VALINAS: SAVYBĖS, FUNKCIJOS, TURTINGAS MAISTAS, NAUDA - BIOLOGIJA - 2025

Valinas priklauso 22 amino rūgščių, kaip nustatyta, yra "pagrindinis" komponentų baltymų; jis žymimas sutrumpinimu "Val" ir raide "V". Žmogaus organizmas negali sintetinti šios aminorūgšties, todėl ji priskiriama devynių žmonėms būtinų amino rūgščių grupei.

Daugelio rutulinių baltymų vidus turtingas valino ir leucino liekanomis, nes abu jie yra susiję su hidrofobine sąveika ir yra būtini baltymų struktūros sulankstymui ir trimatėje konformacijoje.

Cheminė aminorūgšties Valino struktūra (Šaltinis: „Clavecin“ per „Wikimedia Commons“)

Pirmą kartą 1856 m. Valinas buvo išgrynintas iš kasos vandeninio ekstrakto V. Grup-Besanez. Tačiau pavadinimą „valinas“ sukūrė E. Fisheris 1906 m., Kai jam pavyko jį sintetinti ir pastebėjo, kad jo struktūra labai panaši į valerino rūgšties, randamos augaluose, paprastai vadinamuose „valerijonu“, struktūrą.

Valinas yra viena iš aminorūgščių, esančių konservuotose vietose tam tikruose baltymuose, kuriuos dalijasi stuburiniai gyvūnai, pavyzdžiui, stuburinių citochromo C 80 padėtyje leucinas, valinas, izoleucinas ir metioninas randami ta pačia tvarka.

Audiniuose ar biomedžiagose, turinčiose atsparias, kietas ir elastingas savybes, tokias kaip raiščiai, sausgyslės, kraujagyslės, siūlai ar voratinkliai, randama daug valino, kuris suteikia lankstumo ir atsparumo dėl hidrofobinės sąveikos su kitomis amino rūgštimis.

Gliutamato liekanos pakeitimas valino liekana hemoglobino β grandinėje - baltyme, atsakingame už deguonies pernešimą per kraują - sukelia blogą baltymo struktūros susidarymą, dėl kurio atsiranda hemoglobinas „S“.

Ši mutacija sukelia pjautuvo pavidalo ląstelių anemiją arba pjautuvinių ląstelių ligą - patologinę būklę, kai raudonieji kraujo kūneliai įgauna būdingą pusmėnulio ar pjautuvo formą, išskiriančią juos iš normalių kraujo ląstelių, suapvalinta ir plokščia forma.

Kai kurie herbicidai, kurie šiandien dažniausiai naudojami, yra aktyvieji junginiai sulfonilkarbamidas ir metilsulfometuronas, kurie pažeidžia fermento acetolaktato sintazę, reikalingą pirmajam valino, leucino ir izoleucino sintezės etapui. Šių pesticidų padaryta žala neleidžia normaliai vystytis žolėms ir piktžolėms.

charakteristikos

Valinas yra aminorūgštis su penkių anglies skeletu ir priklauso aminorūgščių, turinčių alifatines šonines grandines, grupei. Jos hidrofobinis pobūdis yra toks, kad ją galima palyginti su fenilalaninu, leucinu ir izoleucinu.

Aminorūgštys, turinčios angliavandenilių grandines R grupėse arba šoninėse grandinėse, literatūroje paprastai žinomos kaip šakotosios arba šakotosios grandinės aminorūgštys. Valinas, fenilalaninas, leucinas ir izoleucinas yra šioje grupėje.

Paprastai šios grupės aminorūgštys yra naudojamos kaip vidiniai struktūriniai elementai baltymų sintezėje, nes jos gali susijungti viena su kita per hidrofobinę sąveiką, „bėga“ nuo vandens ir sukuria struktūrinius raukšles, būdingas daugeliui baltymų.

Jo molekulinė masė yra apie 117 g / mol, o kadangi R grupė arba šoninė grandinė yra išsišakojęs angliavandenilis, jis neturi krūvio, o jo santykinis baltymų struktūros gausumas yra šiek tiek daugiau nei 6%.

