VALĪNS: ĪPAŠĪBAS, FUNKCIJAS, BAGĀTĪGI ĒDIENI, IEGUVUMI - BIOLOĢIJA - 2025

Valīns pieder 22 aminoskābēm identificētas kā "pamata" komponentu olbaltumvielu; to identificē ar akronīmu "Val" un ar burtu "V". Cilvēka ķermenis nevar sintezēt šo aminoskābi, tāpēc to klasificē deviņu cilvēkiem neaizstājamo aminoskābju grupā.

Daudziem globulārajiem proteīniem ir interjers, kas bagāts ar valīnu un leicīna atlikumiem, jo ​​abus tos saista hidrofobā mijiedarbība un tie ir nepieciešami struktūras salocīšanai un olbaltumvielu trīsdimensiju konformācijai.

Valīna aminoskābes ķīmiskā struktūra (Avots: Clavecin caur Wikimedia Commons)

Valīnu pirmo reizi 1866. gadā no aizkuņģa dziedzera ūdens ekstrakta attīra V. Grup-Besanez. Tomēr vārdu "valīns" E. Fišers izgudroja 1906. gadā, kad viņam izdevās to mākslīgi sintezēt un novēroja, ka tā struktūra ir ļoti līdzīga valerīnskābes struktūrai, kas atrodama augos, kurus tautā sauc par “baldriāns”.

Valīns ir viena no aminoskābēm, kas atrodamas konservētās pozīcijās noteiktos olbaltumvielās, kuras dalās mugurkaulnieki, piemēram, mugurkaulnieku citohroma C pozīcijā 80, leicīns, valīns, izoleicīns un metionīns ir atrodami tādā pašā secībā.

Liels daudzums valīna ir atrodams audos vai biomateriālos ar izturīgām, cietām un elastīgām īpašībām, piemēram, saitēm, cīpslām, asinsvadiem, pavedieniem vai zirnekļtīkliem, kas nodrošina elastību un izturību, pateicoties tās hidrofobiskajai mijiedarbībai ar citām aminoskābēm.

Glutamāta atlikuma aizstāšana ar valīna atlikumu hemoglobīna β ķēdē - proteīnā, kas atbild par skābekļa transportēšanu caur asinīm - izraisa sliktu olbaltumvielu struktūras veidošanos, kas izraisa hemoglobīna "S" veidošanos.

Šī mutācija izraisa sirpjveida šūnu anēmiju vai sirpjveida šūnu slimību - patoloģisku stāvokli, kurā sarkanās asins šūnas iegūst raksturīgu pusmēness vai sirpjveida formu, kas atšķir tās no normālām asins šūnām, ar noapaļotu un saplacinātu izskatu.

Dažos no herbicīdiem, ko mūsdienās izmanto visbiežāk, ir sulfonilurīnviela un metilsulfometurons kā aktīvie savienojumi, kas izraisa fermenta acetolaktāta sintāzes bojājumus, kas nepieciešami valīna, leicīna un izoleicīna sintēzes pirmajam posmam. Šo pesticīdu radītais kaitējums neļauj zālei un nezālēm normāli attīstīties.

raksturojums

Valīns ir aminoskābe ar piecu oglekļa skeletu un pieder aminoskābju grupai ar alifātiskām sānu ķēdēm. Tā hidrofobā īpašība ir tāda, ka to var salīdzināt ar fenilalanīnu, leicīnu un izoleicīnu.

Aminoskābes, kuru R grupās vai sānu ķēdēs ir ogļūdeņražu ķēdes, literatūrā parasti pazīstamas kā sazarotas vai sazarotas ķēdes aminoskābes. Šajā grupā ietilpst valīns, fenilalanīns, leicīns un izoleicīns.

Parasti šīs grupas aminoskābes tiek izmantotas kā iekšējie strukturālie elementi olbaltumvielu sintēzē, jo tās var saistīties savā starpā ar hidrofobisku mijiedarbību, "bēgot" no ūdens un izveidojot daudzām olbaltumvielām raksturīgās strukturālās krokas.

Tā molekulmasa ir aptuveni 117 g / mol, un, tā kā R grupa vai sānu ķēde ir sazarota ogļūdeņraža, tam nav lādiņa un tā relatīvais pārpalikums olbaltumvielu struktūrās ir nedaudz lielāks par 6%.

