LIZĪNS: RAKSTUROJUMS, STRUKTŪRA, FUNKCIJAS, BIOSINTĒZE - BIOLOĢIJA - 2025

Lizīns ( Lys , K ) vai -diaminocaproic ε skābe , ir viens no 22 aminoskābēm, kas padara veido olbaltumvielas no dzīviem organismiem un uz cilvēkiem, tiek uzskatīts par būtiskām, jo tas nav maršrutu biosintēzi.

To Drešels atklāja 1889. gadā kā kazeinogēna hidrolīzes (sadalīšanās) produktu. Gadu vēlāk Fišers, Zīgfrīds un Hedins noteica, ka tā ir arī tādu olbaltumvielu sastāvdaļa kā želatīns, olu albumīns, konglutīns, fibrīns un citas olbaltumvielas.

Lizīna aminoskābes ķīmiskā struktūra (Avots: Borb, izmantojot Wikimedia Commons)

Tā parādīšanās vēlāk tika parādīta dīgstos stādos un lielākajā daļā pārbaudīto augu olbaltumvielu, ar kuru palīdzību tika noteikta tā kā visu šūnu olbaltumvielu galvenā sastāvdaļa pārpilnība.

To uzskata par vienu no galvenajām "ierobežojošajām" aminoskābēm diētā, kurā ir daudz graudaugu, un šī iemesla dēļ tiek uzskatīts, ka tas ietekmē olbaltumvielu satura kvalitāti, ko patērē dažādas pasaules nepietiekami attīstītās populācijas.

Daži pētījumi ir noteikuši, ka lizīna uzņemšana veicina hormonu insulīna un glikagona ražošanu un izdalīšanos, kuriem ir nozīmīga ietekme uz ķermeņa enerģijas metabolismu.

raksturojums

Lizīns ir pozitīvi lādēta α-aminoskābe, tās molekulmasa ir 146 g / mol, un tās sānu ķēdes (R) disociācijas konstantes vērtība ir 10,53, kas nozīmē, ka pie fizioloģiskā pH tā aizvietojamā aminogrupa tas ir pilnībā jonizēts, nodrošinot aminoskābei neto pozitīvu lādiņu.

Tā sastopamība dažādu veidu dzīvo organismu olbaltumvielās ir gandrīz 6%, un dažādi autori uzskata, ka lizīns ir būtisks audu augšanai un atbilstošai atjaunošanai.

Šūnās ir liels daudzums lizīna atvasinājumu, kas pilda ļoti dažādas fizioloģiskās funkcijas. Starp tiem ir hidroksilizīns, metil-lizīns un citi.

Tā ir ketogēna aminoskābe, kas nozīmē, ka tās metabolisms rada starpposma substrātu oglekļa skeletus tādu molekulu kā acetil-CoA veidošanās ceļiem, pēc tam veidojot ketonu ķermeņus aknās.

Atšķirībā no citām neaizvietojamām aminoskābēm, šī nav glikogēna aminoskābe. Citiem vārdiem sakot, tā sadalīšanās nebeidzas ar glikozes ražošanas ceļu starpnieku ražošanu.

Uzbūve

Lizīns tiek klasificēts pamata aminoskābju grupā, kuras sānu ķēdēs ir jonizējamas grupas ar pozitīvu lādiņu.

Tās sānu ķēdē vai R grupā ir otra primārā aminogrupa, kas piestiprināta pie oglekļa atoma tās alifātiskās ķēdes ε pozīcijā, līdz ar to tā nosaukums ir "ε-aminokaproīns".

Tam ir α-oglekļa atoms, pie kura ir piesaistīts ūdeņraža atoms, aminogrupa, karboksilgrupa un R sānu ķēde, ko raksturo molekulārā formula (-CH2-CH2-CH2-CH2-NH3 +).

Tā kā sānu ķēdē ir trīs metilēna grupas un, lai arī lizīna molekulā ir pozitīvi lādēta aminogrupa fizioloģiskā pH līmenī, šai R grupai ir spēcīgs hidrofobiskais raksturs, tieši tāpēc tā bieži tiek "aprakta" olbaltumvielu struktūrās. , atstājot tikai ε-aminogrupu.

Lizīna sānu ķēdes aminogrupa ir ļoti reaģējoša un parasti piedalās daudzu olbaltumvielu aktīvajos centros ar fermentatīvu aktivitāti.

Iespējas

Lizīns, kas ir neaizvietojama aminoskābe, pilda vairākas mikroelementa funkcijas, īpaši cilvēkiem un citiem dzīvniekiem, bet tas ir arī metabolīts dažādos organismos, piemēram, baktērijās, raugā, augos un aļģēs.

Tās sānu ķēdes īpašības, it īpaši tām ε-aminogrupām, kas piestiprinātas pie ogļūdeņraža ķēdes, kas spēj veidot ūdeņraža saites, piešķir tai īpašas īpašības, kas padara to par dalībnieci katalītiskās reakcijās dažāda veida fermentos.

