Valin: karakteristik, fungsi, makanan kaya, manfaat

Valin: karakteristik, fungsi, makanan kaya, manfaat

valin milik 22 asam amino diidentifikasi sebagai “dasar” komponen protein; Itu diidentifikasi dengan akronim “Val” dan dengan huruf “V”. Asam amino ini tidak dapat disintesis oleh tubuh manusia, oleh karena itu tergolong dalam kelompok sembilan asam amino esensial bagi manusia.

Banyak protein globular memiliki interior yang kaya akan residu valin dan leusin, karena keduanya terkait melalui interaksi hidrofobik dan penting untuk pelipatan struktur dan konformasi tiga dimensi protein.

Struktur kimia asam amino Valin (Sumber: Clavecin [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)

Valin dimurnikan untuk pertama kalinya pada tahun 1856 oleh V. Grup-Besanez dari ekstrak air pankreas. Namun, nama “valin” diciptakan oleh E. Fisher pada tahun 1906, ketika ia berhasil mensintesisnya secara artifisial dan mengamati bahwa strukturnya sangat mirip dengan asam valerat, yang ditemukan pada tanaman yang umumnya dikenal sebagai “valerian”.

Valin merupakan salah satu asam amino yang terdapat pada posisi terkonservasi pada protein tertentu yang dimiliki oleh vertebrata , misalnya pada posisi 80 sitokrom C vertebrata, leusin, valin, isoleusin dan metionin ditemukan dalam urutan yang sama.

Dalam jaringan atau biomaterial dengan karakteristik tahan, keras dan elastis seperti ligamen, tendon, pembuluh darah, benang atau sarang laba-laba, ditemukan sejumlah besar valin, yang memberikan fleksibilitas dan ketahanan berkat interaksi hidrofobiknya dengan asam amino lainnya.

Substitusi residu glutamat untuk salah satu valin dalam rantai hemoglobin, protein yang bertanggung jawab untuk mengangkut oksigen melalui darah, menyebabkan pembentukan yang buruk dalam struktur protein, yang menimbulkan hemoglobin “S”.

Mutasi ini menghasilkan anemia sel sabit atau penyakit sel sabit, suatu kondisi patologis di mana sel darah merah memperoleh bentuk sabit atau sabit yang khas, yang membedakannya dari sel darah normal, dengan penampilan bulat dan pipih.

Beberapa herbisida yang paling banyak digunakan saat ini memiliki senyawa aktif sulfonilurea dan metil sulfometuron, yang menyebabkan kerusakan pada enzim asetolaktat sintase, yang diperlukan untuk langkah pertama sintesis valin, leusin, dan isoleusin. Kerusakan yang disebabkan oleh pestisida ini mencegah rumput dan gulma berkembang secara normal.

Indeks artikel

Karakteristik

Valin adalah asam amino dengan tulang punggung lima karbon dan termasuk dalam kelompok asam amino dengan rantai samping alifatik. Sifat hidrofobiknya sedemikian rupa sehingga dapat dibandingkan dengan fenilalanin, leusin dan isoleusin.

Asam amino yang memiliki rantai hidrokarbon dalam gugus R atau rantai sampingnya umumnya dikenal dalam literatur sebagai asam amino rantai bercabang atau bercabang. Dalam kelompok ini adalah valin, fenilalanin, leusin dan isoleusin.

Umumnya, asam amino dari kelompok ini digunakan sebagai unsur struktural internal dalam sintesis protein, karena mereka dapat bergabung satu sama lain melalui interaksi hidrofobik, “melarikan diri” dari air dan membentuk karakteristik lipatan struktural dari banyak protein.

Its molekul berat sekitar 117 g / mol dan, karena kelompok R atau rantai samping adalah hidrokarbon bercabang, ia tidak memiliki biaya dan kelimpahan relatifnya dalam struktur protein sedikit lebih besar dari 6%.

