LISIN: CIRI, STRUKTUR, FUNGSI, BIOSINTESIS - BIOLOGI - 2026

The lysine ( Lys , K ) atau asid ε -diaminocaproic , adalah salah satu daripada 22 asid amino yang membuat sehingga protein organisma hidup dan kepada manusia, dianggap untuk menjadi penting, kerana ia tidak mempunyai laluan bagi biosintesis.

Ia ditemui oleh Drechsel pada tahun 1889 sebagai produk hidrolisis (penguraian) kaseinogen. Bertahun-tahun kemudian, Fischer, Siegfried, dan Hedin menetapkan bahawa ia juga merupakan sebahagian daripada protein seperti gelatin, albumin telur, konglutin, fibrin, dan protein lain.

Struktur kimia asid amino Lysine (Sumber: Borb, melalui Wikimedia Commons)

Kejadiannya kemudian ditunjukkan pada percambahan benih dan pada sebahagian besar protein sayur-sayuran yang diperiksa, dengan mana kelimpahannya sebagai unsur penyusun umum semua protein selular ditentukan.

Ia dianggap sebagai salah satu asid amino utama yang "mengehadkan" dalam diet yang kaya dengan bijirin dan untuk alasan ini dianggap bahawa ia mempengaruhi kualiti kandungan protein yang dimakan oleh pelbagai populasi dunia yang kurang berkembang.

Beberapa kajian telah menentukan bahawa pengambilan lisin menyokong pengeluaran dan pembebasan hormon insulin dan glukagon, yang mempunyai kesan penting pada metabolisme tenaga badan.

ciri

Lysine adalah asid α-amino bermuatan positif, ia mempunyai berat molekul 146 g / mol dan nilai pemalar pemisahan rantai sisinya (R) adalah 10.53, yang menunjukkan bahawa, pada pH fisiologi, kumpulan amino penggantinya ia terion sepenuhnya, memberikan asid amino cas positif bersih.

Kejadiannya dalam protein pelbagai jenis organisma hidup hampir kepada 6% dan pelbagai penulis menganggap bahawa lisin sangat penting untuk pertumbuhan dan pembaikan tisu yang mencukupi.

Sel mempunyai sejumlah besar turunan lisin, yang memenuhi pelbagai fungsi fisiologi. Antaranya ialah hydroxylysine, methyl-lysine, dan lain-lain.

Ini adalah asam amino ketogenik, yang menunjukkan bahawa metabolisme menghasilkan kerangka karbon substrat perantara untuk laluan pembentukan molekul seperti asetil-CoA, dengan pembentukan badan keton berikutnya di hati.

Tidak seperti asid amino penting yang lain, ini bukan asid amino glukogenik. Dengan kata lain, penurunannya tidak berakhir dengan pengeluaran perantara jalan penghasil glukosa.

Struktur

Lisin diklasifikasikan dalam kumpulan asid amino asas, yang rantai sisinya mempunyai kumpulan terion dengan muatan positif.

Rantai sisi atau kumpulan R mempunyai kumpulan amino primer kedua yang melekat pada atom karbon pada kedudukan ε rantai alifatiknya, oleh itu namanya "ε-aminocaproic".

Ia mempunyai atom karbon α, yang dilampirkan atom hidrogen, kumpulan amino, kumpulan karboksil dan rantai sisi R, yang dicirikan oleh formula molekul (-CH2-CH2-CH2-CH2-NH3 +).

Oleh kerana rantai sampingan mempunyai tiga kumpulan metilena, dan walaupun molekul lisin mempunyai kumpulan amino bermuatan positif pada pH fisiologi, kumpulan R ini mempunyai watak hidrofobik yang kuat, sebab itulah ia sering "terkubur" dalam struktur protein. , meninggalkan hanya kumpulan ε-amino.

Kumpulan amino pada rantai sisi lisin sangat reaktif dan secara amnya mengambil bahagian di pusat aktif banyak protein dengan aktiviti enzimatik.

ciri-ciri

Lisin, sebagai asid amino penting, memenuhi banyak fungsi sebagai mikronutrien, terutama pada manusia dan haiwan lain, tetapi juga merupakan metabolit pada organisma yang berlainan seperti bakteria, ragi, tumbuhan dan alga.

Ciri-ciri rantai sampingannya, khususnya kumpulan ε-amino yang melekat pada rantai hidrokarbon yang mampu membentuk ikatan hidrogen, memberikan sifat khas yang menjadikannya sebagai peserta dalam tindak balas pemangkin dalam pelbagai jenis enzim.