Tas ir ļoti svarīgi normālai augšanai un muskuļu pārveidošanai. Turklāt tā ir karnitīna, kas ir aknās, smadzenēs un nierēs sintezēts savienojums, priekšgājēja molekula, kas ir atbildīga par taukskābju transportēšanu uz mitohondrijiem enerģijas ražošanai.

Šī aminoskābe ir nepieciešama arī kolagēna, svarīgu saistaudu sistēmas olbaltumvielu cilvēka ķermenī, sintēzei un veidošanai, tāpēc tā veicina ādas un kaulu struktūras uzturēšanu.

Tam ir eksperimentāli atzītas funkcijas:

- Zarnu aizsardzība pret stresa stimuliem, piesārņošanu ar baktēriju un vīrusu patogēniem utt.

- Samaziniet hroniskas trauksmes simptomus

- Veicināt zīdaiņu augšanu, kuri aug ar zemas kvalitātes diētu

Biosintēze

Cilvēki un citi zīdītāji nevar sintezēt aminoskābi lizīnu in vivo, un šī iemesla dēļ viņiem tas jāiegūst no dzīvnieku un augu olbaltumvielām, kas uzņemtas uzturā.

Dabiskajā pasaulē ir attīstījušies divi dažādi lizīna biosintēzes ceļi: vienu izmanto "zemākas" baktērijas, augi un sēnītes, otru - eugleneīdi un "augstākas" sēnītes.

Lizīna biosintēze augos, zemākajās sēnēs un baktērijās

Šajos organismos lizīnu iegūst no diaminopimelskābes, izmantojot 7 soļu ceļu, sākot ar piruvātu un aspartāta semialdehīdu. Piemēram, baktērijām šis ceļš ir saistīts ar lizīna ražošanu (1) olbaltumvielu sintēzei, (2) diaminopimilāta sintēzei un (3) lizīna sintēzei, kas tiks izmantota peptidoglikāna šūnu sienā.

Aspartāts organismos, kas veido šo ceļu, ne tikai rada lizīnu, bet arī rada metionīnu un treonīnu.

Ceļš sadalās aspartāta semialdehīdā lizīna ražošanā un homoserīnā, kas ir treonīna un metionīna priekštecis.

Lizīna biosintēze augstākajās un euglenidās sēnēs

De novo lizīna sintēze augstākajās sēnēs un mikroelementos notiek, izmantojot starpproduktu L-α-aminoadipātu, kas daudzkārt tiek pārveidots dažādos veidos nekā baktērijās un augos.

Maršruts sastāv no 8 fermentatīviem posmiem, iesaistot 7 brīvus starpproduktus. Ceļa pirmā puse notiek mitohondrijos un panāk α-aminoadipāta sintēzi. Α-aminoadipāta pārvēršana L-lizīnā vēlāk notiek citosolā.

- Pirmais maršruta solis sastāv no α-ketoglutarāta un acetil-CoA molekulu kondensācijas ar fermenta homocitrāta sintāzi, kas rada homocictric acid.

- Homocictrīnskābi dehidrē cis-homoakonitīnskābē, kuru pēc tam ar homoakonitāzes enzīmu pārvērš par homoisocitrilskābi.

- Homoizocitrskābi oksidē ar homoisocitrātu dehidrogenāzi, tādējādi pārejoši veidojot oksidoglutrātu, kas zaudē oglekļa dioksīda (CO2) molekulu un nonāk kā α-katoadipīnskābe.

- Šis pēdējais savienojums tiek transaminēts ar procesu, kas atkarīgs no glutamāta, pateicoties fermenta aminoadipāta aminotransferāzes darbībai, kas rada L-α-aminoadipīnskābi.

- L-α-aminoadipīnskābes sānu ķēde tiek samazināta, veidojot L-α-aminoadipic-δ-semialdehīda skābi, rīkojoties ar aminoadipātu reduktāzi - reakcijai, kurai nepieciešams ATP un NADPH.

- Sakropīna reduktāze tad katalizē L-α-aminoadipīnskābes-δ-semialdehīda kondensāciju ar L-glutamāta molekulu. Pēc tam imino tiek samazināts un tiek iegūts sukropīns.

- Visbeidzot oglekļa-slāpekļa saiti saharopīna glutamāta daļā “sagriež” enzīms saharopīna dehidrogenāze, iegūstot L-lizīnu un α-ketoglutarāta skābi kā gala produktus.

Alternatīvas lizīnam

Eksperimentālie testi un analīzes, kas augšanas periodā veikti ar žurkām, ļāva noskaidrot, ka ε-N-acetil-lizīns var aizstāt lizīnu, lai atbalstītu pēcnācēju augšanu, un tas notiek pateicoties fermentam: ε-lizīna acilāzei .