Struktūra

Valinas dalijasi visų aminorūgščių bendrąja struktūra ir trimis tipiškomis cheminėmis grupėmis: karboksilo grupe (COOH), amino grupe (NH2) ir vandenilio atomu (-H). Savo R grupėje arba šoninėje grandinėje jis turi tris anglies atomus, kurie jai suteikia labai hidrofobines savybes.

Kaip ir visi cheminiai junginiai, klasifikuojami kaip „aminorūgštys“, valinas turi centrinį anglies atomą, kuris yra chiralinis ir žinomas kaip α-anglis, prie kurio yra prijungtos keturios nurodytos cheminės grupės.

IUPAC valino pavadinimas yra 2-3-amino-3-butano rūgštis, tačiau kai kurie chemikai ją taip pat vadina α-amino valerijono rūgštimi, o jos cheminė formulė yra C5H11NO2.

Visos aminorūgštys gali būti D arba L pavidalu, o valinas nėra išimtis. Tačiau L-valino forma yra daug gausesnė nei D-valino forma ir, be to, ji yra labiau spektroskopiškai aktyvi nei D forma.

L-valinas yra forma, naudojama ląsteliniams baltymams formuoti, taigi, iš dviejų, yra biologiškai aktyvi forma. Be daugelio kitų funkcijų, jis veikia kaip maistinis, mikroelementas augalams, metabolitas žmonėms, dumbliams, mielėms ir bakterijoms.

funkcijos

Nepaisant to, kad valinas yra viena iš devynių nepakeičiamų aminorūgščių, jis nedaro reikšmingo vaidmens, be to, kad dalyvauja baltymų sintezėje ir yra metabolitas savo skilimo procese.

Tačiau birios aminorūgštys, tokios kaip valinas ir tirozinas, yra atsakingos už fibroino, pagrindinio šilko gijų, pagamintų iš Bombyx mori rūšies kirminų, paprastai žinomų kaip šilkaverpiai ar šilkaverpiai, lankstumą. šilkmedžio medis.

Tokie audiniai kaip raiščiai ir arterinės kraujagyslės yra sudaryti iš pluoštinio baltymo, vadinamo elastinu. Jį sudaro polipeptidinės grandinės su pakartotinėmis aminorūgščių glicino, alanino ir valino sekomis. Valinas yra svarbiausias baltymo likutis ir elastingumas.

Valinas dalyvauja pagrindiniame junginių, atsakingų už būdingą vaisių kvapą, sintezėje. Valino molekulės yra paverčiamos išsišakojusiais ir metilintais esterių ir alkoholių dariniais.

Maisto pramonėje

Yra daug cheminių priedų, naudojančių valiną kartu su gliukoze tam, kad gautų malonius kvapus iš tam tikrų kulinarijos gaminių.

100 ° C temperatūroje šie priedai turi būdingą rugių kvapą, o esant aukštesnei kaip 170 ° C jie kvepia kaip karštas šokoladas, todėl jie yra populiarūs gaminant maistą kepimo ir konditerijos pramonėje.

Šiems cheminiams priedams naudojamas dirbtinai susintetintas L-valinas, nes jų valymas iš biologinių šaltinių yra sudėtingas, o reikiamas grynumo laipsnis paprastai nėra gaunamas.

Biosintezė

Visos šakotosios grandinės aminorūgštys, tokios kaip valinas, leucinas ir izoleucinas, daugiausia sintetinamos augaluose ir bakterijose. O tai reiškia, kad gyvūnai, tokie kaip žmonės ir kiti žinduoliai, kad galėtų patenkinti savo mitybos reikalavimus, turi valgyti maistą, kuriame gausu šių aminorūgščių.

Valinų biosintezė paprastai prasideda dviejų anglies atomų perkėlimu iš hidroksietiltiiamino pirofosfato į piruvatą fermento acetohidroksi izomerinės rūgšties reduktazės pagalba.

Du anglies atomai yra gaunami iš antrosios piruvato molekulės vykstant nuo TPP priklausomai reakcijai, labai panašiai kaip katalizuojama fermento piruvato dekarboksilazės, bet kurį katalizuoja dihidroksirūgšties dehidratazė.