Struktur

Valin berbagi struktur umum dan tiga kelompok kimia khas dari semua asam amino: gugus karboksil (COOH), gugus amino (NH2), dan atom hidrogen (-H). Dalam gugus R atau rantai sampingnya, ia memiliki tiga atom karbon yang memberikan karakteristik yang sangat hidrofobik.

Seperti halnya untuk semua senyawa kimia yang diklasifikasikan sebagai “asam amino”, valin memiliki atom karbon pusat yang kiral dan dikenal sebagai -karbon, di mana keempat gugus kimia yang disebutkan dilampirkan.

Nama IUPAC untuk valin adalah asam 2-3-amino-3-butanoat, tetapi beberapa ahli kimia juga menyebutnya asam -amino valerian dan rumus kimianya adalah C5H11NO2.

Semua asam amino dapat ditemukan dalam bentuk D atau L dan valin tidak terkecuali. Namun, bentuk L-valin jauh lebih berlimpah daripada bentuk D-valin dan, selain itu, lebih aktif secara spektroskopi daripada bentuk D.

L-valin adalah bentuk yang digunakan untuk pembentukan protein seluler dan oleh karena itu, dari keduanya, bentuk yang aktif secara biologis. Ini memenuhi fungsi sebagai nutraceutical, mikronutrien untuk tanaman, metabolit untuk manusia, ganggang, ragi dan bakteri, di antara banyak fungsi lainnya.

Fitur

Valin, meskipun merupakan salah satu dari sembilan asam amino esensial, tidak memainkan peran penting selain partisipasinya dalam sintesis protein dan sebagai metabolit dalam jalur degradasinya sendiri.

Namun, asam amino besar seperti valin dan tirosin bertanggung jawab atas fleksibilitas fibroin, komponen protein utama dari benang sutra yang dihasilkan oleh cacing spesies Bombyx mori , umumnya dikenal sebagai ulat sutra atau ulat sutra.pohon murbei.

Jaringan seperti pembuluh darah arteri dan ligamen terdiri dari protein berserat yang dikenal sebagai elastin. Ini terdiri dari rantai polipeptida dengan urutan berulang dari asam amino glisin, alanin dan valin, dengan valin menjadi residu yang paling penting sehubungan dengan ekstensi dan fleksibilitas protein.

Valin berpartisipasi dalam jalur sintesis utama senyawa yang bertanggung jawab atas bau khas buah-buahan. Molekul valin diubah menjadi turunan bercabang dan termetilasi dari ester dan alkohol.

Dalam industri makanan

Ada banyak bahan kimia tambahan yang menggunakan valin dalam kombinasi dengan glukosa untuk mendapatkan bau yang enak dalam persiapan kuliner tertentu.

Pada suhu 100 ° C, aditif ini memiliki bau rye yang khas dan di atas 170 ° C berbau seperti cokelat panas, membuatnya populer dalam produksi makanan di industri kue dan kue.

Aditif kimia ini menggunakan L-valin yang disintesis secara artifisial, karena pemurniannya dari sumber biologis tidak praktis dan tingkat kemurnian yang diperlukan biasanya tidak diperoleh.

Biosintesis

Semua asam amino rantai cabang seperti valin, leusin dan isoleusin disintesis terutama pada tumbuhan dan bakteri. Yang berarti bahwa hewan seperti manusia dan mamalia lainnya perlu makan makanan yang kaya akan asam amino ini untuk memenuhi kebutuhan nutrisi mereka.

Biosintesis valin biasanya dimulai dengan transfer dua atom karbon dari hidroksietil tiamin pirofosfat ke piruvat oleh enzim acetohydroxy isomeric acid reductase.

Kedua atom karbon diturunkan dari molekul piruvat kedua melalui reaksi yang bergantung pada TPP seperti yang dikatalisis oleh enzim piruvat dekarboksilase, tetapi yang dikatalisis oleh asam dihidroksi dehidratase.