Šis ferments katalizē ε-N-acetil-lizīna hidrolīzi, iegūstot lizīnu, un tas notiek ļoti ātri un lielos daudzumos.

Degradācija

Visās zīdītāju sugās lizīna sadalīšanās pirmo posmu katalizē enzīms lizīns-2-oksoglutarāta reduktāze, kas spēj pārvērst lizīnu un α-oksoglutarātu saharopēnā, aminoskābes atvasinājumā, kas atrodas dzīvnieku fizioloģiskajos šķidrumos un kura pastāvēšana tajās tika demonstrēta 60. gadu beigās.

Saucropīns tiek pārveidots par α-aminoadipate δ-semialdehīdu un glutamātu ar enzīma saharopīna dehidrogenāzes darbību. Cits enzīms ir arī spējīgs sakropīnu izmantot kā substrātu, lai to atkal hidrolizētu līdz lizīnam un α-oksoglutarātam, un tas ir pazīstams kā saharopīna oksidoreduktāze.

Sakropīnam, kas ir viens no galvenajiem metabolisma starpniekiem lizīna sadalīšanās procesā, fizioloģiskos apstākļos ir ārkārtīgi augsts aprites ātrums, tāpēc tas neuzkrājas šķidrumos vai audos, ko pierāda konstatētās augstās aktivitātes saharopīna dehidrogenāzes.

Tomēr lizīna metabolismā iesaistīto fermentu daudzums un aktivitāte lielā mērā ir atkarīga no katras konkrētās sugas dažādiem ģenētiskajiem aspektiem, jo ​​pastāv būtiskas variācijas un specifiski kontroles vai regulēšanas mehānismi.

"Sakaropinūrija"

Pastāv patoloģisks stāvoklis, kas saistīts ar ievērojamu aminoskābju, piemēram, lizīna, citrulīna un histidīna, zaudējumu caur urīnu, un to sauc par “saharopinūriju”. Sukropīns ir lizīna metabolisma aminoskābju atvasinājums, kas izdalās kopā ar trim aminoskābēm, kas minētas "sacropinuric" pacientu urīnā.

Sucropin sākotnēji tika atklāts alus raugā, un tas ir lizīna priekštecis šajos mikroorganismos. Citos eikariotu organismos šis savienojums rodas lizīna sadalīšanās laikā hepatocītu mitohondrijos.

Pārtika, kas bagāta ar lizīnu

Lizīnu iegūst no pārtikas produktiem, ko patērē uzturā, un vidējam pieaugušam cilvēkam dienā ir vajadzīgi vismaz 0,8 g no tā. Tas ir atrodams daudzos dzīvnieku izcelsmes proteīnos, īpaši sarkanajā gaļā, piemēram, liellopu gaļā, jērā un vistas gaļā.

Tas ir atrodams tādās zivīs kā tuncis un lasis, kā arī jūras veltēs, piemēram, austerēs, garnelēs un gliemenēs. Tas atrodas arī piena produktu olbaltumvielās un to atvasinājumos.

Augu pārtikā tas ir atrodams kartupeļos, paprikā un puravos. Tas ir atrodams arī avokado, persikos un bumbieros. Tādos pākšaugos kā pupiņas, aunazirņi un sojas pupas; ķirbju sēklās, makadāmijas riekstos un indijās (meja, indijā utt.).

Ieguvumi no tā uzņemšanas

Šī aminoskābe ir iekļauta daudzās diētas zāļu formās, tas ir, ir izolēta no dabīgiem savienojumiem, īpaši augiem.

To lieto kā pretkrampju līdzekli, kā arī ir pierādīts, ka tas ir efektīvs 1. tipa herpes simplex vīrusa (HSV-1) replikācijas kavēšanā, kas parasti izpaužas stresa laikā, kad imūnsistēma ir nomākta vai “novājināta” kā pūslīši. vai herpes uz lūpām.

L-lizīna piedevu efektivitāte saaukstēšanās sāpju ārstēšanā ir saistīta ar faktu, ka tas "konkurē" vai "bloķē" arginīnu, citu olbaltumvielu aminoskābi, kas nepieciešama HSV-1 pavairošanai.

Ir noteikts, ka lizīnam ir arī anti-anksiolītiska iedarbība, jo tas palīdz bloķēt receptorus, kas ir iesaistīti reakcijā uz dažādiem stresa stimuliem, papildus piedaloties kortizola, “stresa hormona”, līmeņa pazemināšanā.

Daži pētījumi ir norādījuši, ka tas, cita starpā, var būt noderīgs vēža audzēju augšanas kavēšanai, acu veselībai, asinsspiediena kontrolei.