Uzbūve

Valīnam ir visu aminoskābju kopējā struktūra un trīs tipiskas ķīmiskās grupas: karboksilgrupa (COOH), aminogrupa (NH2) un ūdeņraža atoms (-H). R grupā vai sānu ķēdē tam ir trīs oglekļa atomi, kas tai piešķir ļoti hidrofobiskas īpašības.

Kā taisnība visiem ķīmiskajiem savienojumiem, kas klasificēti kā “aminoskābes”, valīnam ir centrālais oglekļa atoms, kas ir hirāls un ir pazīstams kā α-ogleklis, pie kura ir pievienotas četras minētās ķīmiskās grupas.

IUPAC nosaukums valīnam ir 2-3-amino-3-butānskābe, bet daži ķīmiķi to arī sauc par α-amino baldriāna skābi, un tā ķīmiskā formula ir C5H11NO2.

Visas aminoskābes var atrast D vai L formā, un valīns nav izņēmums. Tomēr L-valīna forma ir daudz bagātīgāka nekā D-valīna forma, un turklāt tā ir spektroskopiski aktīvāka nekā D forma.

L-valīns ir forma, ko izmanto šūnu olbaltumvielu veidošanai, un tāpēc, no šīm abām, ir bioloģiski aktīvā forma. Starp daudzām citām funkcijām tas pilda arī uzturvielu, augu mikroelementu, cilvēku, aļģu, raugu un baktēriju metabolītu funkcijas.

Iespējas

Neskatoties uz to, ka valīns ir viena no deviņām neaizvietojamām aminoskābēm, tam nav nozīmīgas nozīmes papildus tam, ka tas piedalās olbaltumvielu sintēzē un kā metabolīts savā noārdīšanās ceļā.

Tomēr lielgabarīta aminoskābes, piemēram, valīns un tirozīns, ir atbildīgas par fibroīna, kas ir galvenā olbaltumvielu sastāvdaļa zīda pavedieniem, kurus ražo Bombyx mori sugas tārpi, kurus parasti sauc par zīdtārpiņiem vai zīdtārpiņiem, elastību. zīdkoka koks.

Tādas audus kā saites un arteriālos asinsvadus veido šķiedrains proteīns, kas pazīstams kā elastīns. To veido polipeptīdu ķēdes ar atkārtotām aminoskābju glicīna, alanīna un valīna sekvencēm, un valīns ir vissvarīgākais atlikums attiecībā uz olbaltumvielu pagarinājumu un elastību.

Valīns piedalās savienojumu galvenajos sintēzes veidos, kas ir atbildīgi par augļiem raksturīgo smaržu. Valīna molekulas tiek pārveidotas par sazarotiem un metilētiem esteru un spirtu atvasinājumiem.

Pārtikas rūpniecībā

Ir daudz ķīmisku piedevu, kurās valīns tiek izmantots kombinācijā ar glikozi, lai iegūtu patīkamu smaku noteiktos kulinārijas izstrādājumos.

100 ° C temperatūrā šīm piedevām ir raksturīga rudzu smaka un virs 170 ° C tās smaržo pēc karstās šokolādes, padarot tās populāras pārtikas ražošanā maizes un konditorejas izstrādājumu ražošanā.

Šīs ķīmiskās piedevas izmanto mākslīgi sintezētu L-valīnu, jo to attīrīšana no bioloģiskiem avotiem ir apgrūtinoša un nepieciešamo tīrības pakāpi parasti neiegūst.

Biosintēze

Visas sazarotās ķēdes aminoskābes, piemēram, valīns, leicīns un izoleicīns, galvenokārt tiek sintezētas augos un baktērijās. Tas nozīmē, ka dzīvniekiem, piemēram, cilvēkiem un citiem zīdītājiem, lai apmierinātu viņu uztura vajadzības, jāēd pārtika, kas bagāta ar šīm aminoskābēm.

Valīnu biosintēze parasti sākas ar divu oglekļa atomu pārnešanu no hidroksietiltiiamīna pirofosfāta uz piruvātu, izmantojot enzīma acetohidroksiizomēru skābes reduktāzi.

Divus oglekļa atomus iegūst no otrās piruvāta molekulas, izmantojot no TPP atkarīgu reakciju, kas ir ļoti līdzīga tai, kuru katalizē enzīma piruvāta dekarboksilāze, bet kuru katalizē dihidrokskābes dehidrātāze.