Galiausiai fermento valino aminotransferazė į keto rūgšties junginį įtraukia amino grupę, susidariusią po ankstesnio dekarboksilinimo, tokiu būdu sudarydama L-valiną. Aminorūgštys leucinas, izoleucinas ir valinas turi didelį struktūrinį panašumą, ir tai yra todėl, kad biosintezės metu jos turi daug tarpinių ir fermentų.

L-valino biosintezės metu gaminamas ketoacidas reguliuoja kai kuriuos fermentinius etapus neigiamu grįžtamu ryšiu arba alosteriniu reguliavimu leucino ir kitų susijusių aminorūgščių biosintetiniame kelyje.

Tai reiškia, kad biosintetinius takus slopina juose susidaręs metabolitas, kuris kaupdamasis suteikia ląstelėms specifinį signalą, kuris rodo, kad tam tikros aminorūgšties yra perteklių, todėl jos sintezę galima sustabdyti.

Degradacija

Pirmieji trys valino skilimo etapai yra bendri visų šakotosios grandinės aminorūgščių skilimo kelyje.

Valinas gali patekti į citrinos rūgšties ciklą arba Krebso ciklą, kad galėtų virsti sukcinil-CoA. Skilimo kelią sudaro pradinis transaminavimas, katalizuojamas fermento, žinomo kaip šakotosios grandinės aminorūgšties aminotransferazė (BCAT).

Šis fermentas katalizuoja grįžtamąjį transaminavimą, kuris paverčia šakotosios grandinės aminorūgštis jų atitinkamomis šakotosios grandinės α-keto rūgštimis.

Šioje reakcijoje glutamato / 2-ketoglutarato poros dalyvavimas yra būtinas, nes 2-ketoglutaratas gauna amino grupę, kuri pašalinama iš metabolizuojamos aminorūgšties, ir tampa glutamatu.

Šis pirmasis valino katabolizmo reakcijos etapas sukuria 2-ketoisovaleratą ir kartu vyksta piridoksalio 5'-fosfato (PLP) pavertimas piridoksamino 5'-fosfatu (PMP).

Tada 2-ketoizovaleratas naudojamas kaip mitochondrijų fermentų komplekso, žinomo kaip šakotosios grandinės α-ketoaciddehidrogenazės, substratas, kuris prideda CoASH dalį ir sudaro izobutiril-CoA, kuris vėliau dehidrogeninamas ir paverčiamas metakrilil-CoA.

Metakrilil-CoA yra perdirbamas paskesniuose 5 papildomuose fermentiniuose etapuose: hidratacija, CoASH dalies pašalinimas, oksidacija, kitos CoASH porcijos pridėjimas ir molekulinis pertvarkymas, pasibaigiant sukcinil-CoA, kuris iškart patenka į ciklą, gamyba. iš Krebs.

Valine turtingas maistas

Sezamo arba sezamo sėklose esančiuose baltymuose gausu valino, kiekviename baltymo grame yra beveik 60 mg aminorūgšties. Dėl šios priežasties vaikams, turintiems dietų, kurių metu trūksta šios aminorūgšties, rekomenduojama sezamo sausainius, pyragus ir batonėlius ar riešutus.

Apskritai, sojų pupelėse yra daug nepakeičiamų amino rūgščių, įskaitant valiną. Tačiau jie menki metionino ir cisteino. Sojos baltymai arba tekstūra turi labai sudėtingas ketvirtines struktūras, tačiau juos lengva ištirpinti ir atskirti į mažesnius subvienetus, esant skrandžio sultims.

Kazeinas, kuris paprastai randamas piene ir jo dariniuose, turi daug pakartotinių valino sekų. Kaip ir sojos baltymai, šis baltymas lengvai suskaidomas ir absorbuojamas žinduolių žarnyne.

Apskaičiuota, kad kiekvienam 100 gramų sojos baltymų yra suvalgoma apie 4,9 gramų valino; tuo tarpu kiekvienam 100 ml pieno išgeriama apie 4,6 ml valino.

Kiti maisto produktai, kuriuose gausu šios aminorūgšties, yra jautiena, žuvis, įvairių rūšių daržovės ir žalumynai.

