VALINE: CIRI, FUNGSI, MAKANAN KAYA, FAEDAH - BIOLOGI - 2026

The valine tergolong kepada 22 asid amino yang dikenal pasti sebagai komponen "asas" protein; ia dikenal pasti dengan akronim "Val" dan dengan huruf "V". Asid amino ini tidak dapat disintesis oleh tubuh manusia, oleh itu, ia diklasifikasikan dalam kumpulan sembilan asid amino penting untuk manusia.

Banyak protein globular mempunyai bahagian dalaman yang kaya dengan residu valine dan leucine, kerana kedua-duanya dikaitkan dengan interaksi hidrofobik dan penting untuk lipatan struktur dan konformasi protein tiga dimensi.

Struktur kimia asid amino Valine (Sumber: Clavecin via Wikimedia Commons)

Valine disucikan untuk pertama kalinya pada tahun 1856 oleh V. Grup-Besanez dari ekstrak pankreas berair. Namun, nama "valine" diciptakan oleh E. Fisher pada tahun 1906, ketika ia berhasil mensintesisnya secara artifisial dan mengamati bahawa strukturnya sangat mirip dengan asam valerik, yang terdapat pada tanaman yang biasanya dikenal sebagai "valerian".

Valine adalah salah satu asid amino yang terdapat dalam kedudukan terpelihara dalam protein tertentu yang dikongsi oleh vertebrata, misalnya, pada kedudukan 80 sitokrom C vertebrata, leucine, valine, isoleucine dan metionin dijumpai dalam urutan yang sama.

Sebilangan besar valin terdapat dalam tisu atau biomaterial dengan ciri tahan, keras dan elastik seperti ligamen, tendon, saluran darah, benang atau sarang labah-labah, yang memberikan kelenturan dan ketahanan berkat interaksi hidrofobiknya dengan asid amino yang lain.

Penggantian residu glutamat untuk residu valin dalam rantai β hemoglobin, protein yang bertanggungjawab untuk mengangkut oksigen melalui darah, menyebabkan pembentukan struktur protein yang buruk, yang menimbulkan hemoglobin "S".

Mutasi ini menyebabkan anemia sel sabit atau penyakit sel sabit, keadaan patologi di mana sel darah merah memperoleh bentuk sabit atau bentuk sabit, yang membezakannya dari sel darah normal, dengan penampilan bulat dan rata.

Sebilangan racun herba yang paling banyak digunakan hari ini mempunyai sulfonylurea dan metil sulfometuron sebagai sebatian aktif, yang menyebabkan kerosakan pada enzim acetolactate synthase, yang diperlukan untuk langkah pertama sintesis valine, leucine dan isoleucine. Kerosakan yang disebabkan oleh racun perosak ini menghalang rumput dan rumpai tumbuh secara normal.

ciri-ciri

Valine adalah asid amino dengan rangka lima karbon dan tergolong dalam kumpulan asid amino dengan rantai sisi alifatik. Sifat hidrofobiknya dapat dibandingkan dengan sifat fenilalanin, leucine dan isoleucine.

Asid amino yang mempunyai rantai hidrokarbon dalam kumpulan R atau rantai sampingannya biasanya dikenali dalam literatur sebagai asid amino rantai bercabang atau bercabang. Valine, phenylalanine, leucine, dan isoleucine berada dalam kumpulan ini.

Secara amnya, asid amino kumpulan ini digunakan sebagai elemen struktur dalaman dalam sintesis protein, kerana mereka dapat bergaul antara satu sama lain melalui interaksi hidrofobik, "melarikan diri" dari air dan mewujudkan ciri struktur lipatan banyak protein.

Berat molekulnya sekitar 117 g / mol dan, kerana kumpulan R atau rantai sampingannya adalah hidrokarbon bercabang, ia tidak mempunyai cas dan kelimpahan relatifnya dalam struktur protein sedikit lebih daripada 6%.

