VALINE: KARAKTERISTIK, FUNGSI, KAYA MAKANAN, MANFAAT - BIOLOGI - 2025

The 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, ia diklasifikasikan dalam kelompok sembilan asam amino esensial untuk manusia.

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

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

Valine 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 tumbuhan yang biasa dikenal sebagai "valerian".

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

Sejumlah besar valin ditemukan di jaringan atau biomaterial dengan karakteristik resisten, keras dan elastis seperti ligamen, tendon, pembuluh darah, benang atau jaring laba-laba, yang memberikan fleksibilitas dan ketahanan berkat interaksi hidrofobik dengan asam amino lain.

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

Mutasi ini menyebabkan anemia sel sabit atau penyakit sel sabit, suatu kondisi patologis di mana sel darah merah memperoleh ciri khas berbentuk sabit atau sabit, yang membedakannya dari sel darah normal, dengan penampakan bulat dan pipih.

Beberapa herbisida yang paling banyak digunakan saat ini memiliki sulfonylurea dan metil sulfometuron sebagai senyawa aktif, 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.

karakteristik

Valine adalah asam amino dengan kerangka 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 cabang atau bercabang. Valin, fenilalanin, leusin, dan isoleusin termasuk dalam kelompok ini.

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

Berat molekulnya sekitar 117 g / mol dan, karena gugus R atau rantai sampingnya adalah hidrokarbon bercabang, ia tidak memiliki muatan dan kelimpahan relatifnya dalam struktur protein sedikit lebih besar dari 6%.

Struktur

Valin memiliki struktur umum dan tiga gugus 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 sangat hidrofobik.

Seperti halnya semua senyawa kimia yang diklasifikasikan sebagai "asam amino", valin memiliki atom karbon pusat yang kiral dan dikenal sebagai α-karbon, tempat empat gugus kimia yang disebutkan di atas terikat.

Nama IUPAC untuk valin adalah asam 2-3-amino-3-butanoat, tetapi beberapa ahli kimia juga menyebutnya asam α-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 melimpah daripada bentuk D-valin dan, sebagai tambahan, lebih aktif secara spektroskopi daripada bentuk D.

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

fitur

Valine, 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 kelenturan fibroin, komponen protein utama dari benang sutera yang dihasilkan oleh cacing dari spesies Bombyx mori, umumnya dikenal sebagai ulat sutera atau ulat sutera. pohon Mulberry.

Jaringan seperti ligamen dan pembuluh darah arteri 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 paling penting sehubungan dengan perluasan dan fleksibilitas protein.

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

Di industri makanan

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

Pada suhu 100 ° C, aditif ini memiliki bau khas gandum dan pada suhu lebih dari 170 ° C baunya seperti cokelat panas, membuatnya populer dalam produksi makanan di industri kue dan kue.

Aditif kimiawi 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 terutama disintesis pada tumbuhan dan bakteri. Artinya, hewan seperti manusia dan mamalia lain perlu mengonsumsi makanan yang kaya asam amino ini untuk memenuhi kebutuhan nutrisinya.

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

Dua atom karbon diturunkan dari molekul piruvat kedua melalui reaksi yang bergantung pada TPP yang sangat mirip dengan yang dikatalisis oleh enzim piruvat dekarboksilase, tetapi dikatalisis oleh dehidratase asam dihidroksi.

Enzim valin aminotransferase, akhirnya, menggabungkan gugus amino ke senyawa ketoacid yang dihasilkan dari dekarboksilasi sebelumnya, sehingga membentuk L-valin. Asam amino leusin, isoleusin, dan valin memiliki kemiripan struktural yang besar, dan ini karena mereka berbagi banyak zat antara dan enzim dalam jalur biosintetiknya.

Asam keto yang diproduksi selama biosintesis L-valin mengatur beberapa langkah enzimatik melalui 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 sinyal spesifik kepada sel yang menunjukkan bahwa asam amino tertentu berlebih dan oleh karena itu sintesisnya dapat dihentikan.

Degradasi

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

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

Enzim ini mengkatalisis transaminasi reversibel yang mengubah asam amino rantai cabang menjadi asam α-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 dimetabolisme dan menjadi glutamat.

Langkah reaksi pertama katabolisme valin ini menghasilkan 2-ketoisovalerate 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 α-ketoacid dehydrogenase, yang menambahkan porsi CoASH dan membentuk isobutyryl-CoA, yang kemudian didehidrogenasi dan diubah menjadi metakrilil-KoA.

Methacrylyl-CoA diproses di hilir dalam 5 langkah enzimatik tambahan yang melibatkan hidrasi, penghilangan bagian CoASH, oksidasi, penambahan bagian CoASH lainnya, dan penataan ulang molekuler, diakhiri dengan produksi suksinil-KoA, yang segera memasuki siklus dari 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 pola makan 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 kuaterner yang sangat kompleks, tetapi mudah larut dan terpisah menjadi beberapa subunit yang lebih kecil dengan adanya cairan lambung.

Kasein, yang biasanya ditemukan dalam susu dan turunannya, kaya akan urutan 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 dicerna sekitar 4,6 ml valin.

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

Manfaat asupannya

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

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

Makanan kaya valin membantu menjaga keseimbangan senyawa nitrogen dalam tubuh. Keseimbangan ini 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 makanan paling populer di kalangan atlet untuk meningkatkan volume otot dan pemulihan otot adalah BCAA.

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

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

Gangguan defisiensi

Asupan valine 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 terkait dengan valin dan asam amino rantai cabang lainnya dikenal sebagai "penyakit urine sirup maple" atau "Ketoaciduria".

Ini adalah kondisi bawaan yang disebabkan oleh kerusakan pada gen yang mengkode enzim dehidrogenase dari asam α-keto 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 diperoleh dari makanan, oleh karena itu, asam keto yang diturunkan menumpuk dan dikeluarkan dalam urin (juga dapat dideteksi dalam serum darah dan cairan serebrospinal).

Di sisi lain, diet yang kekurangan valin telah dikaitkan dengan patologi 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). Review 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 kimiawi protein (Vol. 1). Longmans, Green.
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.