Jo vartojimo pranašumai

Valinas, kaip ir didelė aminorūgščių dalis, yra gliukogeninė amino rūgštis, tai yra, ji gali būti įtraukta į gliukoneogeninį kelią, ir daugelis neurologų tvirtina, kad jo vartojimas padeda palaikyti psichinę sveikatą, raumenų koordinaciją ir mažina stresą.

Daugelis sportininkų vartoja tabletes, kuriose gausu valino, nes jie padeda regeneruoti audinius, ypač raumenų audinius. Būdama aminorūgštis, kurią galima įtraukti į gliukoneogenezę, ji padeda gaminti energiją, kuri yra svarbi ne tik fiziniam aktyvumui, bet ir nervų funkcijai.

Maistas, kuriame gausu valino, padeda palaikyti azoto junginių pusiausvyrą organizme. Ši pusiausvyra yra būtina energijos suvartojimui iš suvartotų baltymų, organizmo augimui ir gijimui.

Jo vartojimas apsaugo nuo kepenų ir tulžies pūslės pažeidimų, taip pat padeda optimizuoti daugelį kūno funkcijų.

Vienas populiariausių maisto papildų tarp sportininkų, siekiant padidinti raumenų tūrį ir atsigauti, yra BCAA.

Šio tipo tabletę sudaro tabletės su skirtingų aminorūgščių mišiniais, kurios paprastai apima šakotosios grandinės aminorūgštis, tokias kaip L-valinas, L-izoleucinas ir L-leucinas; juose taip pat gausu vitamino B12 ir kitų vitaminų.

Kai kurie tyrimai, atlikti su kiaulėmis, parodė, kad valino poreikis motinoms laktacijos metu yra daug didesnis ir ribojantis, nes ši aminorūgštis padeda sekretuoti pieną ir pagerina žindančių naujagimių augimo greitį.

Trūkumo sutrikimai

Rekomenduojama valino paros dozė kūdikiams yra apie 35 mg kiekvienam suvartojamų baltymų gramui, o suaugusiesiems - šiek tiek mažesnė (apie 13 mg).

Dažniausia liga, susijusi su valinu ir kitomis šakotosios grandinės aminorūgštimis, yra žinoma kaip „klevų sirupo šlapimo liga“ arba „ketoacidurija“.

Tai paveldima būklė, atsirandanti dėl genų, koduojančių α-ketoacidų, gautų iš leucino, izoleucino ir valino, dehidrogenazės fermentų, kurie yra būtini jų metabolizmui, trūkumų.

Sergant šia liga, organizmas negali įsisavinti nė vienos iš šių aminorūgščių, kai jos gaunamos iš dietos, todėl gauti ketoacidai kaupiasi ir išsiskiria su šlapimu (jų taip pat galima aptikti kraujo serume ir cerebrospinaliniame skystyje).

Kita vertus, dieta, kurioje trūksta valino, buvo susijusi su tokiomis neurologinėmis patologijomis kaip epilepsija. Tai taip pat gali sukelti svorio metimą, Huntingtono ligą ir netgi sukelti tam tikrų rūšių vėžį, nes audinių taisymo sistema ir biomolekulių sintezė yra pažeistos.

Nuorodos

1. Abu-Bakeris, S. (2015). Biochemijos apžvalga: sąvokos ir ryšiai
2. Nelsonas, D. L., Lehningeris, AL ir „Cox“, MM (2008). Lehningerio biochemijos principai. Macmillanas.
3. Plimmer, RHA, & Phillips, H. (1924). Baltymų analizė. III. Histidino ir tirozino įvertinimas brominant. Biocheminis žurnalas, 18 (2), 312
4. „Plimmer“, RHA (1912). Cheminė baltymų sudėtis (1 tomas). Longmanas, žalias.
5. „Torii“, „KAZUO“ ir „Iitaka“, Y. (1970). L-valino kristalinė struktūra. „Acta Crystallographica“ B skyrius: struktūrinė kristalografija ir kristalų chemija, 26 (9), 1317–1326.
6. Tosti, V., Bertozzi, B., & Fontana, L. (2017). Viduržemio jūros dietos nauda sveikatai: metaboliniai ir molekuliniai mechanizmai. Gerontologijos žurnalai: A serija, 73 (3), 318-326.