Visbeidzot, enzīma valīna aminotransferāze iekļauj aminogrupu ketoacidā savienojumā, kas iegūts iepriekšējās dekarboksilācijas rezultātā, tādējādi veidojot L-valīnu. Aminoskābēm leicīnam, izoleicīnam un valīnam ir liela strukturālā līdzība, un tas notiek tāpēc, ka biosintētiskajā ceļā tām ir daudz starpproduktu un fermentu.

L-valīna biosintēzes laikā iegūtais ketoīnskābe regulē dažus fermentatīvos soļus ar negatīvu atgriezenisko saiti vai allosterisko regulējumu leicīna un citu saistīto aminoskābju biosintētiskajā ceļā.

Tas nozīmē, ka biosintētiskos ceļus kavē tajos radītais metabolīts, kas, uzkrājoties, dod šūnām īpašu signālu, kas norāda, ka noteiktas aminoskābes ir pārpalikumā, un tāpēc tās sintēzi var apturēt.

Degradācija

Pirmie trīs valīna sadalīšanās posmi ir sadalīti visu sazarotās ķēdes aminoskābju sadalīšanās ceļā.

Valīns var iekļūt citronskābes ciklā vai Krebsa ciklā, lai to pārveidotu par sukcinil-CoA. Noārdīšanās ceļu veido sākotnējā transaminācija, ko katalizē enzīms, kas pazīstams kā sazarotās ķēdes aminoskābju aminotransferāze (BCAT).

Šis ferments katalizē atgriezenisku transamināciju, kas pārveido sazarotās ķēdes aminoskābes to atbilstošajās sazarotās ķēdes α-keto skābēs.

Šajā reakcijā glutamāta / 2-ketoglutarāta pāra dalība ir būtiska, jo 2-ketoglutarāts saņem aminogrupu, kas tiek noņemta no metabolizējamās aminoskābes, un kļūst par glutamātu.

Pirmajā valīna katabolisma reakcijas posmā tiek iegūts 2-ketoizovalerāts, un tam pievieno piridoksāla 5'-fosfāta (PLP) pārvēršanu piridoksamīna 5'-fosfātā (PMP).

Pēc tam 2-ketoisovalerātu izmanto kā substrātu mitohondriju enzīmu kompleksam, kas pazīstams kā sazarotas ķēdes α-ketoaciddehidrogenāze, kurai pievieno CoASH daļu un veido izobutiril-CoA, kas pēc tam tiek dehidrogenēta un pārveidota par metakrilil-CoA.

Metakriil-CoA tiek apstrādāta pakārtotā 5 papildu fermentatīvās stadijās, kas ietver hidratāciju, CoASH porcijas noņemšanu, oksidēšanu, citas CoASH porcijas pievienošanu un molekulāro pārkārtošanu, beidzot ar sukcinil-CoA ražošanu, kas tūlīt nonāk ciklā. no Krebsa.

Pārtika ar valīniem bagāta

Olbaltumvielas, kas atrodas sezama vai sezama sēklās, ir bagātas ar valīnu, un tām ir gandrīz 60 mg aminoskābes uz katru olbaltumvielu gramu. Šī iemesla dēļ bērniem ar diētām ar šīs aminoskābes deficītu ieteicams lietot sezama cepumus, kūkas un batoniņus vai riekstu riekstu.

Sojas pupas kopumā ir bagātas ar visām neaizvietojamām aminoskābēm, ieskaitot valīnu. Tomēr tie ir slikti metionīnā un cisteīnā. Sojas olbaltumvielām vai teksturēšanai ir ļoti sarežģītas kvartāra struktūras, taču tās ir viegli izšķīdinātas un sadalāmas mazākās apakšvienībās kuņģa sulas klātbūtnē.

Kazeīns, kas parasti atrodams pienā un tā atvasinājumos, ir bagāts ar atkārtotām valīna sekvencēm. Tāpat kā sojas olbaltumvielas, šis proteīns ir viegli sadalāms un uzsūcas zīdītāju zarnu traktā.

Tiek lēsts, ka uz katriem 100 gramiem sojas olbaltumvielu norij aptuveni 4,9 gramus valīna; savukārt uz katriem 100 ml piena tiek patērēti apmēram 4,6 ml valīna.

Citi pārtikas produkti, kas bagāti ar šo aminoskābi, ir liellopu gaļa, zivis un dažāda veida dārzeņi un zaļumi.