Enzim valin aminotransferase, akhirnya, menggabungkan gugus amino ke senyawa asam keto yang dihasilkan dari dekarboksilasi sebelumnya, di mana L-valin terbentuk. Asam amino leusin, isoleusin dan valin memiliki kesamaan struktural yang besar, dan ini karena mereka berbagi banyak zat antara dan enzim dalam jalur biosintesisnya.

Asam keto yang dihasilkan selama biosintesis L-valin mengatur beberapa langkah enzimatik dengan umpan balik negatif atau regulasi alosterik dalam jalur biosintesis leusin dan asam amino terkait lainnya.

Ini berarti bahwa jalur biosintetik dihambat oleh metabolit yang dihasilkan di dalamnya yang, ketika terakumulasi, memberikan sel sinyal spesifik yang menunjukkan bahwa asam amino tertentu berlebihan dan oleh karena itu sintesisnya dapat dihentikan.

Degradasi

Tiga langkah degradasi pertama valin dibagi dalam jalur degradasi semua asam amino rantai cabang.

Valin dapat memasuki siklus asam sitrat atau siklus Krebs untuk diubah menjadi suksinil-KoA. Jalur degradasi terdiri dari transaminasi awal, dikatalisis oleh enzim yang dikenal sebagai asam aminotransferase rantai cabang (BCAT).

Enzim ini mengkatalisis transaminasi reversibel yang mengubah asam amino rantai cabang menjadi asam -keto rantai cabang yang sesuai.

Dalam reaksi ini, partisipasi pasangan glutamat / 2-ketoglutarat sangat penting, karena 2-ketoglutarat menerima gugus amino yang dikeluarkan dari asam amino yang sedang dimetabolisme dan menjadi glutamat.

Langkah reaksi pertama katabolisme valin ini menghasilkan 2-ketoisovalerat dan disertai dengan konversi piridoksal 5′-fosfat (PLP) menjadi piridoksamin 5′-fosfat (PMP).

Selanjutnya, 2-ketoisovalerate digunakan sebagai substrat untuk kompleks enzim mitokondria, yang dikenal sebagai rantai cabang -ketoacid dehydrogenase, yang menambahkan porsi CoASH dan membentuk isobutyryl-CoA, yang selanjutnya didehidrogenasi dan diubah menjadi metakrilil-KoA.

Metakrilil-CoA diproses hilir dalam 5 langkah enzimatik tambahan yang melibatkan hidrasi, penghapusan bagian CoASH, oksidasi, penambahan bagian CoASH lain, dan penataan ulang molekul, berakhir dengan produksi suksinil-KoA, yang segera memasuki siklus Krebs.

Makanan kaya valin

Protein yang terkandung dalam wijen atau biji wijen kaya akan valin, dengan hampir 60 mg asam amino untuk setiap gram protein. Untuk alasan ini, kue wijen, kue dan batangan atau nougat direkomendasikan untuk anak-anak dengan diet yang kekurangan asam amino ini.

Kedelai, secara umum, kaya akan semua asam amino esensial, termasuk valin. Namun, mereka miskin metionin dan sistein. Protein atau tekstur kedelai memiliki struktur kuartener yang sangat kompleks, tetapi mudah larut dan terpisah menjadi subunit yang lebih kecil dengan adanya cairan lambung.

Kasein, yang biasanya ditemukan dalam susu dan turunannya, kaya akan rangkaian valin yang berulang. Seperti protein kedelai, protein ini mudah dipecah dan diserap di saluran usus mamalia.

Diperkirakan bahwa untuk setiap 100 gram protein kedelai, sekitar 4,9 gram valin tertelan; sedangkan untuk setiap 100 ml susu sekitar 4,6 ml valin tertelan.

Makanan lain yang kaya asam amino ini adalah daging sapi, ikan dan berbagai jenis sayuran dan sayuran hijau.

Manfaat asupannya

Valin, seperti sebagian besar asam amino, adalah asam amino glukogenik, yaitu, dapat dimasukkan ke dalam jalur glukoneogenik, dan banyak ahli saraf mengklaim bahwa asupannya membantu menjaga kesehatan mental, koordinasi otot, dan mengurangi stres.

