VALIINI: OMINAISUUDET, TOIMINNOT, RIKKAAT RUUAT, EDUT - BIOLOGIA - 2026

Valiini kuuluu 22 aminohapon tunnistettu "perus" komponentit proteiinien; se tunnistetaan lyhenteellä "Val" ja kirjaimella "V". Ihmiskeho ei voi syntetisoida tätä aminohappoa, joten se luokitellaan yhdeksälle ihmiselle välttämättömän aminohapon ryhmään.

Monilla globaaleilla proteiineilla on runsaasti sisäänsä valiini- ja leusiinitähteitä, koska molempiin liittyy hydrofobinen vuorovaikutus ja ne ovat välttämättömiä proteiinien rakenteen laskostumiselle ja kolmiulotteiselle konformaatiolle.

Valiini-aminohapon kemiallinen rakenne (Lähde: Clavecin Wikimedia Commonsin kautta)

Valiini puhdistettiin ensimmäistä kertaa vuonna 1856 V. Grup-Besanez haiman vesipitoisesta uutteesta. E. Fisher kuitenkin keksi nimen "valiini" vuonna 1906, kun hän onnistui syntetisoimaan sen keinotekoisesti ja huomasi, että sen rakenne oli hyvin samanlainen kuin valeriinihapon rakenne, jota löytyy kasveista, joita yleisesti kutsutaan "valerianaksi".

Valiini on yksi aminohapoista, joita esiintyy konservoituneissa paikoissa tietyissä selkärankaisten jakamissa proteiineissa, esimerkiksi selkärankaisten sytokromi C: n asemassa 80, leusiini, valiini, isoleusiini ja metioniini löytyvät samassa järjestyksessä.

Kudoksissa tai biomateriaaleissa, joilla on kestäviä, kovia ja elastisia ominaisuuksia, kuten nivelsiteitä, jänteitä, verisuonia, lankoja tai hämähäkkejä, löytyy suuria määriä valiinia, joka tarjoaa joustavuutta ja vastustuskykyä hydrofobisten vuorovaikutustensa kautta muiden aminohappojen kanssa.

Glutamaattitähteen korvaaminen valiinitähteellä hemoglobiinin β-ketjussa, proteiini, joka vastaa hapen kuljettamisesta veren läpi, aiheuttaa heikon muodostumisen proteiinirakenteessa, mikä aiheuttaa hemoglobiinin "S".

Tämä mutaatio aiheuttaa sirppisoluanemiaa tai sirppisolutautia, joka on patologinen tila, jossa punasolut saavat tyypillisen puolikuun tai sirpin muodon, joka erottaa ne normaaleista verisoluista, pyöristetyllä ja litteällä muodolla.

Joillakin nykyisin eniten käytetyistä rikkakasvien torjunta-aineista on aktiivisina yhdisteinä sulfonyyliurea ja metyylisulfometuroni, jotka aiheuttavat vahinkoa asetolaktaattisyntaasi-entsyymille, jotka ovat välttämättömiä valiinin, leusiinin ja isoleusiinin synteesin ensimmäiselle vaiheelle. Näiden torjunta-aineiden aiheuttamat vahingot estävät ruohojen ja rikkakasvien kehittymisen normaalisti.

ominaisuudet

Valiini on aminohappo, jossa on viiden hiilen luuranko, ja kuuluu aminohappojen ryhmään, jolla on alifaattiset sivuketjut. Sen hydrofobinen luonne on sellainen, että sitä voidaan verrata fenyylialaniinin, leusiinin ja isoleusiinin omaan.

Aminohapot, joissa R-ryhmissä tai sivuketjuissa on hiilivetyketjuja, tunnetaan kirjallisuudessa yleisesti haarautuneina tai haaroittuneina aminohapoina. Valiini, fenyylialaniini, leusiini ja isoleusiini kuuluvat tähän ryhmään.

Yleensä tämän ryhmän aminohappoja käytetään sisäisinä rakenteellisina elementeinä proteiinisynteesissä, koska ne voivat liittyä toisiinsa hydrofobisten vuorovaikutusten kautta, "pakeneen" vedestä ja muodostaen monille proteiineille ominaiset rakenteelliset laskoset.

Sen molekyylipaino on noin 117 g / mol, ja koska sen R-ryhmä tai sivuketju on haarautunut hiilivety, siinä ei ole varausta ja sen suhteellinen runsaus proteiinirakenteissa on vähän yli 6%.