Ieguvumi no tā uzņemšanas

Valīns, tāpat kā liela daļa aminoskābju, ir glikogēna aminoskābe, tas ir, to var iekļaut glikoneogēnajā ceļā, un daudzi neirologi apgalvo, ka tā uzņemšana palīdz uzturēt garīgo veselību, muskuļu koordināciju un mazināt stresu.

Daudzi sportisti patērē tabletes, kas bagātas ar valīnu, jo tās palīdz atjaunot audus, īpaši muskuļu audus. Tā kā aminoskābe var tikt iekļauta glikoneoģenēzē, tā palīdz enerģijas ražošanā, kas ir svarīga ne tikai fiziskām aktivitātēm, bet arī nervu funkcijai.

Pārtika, kas bagāta ar valīnu, palīdz uzturēt slāpekļa savienojumu līdzsvaru organismā. Šis līdzsvars ir būtisks enerģijas iegūšanai no uzņemtajiem proteīniem, ķermeņa augšanai un dziedināšanai.

Tās patēriņš novērš aknu un žultspūšļa bojājumus, kā arī veicina daudzu ķermeņa funkciju optimizāciju.

Viens no populārākajiem uztura bagātinātājiem sportistu vidū, lai palielinātu muskuļu apjomu un atjaunotu muskuļus, ir BCAA.

Šāda veida tabletes sastāv no tabletēm ar dažādu aminoskābju maisījumiem, kas parasti satur sazarotas ķēdes aminoskābes, piemēram, L-valīnu, L-izoleicīnu un L-leicīnu; tie ir bagāti arī ar B12 vitamīnu un citiem vitamīniem.

Daži eksperimenti, kas veikti ar cūkām, parādīja, ka nepieciešamība pēc valīniem ir daudz augstāka un ierobežo mātēm laktācijas posmā, jo šī aminoskābe palīdz piena sekrēcijai un uzlabo jaundzimušo laktācijas augšanas ātrumu.

Trūkuma traucējumi

Ieteicamā valīna dienas deva zīdaiņiem ir aptuveni 35 mg uz katru patērēto olbaltumvielu gramu, savukārt pieaugušajiem tas ir nedaudz mazāks (ap 13 mg).

Visizplatītākā ar valīnu un citām sazarotās ķēdes aminoskābēm saistītā slimība ir pazīstama kā “kļavu sīrupa urīna slimība” vai “Ketoacidūrija”.

Tas ir iedzimts stāvoklis, ko izraisa defekti gēnos, kas kodē α-ketoacīdu dehidrogenāzes enzīmus, kas iegūti no leicīna, izoleicīna un valīna, kas nepieciešami to metabolismam.

Šīs slimības gadījumā organisms nevar asimilēt nevienu no šīm trim aminoskābēm, kad tās iegūst no uztura, tāpēc iegūtie ketoacīdi uzkrājas un izdalās ar urīnu (tos var noteikt arī asins serumā un cerebrospinālajā šķidrumā).

No otras puses, uzturs ar deficītu valīnā ir saistīts ar neiroloģiskām patoloģijām, piemēram, epilepsiju. Tas var izraisīt arī svara zudumu, Hantingtona slimību un pat izraisīt noteiktu vēža veidu attīstību, jo tiek traucēta audu atjaunošanas sistēma un biomolekulu sintēze.

Atsauces

1. Abu-Beikers, S. (2015). Bioķīmijas apskats: jēdzieni un savienojumi
2. Nelsons, DL, Lehingers, AL, & Cox, MM (2008). Lehingera bioķīmijas principi. Makmillans.
3. Plimmers, RHA un Phillips, H. (1924). Olbaltumvielu analīze. III. Histidīna un tirozīna novērtējums ar broma palīdzību. Bioķīmiskais žurnāls, 18 (2), 312
4. Plimmers, RHA (1912). Olbaltumvielu ķīmiskā sastāvs (1. sējums). Longmans, Zaļais.
5. Torii, KAZUO, & Iitaka, Y. (1970). L-valīna kristāla struktūra. Acta Crystallographica B sadaļa: Strukturālā kristalogrāfija un kristālķīmija, 26 (9), 1317-1326.
6. Tosti, V., Bertozzi, B., & Fontana, L. (2017). Vidusjūras diētas ieguvumi veselībai: vielmaiņas un molekulārie mehānismi. Gerontoloģijas žurnāli: A sērija, 73 (3), 318.-326.