וואלין: מאפיינים, פונקציות, אוכל עשיר, יתרונות - ביולוגיה - 2025

ולין שייך 22 חומצות אמינו המזוהות הרכיבים "הבסיסיים" של חלבונים; זה מזוהה עם ראשי התיבות "Val" ועם האות V. לא ניתן לסנתז חומצה אמינית זו על ידי גוף האדם, ולכן היא מסווגת בקבוצה של תשע חומצות האמינו החיוניות לבני אדם.

לחלבונים כדוריים רבים יש פנים עשיר בשאריות וליין ולוצין, מכיוון ששניהם קשורים באינטראקציות הידרופוביות והם חיוניים לקיפול המבנה והקונפורמציה התלת מימדית של חלבונים.

מבנה כימי של חומצת האמינו ולין (מקור: Clavecin באמצעות ויקימדיה Commons)

וואלין טוהרה לראשונה בשנת 1856 על ידי V. Grup-Besanez מתמצית מימית של הלבלב. עם זאת, השם "וליין" נטבע על ידי א 'פישר בשנת 1906, כשהצליח לסנתז אותו באופן מלאכותי וצפה כי המבנה שלו דומה מאוד לזה של חומצה ולרית, שנמצאה בצמחים הידועים בכינויו "ולריאן".

וואלין היא אחת מחומצות האמינו הנמצאות בתנוחות שמורות בחלבונים מסוימים המשותפים לחוליות, למשל, במצב 80 של ציטוכרום C של חוליות, לאוצין, וואלין, איזולוצין ומתיונין נמצאים באותו סדר.

ברקמות או ביו-חומרים עם מאפיינים עמידים, קשים ואלסטיים כמו רצועות, גידים, כלי דם, חוטים או קורי עכביש, נמצאים כמויות גדולות של וואלין, המספק גמישות ועמידות בזכות האינטראקציות ההידרופוביות שלה עם חומצות אמינו אחרות.

החלפה של שארית גלוטמט עבור שארית וליין בשרשרת ה- ß של המוגלובין, החלבון האחראי להובלת חמצן בדם, גורמת להיווצרות לקויה במבנה החלבון, מה שמוליד את המוגלובין "S".

מוטציה זו גורמת לאנמיה חרמשית או מחלת תאי מגל, מצב פתולוגי בו תאי הדם האדומים רוכשים צורה של סהר או מגל, המבדיל ביניהם מתאי דם רגילים, עם מראה מעוגל ושטוח.

בחלק מקוטלי העשבים המשמשים כיום ביותר יש סולפונילוריאה ומתיל סולפומטורון כתרכובות פעילות, הגורמים נזק לאנזים אצטולקטט סינתז, הכרחי לשלב הראשון של הסינתזה של וולין, לוצין ואיזולוצין. הנזק שנגרם על ידי חומרי הדברה אלה מונע מהתפתחות של עשבים ועשבים שוטפים באופן תקין.

מאפיינים

וואלין היא חומצת אמינו עם שלד בן חמש פחמן ומשתייכת לקבוצת חומצות האמינו עם השרשראות הצדדיות האליפטיות. אופיו ההידרופובי הוא כזה שניתן להשוות אותו לזה של פנילאלנין, לאוצין ואיזולוצין.

חומצות אמינו המחזיקות בשרשרות פחמימניות בקבוצות R או בשרשראות הצד שלהן ידועות בדרך כלל בספרות כחומצות אמינו מסועפות או מסועפות. ואלין, פנילאלנין, לוצין ואיזולוצין נמצאים בקבוצה זו.

באופן כללי, חומצות האמינו של קבוצה זו משמשות כאלמנטים מבניים פנימיים בסינתזת החלבון, מכיוון שהם יכולים להתחבר זה לזה באמצעות אינטראקציות הידרופוביות, "לברוח" מהמים ולהקים את הקפלים המבניים האופייניים לחלבונים רבים.

משקלו המולקולרי נע סביב 117 גר 'מולקולה ומכיוון שקבוצת R או שרשרת הצד שלו הם פחמימנים מסועפים, אין לו מטען ושפע יחסי במבני חלבון הוא מעט יותר מ -6%.