Struktur

Valine berkongsi struktur umum dan tiga kumpulan kimia khas dari semua asid amino: kumpulan karboksil (COOH), kumpulan amino (NH2), dan atom hidrogen (-H). Dalam kumpulan R atau rantai sampingannya, ia mempunyai tiga atom karbon yang memberikannya ciri hidrofobik.

Seperti yang berlaku untuk semua sebatian kimia yang diklasifikasikan sebagai "asid amino", valine mempunyai atom karbon pusat yang bersifat kiral dan dikenal sebagai α-karbon, yang dilampirkan keempat kumpulan kimia yang disebutkan.

Nama IUPAC untuk valine adalah asid 2-3-amino-3-butanoik, tetapi sebilangan ahli kimia juga menyebutnya asid valerian α-amino dan formula kimianya adalah C5H11NO2.

Semua asid amino boleh didapati dalam bentuk D atau L dan valin tidak terkecuali. Walau bagaimanapun, bentuk L-valine jauh lebih banyak daripada bentuk D-valine dan, di samping itu, ia lebih aktif secara spektroskopi daripada bentuk D.

L-valine adalah bentuk yang digunakan untuk pembentukan protein selular dan oleh itu, dari keduanya, bentuk aktif secara biologi. Ini memenuhi fungsi sebagai nutraseutikal, mikronutrien untuk tumbuhan, metabolit untuk manusia, alga, ragi dan bakteria, di antara banyak fungsi lain.

ciri-ciri

Valine, walaupun merupakan salah satu dari sembilan asid amino penting, tidak memainkan peranan penting selain penyertaannya dalam sintesis protein dan sebagai metabolit dalam jalur degradasinya sendiri.

Walau bagaimanapun, asid amino besar seperti valin dan tirosin bertanggungjawab untuk fleksibiliti fibroin, komponen protein utama dari benang sutera yang dihasilkan oleh cacing spesies Bombyx mori, yang biasanya dikenali sebagai ulat sutera atau ulat sutera. pokok mulberi.

Tisu seperti ligamen dan saluran darah arteri terdiri daripada protein berserat yang dikenali sebagai elastin. Ini terdiri daripada rantai polipeptida dengan urutan berulang asid amino glisin, alanin dan valin, dengan valin menjadi residu terpenting berkenaan dengan pemanjangan dan kelenturan protein.

Valine mengambil bahagian dalam laluan sintesis utama sebatian yang bertanggungjawab untuk bau buah-buahan. Molekul valin diubah menjadi turunan ester dan alkohol bercabang dan metilasi.

Dalam industri makanan

Terdapat banyak bahan tambahan kimia yang menggunakan valine dalam kombinasi dengan glukosa untuk mendapatkan bau yang sedap dalam penyediaan masakan tertentu.

Pada suhu 100 ° C, bahan tambahan ini mempunyai bau khas rai dan pada suhu lebih dari 170 ° C mereka berbau seperti coklat panas, menjadikannya popular dalam pengeluaran makanan dalam industri penaik dan pastri.

Bahan tambahan kimia ini menggunakan L-valine yang disintesis secara buatan, kerana pemurniannya dari sumber biologi tidak membebankan dan tahap kemurnian yang diperlukan biasanya tidak diperoleh.

Biosintesis

Semua asid amino rantaian bercabang seperti valine, leucine dan isoleucine disintesis terutamanya pada tumbuhan dan bakteria. Yang bermaksud bahawa haiwan seperti manusia dan mamalia lain perlu memakan makanan yang kaya dengan asid amino ini untuk memenuhi keperluan pemakanan mereka.

Biosintesis valin biasanya bermula dengan pemindahan dua atom karbon dari hidroksietilthiamin pirofosfat ke piruvat oleh enzim asetohidroksi redukase asid isomer.

Kedua-dua atom karbon itu berasal dari molekul piruvat kedua melalui reaksi bergantung TPP yang sangat mirip dengan yang dikatalisis oleh enzim piruvat dekarboksilase, tetapi dikatalisis oleh dehidratase asid dihidroksi.