Dzīvniekiem

Kopīga stratēģija herpes vīrusa I infekcijas ārstēšanai kaķiem ir papildinājums lizīnam. Tomēr dažas zinātniskās publikācijas secina, ka šai aminoskābei kaķiem nav pretvīrusu īpašību, bet tā darbojas, samazinot arginīna koncentrāciju.

Par zīdaiņu veselību

L-lizīna eksperimentālā uzņemšana, kas pievienota zīdaiņu pienam laktācijas periodā, ir pierādījusi, ka tā veicina ķermeņa masas palielināšanos un apetītes indukciju bērniem pirmajos postnatālās attīstības posmos.

Tomēr L-lizīna pārpalikums var izraisīt pārspīlētu aminoskābju izdalīšanos urīnā - gan neitrālas, gan pamatīpašības, kā rezultātā to ķermenis tiek līdzsvarots.

L-lizīna pārmērīgā piedeva var izraisīt augšanas nomākumu un citu acīmredzamu histoloģisku iedarbību galvenajos orgānos, iespējams, aminoskābju zaudējuma dēļ urīnā.

Tajā pašā pētījumā arī tika pierādīts, ka lizīna piedevas uzlabo uzņemto augu olbaltumvielu uzturvērtības.

Citi līdzīgi pētījumi, kas veikti Ganā, Sīrijā un Bangladešā pieaugušajiem un abu dzimumu bērniem, atklāja lizīna uzņemšanas labvēlīgās īpašības, samazinot caureju bērniem, un dažus letālus elpošanas apstākļus pieaugušiem vīriešiem.

Lizīna deficīta traucējumi

Lizīns, tāpat kā visas neaizstājamās un neaizstājamās aminoskābes, ir nepieciešams pareizai šūnu olbaltumvielu sintēzei, kas veicina ķermeņa orgānu sistēmu veidošanos.

Ievērojami lizīna trūkumi uzturā, jo tā ir neaizvietojama aminoskābe, kuru organisms neražo, kā arī caurejas gadījumā var izraisīt nemierīgus simptomus, ko mediē arī serotonīns, kas saistīti arī ar serotonīna receptoriem.

Atsauces

1. Bol, S., & Bunnik, EM (2015). Lizīna piedeva nav efektīva kaķu herpesvīrusa 1 infekcijas profilaksei vai ārstēšanai kaķiem: sistemātisks pārskats. BMC Veterinārie pētījumi, 11 (1).
2. Kārsons, N., Scally, B., Neill, D., & Carré, I. (1968). Sakharopinūrija: jauna iedzimta lizīna metabolisma kļūda. Daba, 218, 679. lpp.
3. Colina R, J., Díaz E, M., Manzanilla M, L., Araque M, H., Martínez G, G., Rossini V, M., & Jerez-Timaure, N. (2015). Sagremojamā lizīna līmeņa novērtēšana cūkām paredzētās diētās ar augstu enerģijas blīvumu. Žurnāls MVZ Córdoba, 20 (2), 4522.
4. Līdzstrādnieki, BFCI un Lūiss, MHR (1973). Lizīna metabolisms zīdītājiem. Biochemical Journal, 136, 329-334.
5. Fornazier, RF, Azevedo, RA, Ferreira, RR, & Varisi, VA (2003). Lizīna katabolisms: plūsma, vielmaiņas loma un regulēšana. Brazīlijas augu fizioloģijas žurnāls, 15. (1), 9–18.
6. Ghosh, S., Smriga, M., Vuvor, F., Suri, D., Mohammed, H., Armah, SM, & Scrimshaw, NS (2010). Lizīna piedevas ietekme uz veselību un saslimstību cilvēkiem, kas pieder pie nabadzīgām piepilsētas mājsaimniecībām Akra, Gana. American Journal of Clinical Nutrition, 92 (4), 928–939.
7. Hūtons, Kalifornija, Perugini, MA, un Gerrard, JA (2007). Lizīna biosintēzes kavēšana: mainīga antibiotiku stratēģija. Molecular BioSystems, 3 (7), 458. – 465.
8. Kalogeropoulou, D., LaFave, L., Schweim, K., Gannon, MC, & Nuttall, FQ (2009). Lizīna uzņemšana ievērojami samazina glikozes reakciju uz uzņemto glikozi, nemainot insulīna reakciju. American Journal of Clinical Nutrition, 90 (2), 314–320.
9. Nagai, H., & Takeshita, S. (1961). L-lizīna piedevas uztura ietekme uz zīdaiņu un bērnu augšanu. Paediatria Japonica, 4 (8), 40–46.
10. O'Braiens, S. (2018). Veselības līnija. Iegūts 2019. gada 4. septembrī no vietnes www.healthline.com/nutrition/lysine-benefits
11. Zabriskie, TM, & Jackson, MD (2000). Lizīna biosintēze un metabolisms sēnītēs. Dabisko produktu pārskati, 17. (1), 85–97.