Ia sangat penting untuk pertumbuhan normal dan pembentukan semula otot. Selain itu, molekul prekursor untuk karnitin, sebatian yang disintesis dalam hati, otak dan ginjal yang bertanggungjawab untuk mengangkut asid lemak ke mitokondria untuk pengeluaran tenaga.

Asid amino ini juga diperlukan untuk sintesis dan pembentukan kolagen, protein penting sistem tisu penghubung di dalam tubuh manusia, oleh itu ia menyumbang kepada pemeliharaan struktur kulit dan tulang.

Ia mempunyai fungsi yang diiktiraf secara eksperimen dalam:

- Perlindungan usus daripada rangsangan tekanan, pencemaran dengan patogen bakteria dan virus, dll.

- Mengurangkan simptom kegelisahan kronik

- Menggalakkan pertumbuhan bayi yang tumbuh dengan diet berkualiti rendah

Biosintesis

Manusia dan mamalia lain tidak dapat mensintesis lisin asid amino in vivo dan oleh sebab itulah mereka mesti memperolehnya dari protein haiwan dan tumbuhan yang dimakan dengan makanan.

Dua jalur yang berbeza untuk biosintesis lisin telah berkembang di dunia semula jadi: satu digunakan oleh bakteria, tumbuhan, dan kulat "rendah", dan satu digunakan oleh eugleneid dan jamur "lebih tinggi".

Biosintesis lisin pada tumbuhan, kulat dan bakteria yang lebih rendah

Dalam organisma ini, lisin diperoleh dari asid diaminopimelic melalui laluan 7 langkah yang bermula dengan piruvat dan aspartat semialdehida. Untuk bakteria, misalnya, laluan ini melibatkan pengeluaran lisin untuk tujuan (1) sintesis protein, (2) sintesis diaminopimelate, dan (3) sintesis lisin yang akan digunakan di dinding sel peptidoglikan.

Aspartate, dalam organisma yang menunjukkan jalan ini, tidak hanya menimbulkan lisin, tetapi juga menyebabkan pengeluaran metionin dan threonine.

Laluan menyimpang ke dalam semialdehida aspartat untuk pengeluaran lisin dan ke homoserin, yang merupakan pendahulu untuk threonine dan methionine.

Biosintesis lisin pada kulat euglenid yang lebih tinggi dan tinggi

Sintesis de novo lisin pada mikroorganisma kulat dan euglenid yang lebih tinggi berlaku melalui L-α-aminoadipate perantaraan, yang diubah berkali-kali dengan cara yang berbeza daripada pada bakteria dan tumbuhan.

Laluan ini terdiri daripada 8 langkah enzimatik, yang melibatkan 7 perantaraan bebas. Separuh pertama laluan berlaku di mitokondria dan mencapai sintesis α-aminoadipate. Penukaran α-aminoadipate menjadi L-lisin berlaku kemudian di sitosol.

- Langkah pertama laluan terdiri daripada pemeluwapan molekul α-ketoglutarate dan asetil-CoA oleh enzim homositrate synthase, yang menghasilkan asid homositrat.

- Asid homocytric dikeringkan menjadi asid cis -homoaconitic, yang kemudian diubah menjadi asid homoisocitric oleh enzim homoaconitase.

- Asid homoisocytric dioksidakan oleh homoisocitrate dehydrogenase, sehingga mencapai pembentukan sementara oksoglutarat, yang kehilangan molekul karbon dioksida (CO2) dan berakhir sebagai asid α-catoadipic.

- Sebatian terakhir ini ditransaminasi oleh proses yang bergantung pada glutamat berkat tindakan enzim aminoadipate aminotransferase, yang menghasilkan asid L-α-aminoadipic.

- Rantai sisi asid L-α-aminoadipic dikurangkan menjadi asid L-α-aminoadipic-δ-semialdehid dengan tindakan reduktase aminoadipat, reaksi yang memerlukan ATP dan NADPH.

- Sukropin reduktase kemudian mengkatalisis pemeluwapan L-α-aminoadipic acid-δ-semialdehyde dengan molekul L-glutamat. Selepas itu imino dikurangkan dan sukropin diperoleh.

- Akhirnya, ikatan karbon-nitrogen di bahagian glutamat sakaropin "dipotong" oleh enzim sakaropin dehidrogenase, menghasilkan L-lisin dan asid α-ketoglutarat sebagai produk akhir.

Alternatif untuk lisin

Ujian dan analisis eksperimental yang dilakukan dengan tikus pada masa pertumbuhan telah memungkinkan untuk menjelaskan bahawa ε- N-asetil-lisin dapat menggantikan lisin untuk menyokong pertumbuhan keturunan dan ini berkat kehadiran enzim: ε-lisin asilase .