Rakenne

Valiinilla on kaikkien aminohappojen yleinen rakenne ja kolme tyypillistä kemiallista ryhmää: karboksyyliryhmä (COOH), aminoryhmä (NH2) ja vetyatomi (-H). R-ryhmässä tai sivuketjussa siinä on kolme hiiliatomia, jotka antavat sille erittäin hydrofobiset ominaisuudet.

Kuten totta kaikille kemiallisille yhdisteille, jotka luokitellaan ”aminohapoiksi”, valiinilla on kiraalinen keskushiiliatomi, joka tunnetaan nimellä α-hiili, johon neljä mainittua kemiallista ryhmää on kiinnittynyt.

Valiinin IUPAC-nimi on 2-3-amino-3-butaanihappo, mutta jotkut kemistit kutsuvat sitä myös α-amino-palderiinihapoksi, ja sen kemiallinen kaava on C5H11NO2.

Kaikki aminohapot voivat olla D- tai L-muodossa, ja valiini ei ole poikkeus. L-valiinimuoto on kuitenkin paljon runsaampi kuin D-valiinimuoto ja lisäksi se on spektroskooppisesti aktiivisempi kuin D-muoto.

L-valiini on muoto, jota käytetään soluproteiinien muodostumiseen, ja on siksi molemmista biologisesti aktiivinen muoto. Se hoitaa ravintovalmisteena, mikrotravinteena kasveille, metaboliittina ihmisille, levälle, hiivalle ja bakteerille monien muiden toimintojen joukossa.

ominaisuudet

Valiinilla, vaikka se on yksi yhdeksästä välttämättömästä aminohaposta, ei ole merkittävää roolia sen lisäksi, että se osallistuu proteiinisynteesiin ja metaboliittina omassa hajoamispolussaan.

Suuret aminohapot, kuten valiini ja tyrosiini, ovat kuitenkin vastuussa fibroiinin joustavuudesta, joka on Bombyx mori -lajien matojen tuottamien silkkilankojen pääproteiinikomponentti, joka tunnetaan yleisesti silkkiäistoksina tai silkkiäistoukkina. mulperipuu.

Kudokset, kuten nivelsiteet ja valtimoiden verisuonet, koostuvat kuituproteiinista, jota kutsutaan elastiiniksi. Tämä koostuu polypeptidiketjuista, joissa on toistuvat aminohappojen glysiinin, alaniinin ja valiinin sekvenssit, valiinin ollessa tärkein jäännös proteiinin pidennyksen ja joustavuuden suhteen.

Valiini osallistuu hedelmien luontaisesta tuoksusta vastaavien yhdisteiden pääsynteesireitteihin. Valiinimolekyylit muuttuvat haarautuneiksi ja metyloiduiksi esterien ja alkoholien johdannaisiksi.

Elintarviketeollisuudessa

On monia kemiallisia lisäaineita, jotka käyttävät valiinia yhdessä glukoosin kanssa maistuvien hajujen saamiseksi tietyistä kulinaarisista valmisteista.

Näillä lisäaineilla on 100 ° C: n lämpötilassa tyypillinen rukan tuoksu ja yli 170 ° C: n lämpötilassa ne haisevat kuumalta suklaalta, mikä tekee niistä suositun leivonnaisten ja leivonnaisten elintarviketuotannossa.

Nämä kemialliset lisäaineet käyttävät keinotekoisesti syntetisoitua L-valiinia, koska niiden puhdistaminen biologisista lähteistä on vaivalloista eikä vaadittua puhtausastetta yleensä saavuteta.

biosynteesissä

Kaikki haarautuneiden ketjujen aminohapot, kuten valiini, leusiini ja isoleusiini, syntetisoidaan pääasiassa kasveissa ja bakteereissa. Mikä tarkoittaa, että eläinten, kuten ihmisten ja muiden nisäkkäiden, täytyy syödä näitä aminohappoja sisältäviä ruokia täyttääkseen ravitsemustarpeensa.

Valiinibiosynteesi alkaa tavallisesti kahden hiiliatomin siirtymisellä hydroksietyylitiamiinipyrofosfaatista pyruvaattiin asetohydroksi-isomeerisen hapon reduktaasin entsyymin avulla.

Nämä kaksi hiiliatomia on johdettu toisesta pyruvaattimolekyylista TPP: stä riippuvan reaktion kautta, joka on hyvin samankaltainen kuin pyruvaattidekarboksylaasi-entsyymi katalysoi, mutta jota katalysoi dihydroksihappodehydrataasi.