Enzim valin aminotransferase, akhirnya, menggabungkan kumpulan amino ke sebatian ketoasid yang dihasilkan dari dekarboksilasi sebelumnya, sehingga membentuk L-valine. Asid amino leucine, isoleucine, dan valine mempunyai persamaan struktur yang hebat, dan ini kerana mereka berkongsi banyak perantaraan dan enzim dalam laluan biosintetik mereka.

Ketoasid yang dihasilkan semasa biosintesis L-valine mengatur beberapa langkah enzimatik dengan maklum balas negatif atau peraturan alosterik dalam jalur biosintetik leusin dan asid amino lain yang berkaitan.

Ini bermaksud bahawa laluan biosintetik dihambat oleh metabolit yang dihasilkan di dalamnya yang, apabila terkumpul, memberikan sel-sel isyarat khusus yang menunjukkan bahawa asid amino tertentu berlebihan dan oleh itu sintesisnya dapat dihentikan.

Kemerosotan

Tiga langkah degradasi pertama valin dikongsi dalam jalur degradasi semua asid amino rantaian bercabang.

Valine boleh memasuki kitaran asid sitrik atau kitaran Krebs untuk diubah menjadi suksinil-CoA. Jalur degradasi terdiri dari transaminasi awal, dikatalisis oleh enzim yang dikenali sebagai aminotransferase asid amino rantai bercabang (BCAT).

Enzim ini memangkinkan transaminasi terbalik yang menukar asid amino rantai bercabang menjadi asid α-keto rantai bercabang yang sesuai.

Dalam tindak balas ini, penyertaan pasangan glutamat / 2-ketoglutarate sangat penting, kerana 2-ketoglutarate menerima kumpulan amino yang dikeluarkan dari asid amino yang sedang dimetabolisme dan menjadi glutamat.

Langkah tindak balas pertama katabolisme valin menghasilkan 2-ketoisovalerate dan disertai dengan penukaran pyridoxal 5'-phosphate (PLP) menjadi pyridoxamine 5'-phosphate (PMP).

Seterusnya, 2-ketoisovalerate digunakan sebagai substrat untuk kompleks enzim mitokondria, yang dikenali sebagai α-ketoasid dehidrogenase rantaian bercabang, yang menambahkan bahagian CoASH dan membentuk isobutyryl-CoA, yang kemudiannya dehidrogenasi dan ditukar menjadi metakrill-CoA.

Methacrylyl-CoA diproses di hilir dalam 5 langkah tambahan enzimatik yang melibatkan penghidratan, penyingkiran bahagian CoASH, pengoksidaan, penambahan bahagian CoASH yang lain, dan penyusunan semula molekul, diakhiri dengan pengeluaran suksinil-CoA, yang segera memasuki kitaran dari Krebs.

Makanan kaya valine

Protein yang terkandung dalam bijan atau biji bijan kaya dengan valin, dengan hampir 60 mg asid amino untuk setiap gram protein. Atas sebab ini, kue wijen, kek dan bar atau nougat disyorkan untuk kanak-kanak dengan diet yang kekurangan asid amino ini.

Kacang soya, secara amnya, kaya dengan semua asid amino penting, termasuk valin. Walau bagaimanapun, mereka kekurangan metionin dan sistein. Protein atau tekstur kedelai mempunyai struktur kuarter yang sangat kompleks, tetapi mudah larut dan dipisahkan menjadi subunit yang lebih kecil dengan adanya jus gastrik.

Casein, yang biasanya terdapat dalam susu dan turunannya, kaya dengan urutan valine berulang. Seperti protein soya, protein ini mudah dipecah dan diserap di saluran usus mamalia.

Telah dianggarkan bahawa untuk setiap 100 gram protein kedelai, kira-kira 4.9 gram valin ditelan; sementara untuk setiap 100 ml susu kira-kira 4.6 ml valin tertelan.

Makanan lain yang kaya dengan asid amino ini adalah daging lembu, ikan, dan pelbagai jenis sayur-sayuran dan sayur-sayuran.