Enzim ini memangkin hidrolisis ε- N-asetil-lisin untuk menghasilkan lisin, dan ia melakukannya dengan sangat cepat dan dalam kuantiti yang banyak.

Kemerosotan

Dalam semua spesies mamalia, langkah pertama degradasi lisin dikatalisis oleh enzim lysine-2-oxoglutarate reductase, yang mampu mengubah lisin dan α-oksoglutrat menjadi sakaropin, turunan asid amino yang terdapat dalam cecair fisiologi haiwan dan yang kewujudan di dalamnya ditunjukkan pada akhir tahun 60an.

Sukropin diubah menjadi α-aminoadipate δ-semialdehyde dan glutamat dengan tindakan enzim saccharopin dehydrogenase. Enzim lain juga mampu menggunakan sacropin sebagai substrat untuk menghidrolisiskannya ke lisin dan α-oksoglutarat lagi, dan ini dikenali sebagai saccharopin oxidoreductase.

Sacropin, salah satu perantara metabolik utama dalam degradasi lisin, mempunyai kadar perolehan yang sangat tinggi, dalam keadaan fisiologi, sebab itulah ia tidak terkumpul dalam cecair atau tisu, yang telah ditunjukkan oleh aktiviti tinggi yang dijumpai sakaropin dehidrogenase.

Walau bagaimanapun, jumlah dan aktiviti enzim yang terlibat dalam metabolisme lisin bergantung, sebahagian besarnya, pada pelbagai aspek genetik setiap spesies tertentu, kerana terdapat variasi intrinsik dan mekanisme kawalan atau peraturan tertentu.

"Sacaropinuria"

Terdapat keadaan patologi yang berkaitan dengan kehilangan banyak asid amino seperti lisin, citrulline dan histidin melalui air kencing dan ini dikenali sebagai "saccharopinuria". Sukropin adalah turunan asid amino metabolisme lisin yang diekskresikan bersama dengan tiga asid amino yang disebutkan dalam air kencing pesakit "sacropinuric".

Sucropin pada mulanya ditemui dalam ragi bir dan merupakan pendahulu lisin dalam mikroorganisma ini. Dalam organisma eukariotik yang lain, sebatian ini dihasilkan semasa penurunan lisin dalam mitokondria hepatosit.

Makanan kaya dengan lisin

Lisin diperoleh dari makanan yang dimakan dalam diet, dan rata-rata manusia dewasa memerlukan sekurang-kurangnya 0.8 g daripadanya setiap hari. Ia terdapat dalam banyak protein asal haiwan, terutama dalam daging merah seperti daging lembu, domba dan ayam.

Ia terdapat pada ikan seperti tuna dan salmon, dan makanan laut seperti tiram, udang dan kerang. Ini juga terdapat dalam protein penyusun produk tenusu dan turunannya.

Dalam makanan tumbuhan terdapat dalam kentang, lada dan daun bawang. Ia juga terdapat dalam alpukat, pic dan pir. Dalam kekacang seperti kacang ginjal, kacang buncis dan kacang soya; dalam biji labu, kacang macadamia dan kacang mete (merey, gajus, dll).

Kebaikan pengambilannya

Asid amino ini termasuk dalam banyak ubat formulasi nutraseutikal, iaitu, diasingkan dari sebatian semula jadi, terutama tumbuhan.

Ini digunakan sebagai antikonvulsan dan juga terbukti efektif dalam menghambat replikasi Herpes Simplex Virus tipe 1 (HSV-1), yang biasanya muncul pada saat-saat tekanan, ketika sistem kekebalan tubuh tertekan atau "melemah" seperti lepuh. atau herpes di bibir.

Keberkesanan suplemen L-lisin untuk rawatan luka sejuk disebabkan oleh fakta bahawa ia "bersaing" atau "menyekat" arginin, asid amino protein lain, yang diperlukan untuk pendaraban HSV-1.

Telah ditentukan bahawa lisin juga mempunyai kesan anti-anxiolytic, kerana membantu menyekat reseptor yang terlibat dalam tindak balas terhadap rangsangan tekanan yang berbeza, selain turut serta dalam pengurangan kadar kortisol, "hormon stres".

Beberapa kajian menunjukkan bahawa ia berguna untuk penghambatan pertumbuhan tumor barah, untuk kesihatan mata, untuk pengawalan tekanan darah, antara lain.

Pada haiwan

Strategi umum untuk merawat jangkitan virus I herpes pada kucing adalah suplemen lisin. Walau bagaimanapun, beberapa penerbitan ilmiah membuktikan bahawa asid amino ini tidak mempunyai sifat antivirus pada kucing, tetapi bertindak dengan mengurangkan kepekatan arginin.

