sisavaca.

Procijenjeno je da se na svakih 100 grama proteina soje unosi oko 4,9 grama valina; dok se na svakih 100 ml mlijeka unosi oko 4,6 ml valina.

Ostala hrana bogata ovom aminokiselinom su govedina, riba i razne vrste povrća i zelja.

Prednosti njegovog unosa

Valin je, poput velikog dijela aminokiselina, glukogena aminokiselina, odnosno može se ugraditi u put glukoneogena, a mnogi neurolozi tvrde da njegov unos pomaže u održavanju mentalnog zdravlja, koordinacije mišića i smanjenju stresa.

Mnogi sportaši konzumiraju tablete bogate valinom, jer pomažu u regeneraciji tkiva, posebno mišićnog tkiva. Budući da je aminokiselina sposobna da se ugradi u glukoneogenezu, pomaže u proizvodnji energije koja nije bitna samo za tjelesnu aktivnost, već i za živčanu funkciju.

Hrana bogata valinom pomaže u održavanju ravnoteže dušičnih spojeva u tijelu. Ova ravnoteža je bitna za stvaranje energije iz unesenih proteina, za rast tijela i ozdravljenje.

Njegova konzumacija sprječava oštećenje jetre i žučnog mjehura, a također doprinosi optimizaciji mnogih tjelesnih funkcija.

Jedan od najpopularnijih dodataka prehrani među sportašima za povećanje mišićnog volumena i oporavka mišića su BCAA.

Ova vrsta tableta sastoji se od tableta sa mješavinama različitih aminokiselina, koje općenito uključuju aminokiseline razgranatog lanca kao što su L-valin, L-izoleucin i L-leucin; bogati su i vitaminom B12 i drugim vitaminima.

Neki pokusi provedeni sa svinjama pokazali su da su potrebe za valinom mnogo veće i ograničavajuće za majke tijekom faze dojenja, jer ova aminokiselina pomaže izlučivanju mlijeka i poboljšava brzinu rasta novorođenčadi koja doji.

Poremećaji nedostatka

Preporučeni dnevni unos valina za dojenčad iznosi oko 35 mg za svaki gram konzumiranog proteina, dok je za odrasle osobe količina nešto niža (oko 13 mg).

Najčešća bolest koja se odnosi na valin i druge aminokiseline razgranatog lanca poznata je kao "bolest jajovog sirupa u urinu" ili "Ketoacidurija".

Ovo je naslijeđeno stanje uzrokovano defektom gena koji kodiraju enzime dehidrogenaze α-keto kiselina izvedenih iz leucina, izoleucina i valina, koji su neophodni za njihov metabolizam.

Kod ove bolesti tijelo ne može asimilirati nijednu od ove tri aminokiseline nakon što ih dobiju iz prehrane, stoga se izvedene ketocidne kiseline nakupljaju i izbacuju u mokraći (mogu se otkriti i u krvnom serumu i cerebrospinalnoj tekućini).

S druge strane, dijeta koja nedostaje valina povezana je s neurološkim patologijama poput epilepsije. Također može uzrokovati gubitak kilograma, Huntingtonovu bolest, pa čak može dovesti i do razvoja određenih vrsta karcinoma, budući da je sustav popravljanja tkiva i sinteza biomolekula ugrožen.

Reference

1. Abu-Baker, S. (2015). Pregled biokemije: pojmovi i veze
2. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Lehningerovi principi biokemije. Macmillan.
3. Plimmer, RHA, & Phillips, H. (1924). Analiza proteina. III. Procjena Histidina i Tirozina bromiranjem. Biochemical Journal, 18 (2), 312
4. Plimmer, RHA (1912). Kemijska konstitucija proteina (Vol. 1). Longmans, Green.
5. Torii, KAZUO i Iitaka, Y. (1970). Kristalna struktura L-valina. Acta Crystallographica Odjeljak B: Strukturna kristalografija i kristalna kemija, 26 (9), 1317-1326.
6. Tosti, V., Bertozzi, B., & Fontana, L. (2017). Zdravstvene prednosti mediteranske prehrane: metabolički i molekularni mehanizmi. Časopisi za gerontologiju: Serija A, 73 (3), 318-326.