Valiini-aminotransferaasi-entsyymi sisällyttää lopulta aminoryhmän ketohappoyhdisteeseen, joka johtuu edellisestä dekarboksyloinnista, muodostaen siten L-valiinin. Aminohapoilla leusiinilla, isoleusiinilla ja valiinilla on vahva rakenteellinen samankaltaisuus, ja tämä johtuu siitä, että niillä on monia välituotteita ja entsyymejä biosynteesireiteissään.

L-valiinin biosynteesin aikana tuotettu ketohappo säätelee eräitä entsymaattisia vaiheita negatiivisella palautteella tai allosteerisella säätelyllä leusiinin ja muiden sukulaisten aminohappojen biosynteesireitillä.

Tämä tarkoittaa, että biosynteettisiä reittejä estää niissä muodostunut metaboliitti, joka kertyessä antaa soluille spesifisen signaalin, joka osoittaa, että tietty aminohappo on ylimääräinen, ja siksi sen synteesi voidaan pysäyttää.

hajoaminen

Valiinin kolme ensimmäistä hajoamisvaihetta jaetaan kaikkien haarautuneiden ketjujen aminohappojen hajoamisreitille.

Valiini voi siirtyä sitruunahapposykliin tai Krebs-sykliin, joka muunnetaan sukkinyyli-CoA: ksi. Hajoamisreitti koostuu alkuperäisestä transaminaatiosta, jota katalysoi haaroittuneen ketjun aminohappoaminotransferaasi (BCAT).

Tämä entsyymi katalysoi palautuvaa transaminaatiota, joka muuttaa haarautuneen ketjun aminohapot vastaaviksi haarautuneiden ketjujen a-ketohapoiksi.

Tässä reaktiossa glutamaatti / 2-ketoglutaraattiparin osallistuminen on välttämätöntä, koska 2-ketoglutaraatti vastaanottaa aminoryhmän, joka poistuu metaboloituvasta aminohaposta, ja siitä tulee glutamaatti.

Tämä valiinin katabolismin ensimmäinen reaktiovaihe tuottaa 2-ketoisovaleraattia ja siihen liittyy pyridoksaali-5'-fosfaatin (PLP) konversio pyridoksamiini-5'-fosfaatiksi (PMP).

Seuraavaksi 2-ketoisovaleraattia käytetään substraattina mitokondriaaliselle entsyymikompleksille, joka tunnetaan haarautuneen ketjun a-ketohappodehydrogenaasina, joka lisää CoASH-osan ja muodostaa isobutyryyli-CoA: n, joka myöhemmin dehydrogenoidaan ja muunnetaan metakrylyyli-CoA: ksi.

Metakrylyyli-CoA prosessoidaan alavirtaan viidessä lisäentsyymivaiheessa, jotka sisältävät hydraation, CoASH-osan poistamisen, hapetuksen, toisen CoASH-osan lisäämisen ja molekyylin uudelleenjärjestelyn, joka päättyy sukkinyyli-CoA: n tuottamiseen, joka siirtyy välittömästi sykliin. Krebsistä.

Valiinirikkaat ruuat

Seesamin tai seesaminsiementen sisältämät proteiinit sisältävät runsaasti valiinia, jossa on lähes 60 mg aminohappoa kutakin grammaa proteiinia kohti. Tästä syystä suositellaan seesamievästeitä, kakkuja ja baareja tai nuugaattia lapsille, joilla on ruokavalioita, joista puuttuu tämä aminohappo.

Soijapavut ovat yleensä rikkaita kaikista välttämättömistä aminohapoista, mukaan lukien valiini. Niiden metioniini ja kysteiini ovat kuitenkin heikkoja. Soijaproteiineilla tai teksturoinnilla on erittäin monimutkaisia ​​kvaternäärisiä rakenteita, mutta ne on helppo liuottaa ja jakaa pienemmiksi alayksiköiksi mahamehujen läsnä ollessa.

Kaseiini, jota tyypillisesti löytyy maidosta ja sen johdannaisista, sisältää runsaasti toistuvia valiinisekvenssejä. Kuten soijaproteiini, tämä proteiini hajoaa helposti ja imeytyy nisäkkäiden suolistossa.

On arvioitu, että jokaisesta 100 grammasta soijaproteiinia nautitaan noin 4,9 grammaa valiinia; kun taas jokaista 100 ml maitoa nautitaan noin 4,6 ml valiinia.