מִבְנֶה

וולין חולקת את המבנה הכללי ושלוש הקבוצות הכימיות האופייניות לכל חומצות האמינו: קבוצת הקרבוקסיל (COOH), קבוצת האמינו (NH2) ואטום מימן (-H). בקבוצת R או בשרשרת הצדדית יש לו שלושה אטומי פחמן המעניקים לו מאפיינים הידרופוביים מאוד.

כפי שנכון לכל התרכובות הכימיות המסווגות כ"חומצות אמינו ", וללין יש אטום פחמן מרכזי שהוא כיראלי ומכונה α-פחמן, אליו מחוברות ארבע הקבוצות הכימיות שהוזכרו.

שם ה- IUPAC לוואלין הוא חומצה 2-3-אמינו-3-בוטנואית, אך חלק מהכימאים מכנים אותה גם חומצה ולריאנית α- והנוסחה הכימית שלה היא C5H11NO2.

ניתן למצוא את כל חומצות האמינו בצורה D או L וליין אינו יוצא מן הכלל. עם זאת, צורת ה- L-valine בשפע הרבה יותר מצורת D-valine ובנוסף, היא פעילה יותר ספקטרוסקופית מצורת D.

L-valine היא הצורה המשמשת ליצירת חלבונים תאיים ולכן היא, מבין השתיים, הצורה הפעילה ביולוגית. הוא ממלא פונקציות כחומר מזין, מיקרו-תזונה לצמחים, מטבוליט לבני אדם, אצות, שמרים וחיידקים, בין פונקציות רבות אחרות.

מאפיינים

וואלין, למרות היותה אחת מתשע חומצות האמינו החיוניות, אינה ממלאת תפקיד משמעותי בנוסף להשתתפותה בסינתזת חלבון וכמטבוליט במסלול השפלה משלה.

עם זאת, חומצות אמינו מגושמות כמו וואלין וטירוזין אחראיות לגמישות של פיברואין, מרכיב החלבון העיקרי של חוטי המשי המיוצר על ידי תולעים ממין Bombyx mori, הידוע בכינויו תולעי משי או תולעי משי. עץ תות.

רקמות כמו רצועות וכלי דם עורקים מורכבים מחלבון סיבי המכונה אלסטין. זה מורכב משרשראות פוליפפטיד עם רצפים חוזרים ונשנים של חומצות האמינו גליצין, אלנין וואלין, כאשר ואלין הוא המשקע החשוב ביותר בכל הנוגע להארכה והחלבון של הגמישות.

וואלין משתתפת בנתיבי הסינתזה העיקריים של התרכובות האחראיות לריח האופייני של הפירות. מולקולות וואלין הופכות לנגזרות מסועפות וממתילות של אסטרים ואלכוהולים.

בתעשיית המזון

ישנם תוספים כימיים רבים המשתמשים בוואלין בשילוב עם גלוקוז בכדי להשיג ריחות טעימים בתכשירים קולינריים מסוימים.

בטמפרטורה של 100 מעלות צלזיוס, לתוספים אלה יש ריח שיפון אופייני ובמעל 170 מעלות צלזיוס הם מריחים כמו שוקולד חם, מה שהופך אותם לפופולאריים בייצור המזון בתעשיית האפייה והקונדיטוריה.

תוספים כימיים אלה משתמשים ב- L-valine מסונתז באופן מלאכותי, מכיוון שטיהורם ממקורות ביולוגיים הוא מסורבל ומידת הטוהר הנדרשת בדרך כלל לא מתקבלת.

ביוסינתזה

כל חומצות האמיניות המסועפות כמו ולין, לאוצין ואיזולוצין מסונתזות בעיקר בצמחים ובחיידקים. מה שאומר שבעלי חיים כמו בני אדם ויונקים אחרים צריכים לאכול מזון עשיר בחומצות אמינו אלה כדי לעמוד בדרישות התזונה שלהם.

ביוסינתזה של ולין מתחילה בדרך כלל בהעברת שני אטומי פחמן מ hydroxyethylthiamine pyrophosphate לפירובאט על ידי האנזים acetohydroxy acid reducer acid.

שני אטומי הפחמן נגזרים ממולקולת פירובטה שנייה באמצעות תגובה תלויה TPP הדומה מאוד לזו שמוזזמת על ידי האנזים פירובט דקרבוקסילאז, אך מנותז על ידי חומצה דיהידרוקסית דהידראז.