Banyak atlet mengkonsumsi tablet kaya valin, karena mereka membantu regenerasi jaringan, terutama jaringan otot. Menjadi asam amino yang mampu dimasukkan ke dalam glukoneogenesis, membantu dalam produksi energi, yang tidak hanya penting untuk aktivitas fisik tetapi untuk fungsi saraf.

Makanan kaya valin membantu menjaga keseimbangan senyawa nitrogen dalam tubuh. Keseimbangan ini sangat penting untuk menghasilkan energi dari protein yang dicerna, untuk pertumbuhan tubuh dan penyembuhan.

Konsumsinya mencegah kerusakan pada hati dan kantong empedu, serta berkontribusi pada optimalisasi banyak fungsi tubuh.

Salah satu suplemen diet paling populer di kalangan atlet untuk meningkatkan volume otot dan pemulihan otot adalah BCAA.

Jenis tablet ini terdiri dari tablet dengan campuran asam amino yang berbeda, yang umumnya meliputi asam amino rantai cabang seperti L-valin, L-isoleusin dan L-leusin; mereka juga kaya akan vitamin B12 dan vitamin lainnya.

Beberapa percobaan yang dilakukan dengan babi telah menunjukkan bahwa kebutuhan valin jauh lebih tinggi dan terbatas untuk ibu selama tahap menyusui, karena asam amino ini membantu sekresi susu dan menghasilkan perbaikan dalam tingkat pertumbuhan neonatus menyusui.

Gangguan kekurangan

Asupan valin harian yang direkomendasikan untuk bayi adalah sekitar 35 mg untuk setiap gram protein yang dikonsumsi, sedangkan untuk orang dewasa jumlahnya sedikit lebih rendah (sekitar 13 mg).

Penyakit paling umum yang berhubungan dengan valin dan asam amino rantai cabang lainnya dikenal sebagai “penyakit urin sirup maple” atau “Ketoaciduria.”

Ini adalah kondisi bawaan yang disebabkan oleh cacat pada gen yang mengkode enzim dehidrogenase asam -ketoasin yang berasal dari leusin, isoleusin dan valin, yang diperlukan untuk metabolisme mereka.

Pada penyakit ini, tubuh tidak dapat mengasimilasi salah satu dari ketiga asam amino ini ketika mereka diperoleh dari makanan, oleh karena itu, asam keto yang diturunkan menumpuk dan dikeluarkan dalam urin (mereka juga dapat dideteksi dalam serum darah dan cairan serebrospinal ).

Di sisi lain, diet yang kekurangan valin telah dikaitkan dengan penyakit neurologis seperti epilepsi. Ini juga dapat menyebabkan penurunan berat badan, penyakit Huntington, dan bahkan dapat menyebabkan perkembangan jenis kanker tertentu, karena sistem perbaikan jaringan dan sintesis biomolekul terganggu.

Referensi

  1. Abu-Baker, S. (2015). Tinjauan Biokimia: Konsep dan Koneksi
  2. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Prinsip biokimia Lehninger. Macmillan.
  3. Plimmer, RHA, & Phillips, H. (1924). Analisis Protein. AKU AKU AKU. Estimasi Histidin dan Tirosin dengan Brominasi. Jurnal Biokimia, 18 (2), 312
  4. Plimmer, RHA (1912). Konstitusi kimia protein (Vol. 1). Longman, Hijau.
  5. Torii, KAZUO, & Iitaka, Y. (1970). Struktur kristal L-valin. Acta Crystallographica Bagian B: Kristalografi Struktural dan Kimia Kristal, 26 (9), 1317-1326.
  6. Tosti, V., Bertozzi, B., & Fontana, L. (2017). Manfaat kesehatan dari diet Mediterania: mekanisme metabolisme dan molekuler. Jurnal Gerontologi: Seri A, 73 (3), 318-326.