Mengenai kesihatan bayi

Pengambilan L-lisin eksperimental, yang ditambahkan ke dalam susu bayi dalam tempoh menyusui, terbukti bermanfaat untuk peningkatan jisim badan dan peningkatan selera makan pada kanak-kanak semasa peringkat pertama perkembangan selepas bersalin.

Walau bagaimanapun, kelebihan L-lisin boleh menyebabkan pembuangan air besar asid amino yang berlebihan, baik ciri-ciri neutral dan asas, yang mengakibatkan ketidakseimbangan badan mereka.

Suplementasi L-lisin yang berlebihan boleh menyebabkan penekanan pertumbuhan dan kesan histologi yang jelas pada organ utama, mungkin disebabkan oleh kehilangan asid amino dalam air kencing.

Dalam kajian yang sama, juga ditunjukkan bahawa suplemen lisin meningkatkan sifat pemakanan protein sayuran yang dimakan.

Kajian serupa yang dilakukan pada orang dewasa dan kanak-kanak dari kedua-dua jantina di Ghana, Syria dan Bangladesh, menunjukkan sifat bermanfaat pengambilan lisin dalam mengurangkan cirit-birit pada kanak-kanak dan beberapa keadaan pernafasan yang mematikan pada lelaki dewasa.

Gangguan kekurangan lisin

Lisin, seperti semua asid amino penting dan tidak penting, diperlukan untuk sintesis protein selular yang betul yang menyumbang kepada pembentukan sistem organ badan.

Kekurangan lisin dalam diet, kerana ia adalah asid amino penting yang tidak dihasilkan oleh tubuh, dapat mengakibatkan perkembangan gejala cemas yang dimediasi oleh serotonin, selain cirit-birit, juga berkaitan dengan reseptor serotonin.

Rujukan

1. Bol, S., & Bunnik, EM (2015). Makanan tambahan lisin tidak berkesan untuk pencegahan atau rawatan jangkitan herpesvirus 1 pada kucing: Kajian sistematik. Penyelidikan Veterinar BMC, 11 (1).
2. Carson, N., Scally, B., Neill, D., & Carré, I. (1968). Saccharopinuria: Ralat Baru Metabolisme Lisin. Alam, 218, 679.
3. Colina R, J., Díaz E, M., Manzanilla M, L., Araque M, H., Martínez G, G., Rossini V, M., & Jerez-Timaure, N. (2015). Penilaian tahap lisin yang dapat dicerna dalam diet dengan ketumpatan tenaga yang tinggi untuk menyelesaikan babi. Majalah MVZ Córdoba, 20 (2), 4522.
4. Fellows, BFCI, & Lewis, MHR (1973). Metabolisme Lisin pada Mamalia. Jurnal Biokimia, 136, 329-334.
5. Fornazier, RF, Azevedo, RA, Ferreira, RR, & Varisi, VA (2003). Katabolisme lisin: Aliran, peranan metabolik dan peraturan. Jurnal Brazil Fisiologi Tumbuhan, 15 (1), 9–18.
6. Ghosh, S., Smriga, M., Vuvor, F., Suri, D., Mohammed, H., Armah, SM, & Scrimshaw, NS (2010). Kesan suplemen lisin terhadap kesihatan dan morbiditi pada subjek yang tergolong dalam isi rumah miskin bandar di Accra, Ghana. Jurnal Pemakanan Klinikal Amerika, 92 (4), 928–939.
7. Hutton, CA, Perugini, MA, & Gerrard, JA (2007). Inhibisi biosintesis lisin: Strategi antibiotik yang berkembang. BioSistem Molekul, 3 (7), 458–465.
8. Kalogeropoulou, D., LaFave, L., Schweim, K., Gannon, MC, & Nuttall, FQ (2009). Pengambilan lisin dengan ketara mengurangkan tindak balas glukosa terhadap glukosa yang tertelan tanpa perubahan tindak balas insulin. American Journal of Clinical Nutrition, 90 (2), 314–320.
9. Nagai, H., & Takeshita, S. (1961). Kesan pemakanan suplemen L-Lysine pada Pertumbuhan Bayi dan Kanak-kanak. Paediatria Japonica, 4 (8), 40–46.
10. O'Brien, S. (2018). Garis Kesihatan. Diakses pada 4 September 2019, dari www.healthline.com/nutrition/lysine-benefits
11. Zabriskie, TM, & Jackson, MD (2000). Biosintesis lisin dan metabolisme pada kulat. Laporan Produk Semula jadi, 17 (1), 85–97.