Kebaikan pengambilannya

Valine, seperti sebahagian besar asid amino, adalah asid amino glukogenik, iaitu, ia dapat dimasukkan ke dalam jalur glukoneogenik, dan banyak pakar neurologi mendakwa pengambilannya membantu menjaga kesihatan mental, koordinasi otot dan mengurangkan tekanan.

Ramai atlet mengambil tablet yang kaya dengan valin, kerana ia membantu menjana semula tisu, terutamanya tisu otot. Menjadi asid amino yang dapat dimasukkan ke dalam glukoneogenesis, ia membantu pengeluaran tenaga, yang bukan hanya penting untuk aktiviti fizikal tetapi juga untuk fungsi saraf.

Makanan yang kaya dengan valin membantu mengekalkan keseimbangan sebatian nitrogen dalam badan. Keseimbangan ini penting untuk penjanaan tenaga dari protein yang dimakan, untuk pertumbuhan badan dan penyembuhan.

Penggunaannya mencegah kerosakan pada hati dan pundi hempedu, serta menyumbang kepada pengoptimuman banyak fungsi tubuh.

Salah satu makanan tambahan yang paling popular di kalangan atlet untuk meningkatkan jumlah otot dan pemulihan otot adalah BCAA.

Tablet jenis ini terdiri daripada tablet dengan campuran asid amino yang berlainan, yang umumnya merangkumi asid amino rantai bercabang seperti L-valine, L-isoleucine dan L-leucine; mereka juga kaya dengan vitamin B12 dan vitamin lain.

Beberapa eksperimen yang dilakukan dengan babi telah menunjukkan bahawa keperluan valine jauh lebih tinggi dan membatasi bagi ibu semasa peringkat menyusui, kerana asid amino ini membantu pengeluaran susu dan menghasilkan peningkatan dalam kadar pertumbuhan neonatus menyusui.

Gangguan kekurangan

Pengambilan valine harian yang disyorkan untuk bayi adalah sekitar 35 mg untuk setiap gram protein yang dimakan, sementara untuk orang dewasa jumlahnya sedikit lebih rendah (sekitar 13 mg).

Penyakit yang paling biasa berkaitan dengan valin dan asid amino rantai bercabang lain dikenali sebagai "penyakit kencing sirap maple" atau "Ketoaciduria".

Ini adalah keadaan yang diwarisi disebabkan oleh kecacatan pada gen yang memberi kod untuk enzim dehidrogenase α-ketoasid yang berasal dari leucine, isoleucine dan valine, yang diperlukan untuk metabolisme mereka.

Dalam penyakit ini, tubuh tidak dapat mengasimilasikan salah satu dari ketiga-tiga asid amino ini ketika mereka berasal dari makanan, oleh itu, ketoasid yang berasal berkumpul dan dikeluarkan dalam air kencing (mereka juga dapat dikesan dalam serum darah dan cairan serebrospinal).

Sebaliknya, diet kekurangan valine dikaitkan dengan patologi neurologi seperti epilepsi. Ia juga dapat menyebabkan penurunan berat badan, penyakit Huntington, dan bahkan dapat menyebabkan pengembangan jenis kanker tertentu, kerana sistem pembaikan tisu dan sintesis biomolekul terganggu.

Rujukan

1. Abu-Baker, S. (2015). Kajian Biokimia: Konsep dan Sambungan
2. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Prinsip biokimia Lehninger. Macmillan.
3. Plimmer, RHA, & Phillips, H. (1924). Analisis Protein. III. Anggaran Histidin dan Tirosin oleh Brominasi. Jurnal Biokimia, 18 (2), 312
4. Plimmer, RHA (1912). Perlembagaan kimia protein (Jilid 1). Longmans, Hijau.
5. Torii, KAZUO, & Iitaka, Y. (1970). Struktur kristal L-valine. Acta Crystallographica Bahagian B: Kristalografi Struktur dan Kimia Kristal, 26 (9), 1317-1326.
6. Tosti, V., Bertozzi, B., & Fontana, L. (2017). Manfaat kesihatan diet Mediterranean: mekanisme metabolik dan molekul. Jurnal Gerontologi: Siri A, 73 (3), 318-326.