בסופו של דבר, האנזים וולין אמינוטרנספרז, משלב קבוצת אמינו לתרכובת הקטואאיד הנובעת מהדקארבוקסילציה הקודמת ובכך נוצר L-valine. לחומצות האמינו לאוצין, איזולוצין וואלין יש דמיון מבני רב, וזאת מכיוון שהן חולקות ביניים ואנזימים רבים בדרכיהם הביוסינתטיים.

הקיטואיד הנוצר במהלך הביוסינתזה של L-valine מווסת כמה צעדים אנזימטיים על ידי משוב שלילי או ויסות אלוסטרלי במסלול הביוסינתטי של לאוצין ושאר חומצות האמינו הקשורות.

משמעות הדבר היא כי המסלולים הביוסינתטיים נעצרים על ידי מטבוליט שנוצר בהם, כאשר מצטברים, נותן לתאים אות ספציפי המצביע על כך שחומצה אמינית מסוימת היא עודפת ולכן ניתן להפסיק את הסינתזה שלה.

הַשׁפָּלָה

שלושת שלבי ההשפלה הראשונים של וואלין משותפים לדרך ההשפלה של כל חומצות האמינו המסועפות.

וואלין יכול להיכנס למחזור חומצות לימון או למחזור קרבס להפיכתו לסוקסיניל-CoA. מסלול ההשפלה מורכב מטרנסמינציה ראשונית, מנותזת על ידי אנזים המכונה חומצה אמינית מסועפת אמינוטרנספראז (BCAT).

אנזים זה מזרז טרנספורמציה הפיכה שממירה חומצות אמיניות מסועפות לשרשרת המקבילה- α-קטו.

בתגובה זו, ההשתתפות של זוג הגלוטמט / 2-קטוגלטרט חיונית, מכיוון שה- 2-קטוגלוטרט מקבל את קבוצת האמינו שמוסרת מחומצת האמינו שעוברת חילוף חומרים והופכת לגלוטמט.

שלב תגובה ראשון זה של קטבוליזם של ולינים מייצר 2-ketoisovalerate ומלווה בהמרה של פירידוקסל 5'-פוספט (PLP) לפירידוקסמין 5'-פוספט (PMP).

בשלב הבא, 2-ketoisovalerate משמש כמצע למתחם אנזים מיטוכונדריאלי, הידוע בכינויו α-ketoacid dehydrogenase מסועף, אשר מוסיף חלק CoASH ויוצר isobutyryl-CoA, אשר לאחר מכן dehydrogenated והומר ל- methacrylyl-CoA.

Methacrylyl-CoA מעובד במורד הזרם בחמישה צעדים אנזימטיים נוספים הכוללים הידרציה, הסרת חלק ה- CoASH, חמצון, הוספת חלק נוסף של CoASH, וארגון מחדש מולקולרי, שמסתיים בייצור סוקסיניל-CoA, שנכנס מיד למחזור. של קרבס.

אוכל עשיר בלינה

החלבונים הכלולים בשומשום או שומשום עשירים בוולין, עם כמעט 60 מ"ג מחומצת האמינו לכל גרם חלבון. מסיבה זו, מומלץ להשתמש בעוגיות שומשום, עוגות וברים או נוגט לילדים עם דיאטות חסרות חומצת אמינו זו.

פולי סויה, באופן כללי, עשירים בכל חומצות האמינו החיוניות, כולל וואלין. עם זאת, הם עניים במתיונין וציסטאין. חלבון סויה או מרקם הם בעלי מבנים ריבועיים מורכבים מאוד, אך קל להמיסם ולהפריד לתתי יחידות קטנות יותר בנוכחות מיצי קיבה.

קזאין, שנמצא בדרך כלל בחלב ונגזרותיו, עשיר ברצפים חוזרים ונשנים של ואלין. כמו חלבון סויה, חלבון זה מתפרק בקלות ונספג בדרכי המעי של יונקים.

ההערכה היא כי לכל 100 גרם חלבון סויה נבלעים כ -4.9 גרם של וליין; ואילו לכל 100 מ"ל חלב נבלעים כ -4.6 מ"ל וואלין.

מזונות אחרים העשירים בחומצה אמינית זו הם בקר, דגים וסוגים שונים של ירקות וירקות.