Muita elintarvikkeita, joissa on runsaasti tätä aminohappoa, ovat naudanliha, kala ja erityyppiset vihannekset ja vihannekset.

Sen saannin edut

Valiini, kuten suuri osa aminohapoista, on glukogeeninen aminohappo, ts. Se voidaan sisällyttää glukoneogeeniseen reittiin, ja monet neurologit väittävät, että sen saanti auttaa ylläpitämään mielenterveyttä, lihaksen koordinaatiota ja vähentämään stressiä.

Monet urheilijat kuluttavat runsaasti valiinisia tabletteja, koska ne auttavat uudistamaan kudoksia, erityisesti lihaskudoksia. Koska se on aminohappo, joka voidaan sisällyttää glukoneogeneesiin, se auttaa energiantuotantoa, joka on paitsi fyysisen toiminnan myös hermostolliselle toiminnalle.

Valiinirikkaat ruuat auttavat ylläpitämään typpiyhdisteiden tasapainoa kehossa. Tämä tasapaino on välttämätön energian tuottamiseksi nauttimista proteiineista, kehon kasvulle ja paranemiselle.

Sen kulutus estää maksa- ja sappirakon vaurioita sekä edistää monien kehon toimintojen optimointia.

Yksi suosituimmista ravintolisistä urheilijoiden keskuudessa lihasmäärän ja lihasten palautumisen lisäämiseksi on BCAA: t.

Tämäntyyppiset tabletit koostuvat tableteista, joissa on sekoituksia erilaisista aminohapoista, jotka yleensä sisältävät haarautuneita ketjuja sisältäviä aminohappoja, kuten L-valiini, L-isoleusiini ja L-leusiini; ne ovat myös runsaasti B12-vitamiinia ja muita vitamiineja.

Jotkut sioilla tehdyt kokeet ovat osoittaneet, että valiinin tarve on paljon korkeampi ja rajoittava äideille imetyksen aikana, koska tämä aminohappo auttaa maidon erityksessä ja tuo parannuksia imettävien vastasyntyneiden kasvuun.

Puutehäiriöt

Imeväisten suositeltava päivittäinen valiiniannos on noin 35 mg jokaisesta grammasta proteiinia, kun taas aikuisilla se on hiukan pienempi (noin 13 mg).

Yleisin tauti, joka liittyy valiiniin ja muihin haarautuneisiin ketjuihin kuuluviin aminohappoihin, tunnetaan nimellä ”vaahterasiirapin virtsatairaus” tai “ketoasiduria”.

Tämä on perinnöllinen tila, joka johtuu virheestä geeneissä, jotka koodaavat leusiinista, isoleusiinista ja valiinista johdettujen a-ketohappojen dehydrogenaasientsyymejä, jotka ovat välttämättömiä niiden aineenvaihdunnalle.

Tässä taudissa elimistö ei voi assimimoida mitään näistä kolmesta aminohaposta, kun ne saadaan ruokavaliosta, siksi johdetut ketohapot kertyvät ja karkotetaan virtsaan (ne voidaan havaita myös veriseerumissa ja aivo-selkäydinnesteessä).

Toisaalta, ruokavaliosta, josta puuttuu valiini, on liitetty neurologisiin patologioihin, kuten epilepsiaan. Se voi myös aiheuttaa painonpudotusta, Huntingtonin tautia ja jopa johtaa tietyn tyyppisten syöpien kehittymiseen, koska kudosten korjausjärjestelmä ja biomolekyylien synteesi ovat vaarassa.

Viitteet

1. Abu-Baker, S. (2015). Biokemian katsaus: käsitteet ja yhteydet
2. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Biokemian Lehninger-periaatteet. Macmillan.
3. Plimmer, RHA, & Phillips, H. (1924). Proteiinien analyysi. III. Histidiinin ja tyrosiinin arvio bromilla. Biochemical Journal, 18 (2), 312
4. Plimmer, RHA (1912). Proteiinien kemiallinen rakenne (osa 1). Longmans, vihreä.
5. Torii, KAZUO, ja Iitaka, Y. (1970). L-valiinin kiderakenne. Acta Crystallographica, osa B: rakenteellinen kristallografia ja kidekemia, 26 (9), 1317-1326.
6. Tosti, V., Bertozzi, B., ja Fontana, L. (2017). Välimerellisen ruokavalion terveyshyödyt: aineenvaihdunta- ja molekyylimekanismit. Gerontologian lehdet: Sarja A, 73 (3), 318-326.