היתרונות מצריכתו

וואלין, כמו חלק גדול מחומצות האמינו, היא חומצת אמינו גלוקוגנית, כלומר ניתן לשלב אותה במסלול הגלוקונוגני, ונוירולוגים רבים טוענים כי צריכתה מסייעת לשמירה על בריאות הנפש, תיאום שרירים והפחתת לחץ.

ספורטאים רבים צורכים טבליות עשירות בוואלין, מכיוון שהם מסייעים בהתחדשות רקמות, בעיקר רקמות שרירים. בהיותה חומצת אמינו המסוגלת להשתלב בגלוקונאוגנזה, היא מסייעת בייצור אנרגיה, שאינה חשובה רק לפעילות גופנית אלא גם לתפקוד העצבים.

מזונות עשירים באלינה עוזרים לשמור על איזון תרכובות החנקן בגוף. איזון זה חיוני ליצירת אנרגיה מהחלבונים הנטועים, לצמיחת הגוף ולריפוי.

צריכתו מונעת פגיעה בכבד ובכיס המרה, וכן תורמת לייעול תפקודי גוף רבים.

אחד התוספים התזונתיים הפופולריים ביותר בקרב ספורטאים להגדלת נפח שריר והתאוששות שרירים הוא BCAAs.

סוג זה של טבליות מורכב מטבליות עם תערובות של חומצות אמינו שונות, הכוללות בדרך כלל חומצות אמינו מסועפות כמו L-valine, L-Isoleucine ו- L-Leucine; הם גם עשירים בוויטמין B12 וויטמינים אחרים.

ניסויים מסוימים שנערכו עם חזירים הראו כי הדרישות של וליין הינן גבוהות הרבה יותר ומגבילות לאמהות בשלב ההנקה, שכן חומצה אמינית זו מסייעת להפרשת חלב ומייצרת שיפורים בקצב הגידול של ילודים מניקים.

הפרעות לקויות

הצריכה היומית המומלצת של ולינה לתינוקות היא כ- 35 מ"ג לכל גרם חלבון הנצרך, ואילו למבוגרים הכמות מעט נמוכה יותר (כ- 13 מ"ג).

המחלה הנפוצה ביותר הקשורה לוואלין וחומצות אמינו מסועפות אחרות מכונה "מחלת שתן בסירופ מייפל" או "קטואצידוריה".

זהו מצב תורשתי הנגרם על ידי פגם בגנים המקודדים לאנזימי dehydrogenase של חומצות α-קטואו שמקורם בלוצין, איזולוצין וואלין, הנחוצים למטבוליזם שלהם.

במחלה זו הגוף אינו יכול להטמיע אף אחת משלוש חומצות האמינו הללו כאשר הן מתקבלות מהתזונה, ולכן החומצות הקטואציות הנגזרות מצטברות ומגורשות בשתן (ניתן להבחין בהן גם בסרום הדם ובנוזל השדרתי).

מצד שני, תזונה לקויה בוואלין נקשרה לפתולוגיות נוירולוגיות כמו אפילפסיה. זה יכול גם לגרום לירידה במשקל, מחלת הנטינגטון, ואף יכולה להוביל להתפתחות של סוגים מסוימים של סרטן, מכיוון שמערכת תיקון הרקמות והסינתזה של מולקולות ביולוגיות נפגעות.

הפניות

1. אבו-בייקר, ש '(2015). סקירה של ביוכימיה: מושגים וקשרים
2. נלסון, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). עקרונות הלינגר של הביוכימיה. מקמילן.
3. Plimmer, RHA, and Phillips, H. (1924). ניתוח חלבונים. III. הערכת היסטידין וטירוזין על ידי ברומינציה. כתב העת הביוכימי, 18 (2), 312
4. פלימר, RHA (1912). ההרכב הכימי של החלבונים (כרך 1). לונגמנס, גרין.
5. Torii, KAZUO ו- Iitaka, Y. (1970). מבנה הגביש של L-valine. Acta Crystallographica קטע ב ': קריסטלוגרפיה מבנית וכימיה קריסטלית, 26 (9), 1317-1326.
6. Tosti, V., Bertozzi, B., & Fontana, L. (2017). היתרונות הבריאותיים של התזונה הים תיכונית: מנגנונים מטבוליים ומולקולריים. כתבי העת הגרונטולוגיה: סדרה א ', 73 (3), 318-326.