VALINE: ĐẶC ĐIỂM, CHỨC NĂNG, THỰC PHẨM PHONG PHÚ, LỢI ÍCH - SINH HỌC - 2026

Các valin thuộc 22 axit amin được xác định là các thành phần "cơ bản" của các protein; nó được xác định bằng từ viết tắt "Val" và bằng chữ "V". Loại axit amin này cơ thể con người không thể tự tổng hợp được, do đó, nó được xếp vào nhóm 9 loại axit amin cần thiết cho con người.

Nhiều protein hình cầu có phần bên trong chứa nhiều gốc valine và leucine, vì cả hai được liên kết với nhau bằng tương tác kỵ nước và rất cần thiết cho sự gấp lại của cấu trúc và hình dạng ba chiều của protein.

Cấu trúc hóa học của axit amin Valine (Nguồn: Clavecin qua Wikimedia Commons)

Valine được tinh chế lần đầu tiên vào năm 1856 bởi V. Grup-Besanez từ dịch chiết xuất từ ​​tuyến tụy. Tuy nhiên, cái tên "valine" được E. Fisher đặt ra vào năm 1906, khi ông cố gắng tổng hợp nó một cách nhân tạo và nhận thấy rằng cấu trúc của nó rất giống với cấu trúc của axit valeric, được tìm thấy trong thực vật thường được gọi là "valerian".

Valine là một trong những axit amin được tìm thấy ở các vị trí bảo tồn trong một số protein nhất định mà động vật có xương sống chia sẻ, ví dụ, ở vị trí 80 của cytochrome C của động vật có xương sống, leucine, valine, isoleucine và methionine được tìm thấy theo cùng một thứ tự.

Trong các mô hoặc vật liệu sinh học có đặc tính bền, cứng và đàn hồi như dây chằng, gân, mạch máu, sợi chỉ hoặc mạng nhện, người ta tìm thấy một lượng lớn valine, cung cấp tính linh hoạt và khả năng chống chịu nhờ tương tác kỵ nước với các axit amin khác.

Sự thay thế dư lượng glutamate cho dư lượng valine trong chuỗi β của hemoglobin, protein chịu trách nhiệm vận chuyển oxy qua máu, gây ra sự hình thành kém trong cấu trúc protein, làm phát sinh hemoglobin "S".

Đột biến này gây ra bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm hoặc bệnh hồng cầu hình liềm, một tình trạng bệnh lý trong đó các tế bào hồng cầu có hình dạng đặc trưng hình lưỡi liềm hoặc hình liềm, giúp phân biệt chúng với các tế bào máu bình thường, với hình dạng tròn và dẹt.

Một số chất diệt cỏ được sử dụng nhiều nhất hiện nay có sulfonylurea và methyl sulfometuron là các hợp chất hoạt động, gây tổn hại đến enzym tổng hợp acetolactate, cần thiết cho bước đầu tiên của quá trình tổng hợp valine, leucine và isoleucine. Những thiệt hại do các loại thuốc trừ sâu này gây ra ngăn cản cỏ và cỏ dại phát triển bình thường.

nét đặc trưng

Valine là một axit amin có khung năm cacbon và thuộc nhóm axit amin có chuỗi bên béo. Tính chất kỵ nước của nó là do đó nó có thể được so sánh với phenylalanin, leucine và isoleucine.

Các axit amin sở hữu chuỗi hydrocacbon trong nhóm R hoặc chuỗi bên của chúng thường được gọi trong tài liệu là axit amin mạch nhánh hoặc chuỗi phân nhánh. Valine, phenylalanine, leucine và isoleucine nằm trong nhóm này.

Nói chung, các axit amin của nhóm này được sử dụng làm yếu tố cấu trúc bên trong trong quá trình tổng hợp protein, vì chúng có thể liên kết với nhau thông qua các tương tác kỵ nước, "chạy trốn" khỏi nước và thiết lập các nếp gấp cấu trúc đặc trưng của nhiều loại protein.

Trọng lượng phân tử của nó là khoảng 117 g / mol và vì nhóm R hoặc chuỗi bên của nó là một hydrocacbon phân nhánh, nó không có điện tích và sự phong phú tương đối của nó trong cấu trúc protein là ít hơn 6%.

Kết cấu

Valine chia sẻ cấu trúc chung và ba nhóm hóa học điển hình của tất cả các axit amin: nhóm cacboxyl (COOH), nhóm amino (NH2) và một nguyên tử hydro (-H). Trong nhóm R hoặc chuỗi bên của nó, nó có ba nguyên tử cacbon tạo cho nó đặc điểm rất kỵ nước.

Như đúng với tất cả các hợp chất hóa học được phân loại là "axit amin", valine có nguyên tử cacbon trung tâm là bất đối xứng và được gọi là α-cacbon, mà bốn nhóm hóa học đã đề cập được gắn vào.

Tên IUPAC cho valine là axit 2-3-amino-3-butanoic, nhưng một số nhà hóa học cũng gọi nó là axit α-amino valerian và công thức hóa học của nó là C5H11NO2.

Tất cả các axit amin có thể được tìm thấy ở dạng D hoặc L và valine không phải là ngoại lệ. Tuy nhiên, dạng L-valine phong phú hơn nhiều so với dạng D-valine và ngoài ra, nó hoạt động phổ hơn so với dạng D.

L-valine là dạng được sử dụng để hình thành các protein tế bào và do đó, trong hai dạng này, là dạng có hoạt tính sinh học. Nó đáp ứng các chức năng như một chất dinh dưỡng, một vi chất dinh dưỡng cho thực vật, một chất chuyển hóa cho con người, tảo, nấm men và vi khuẩn, trong số nhiều chức năng khác.

Đặc trưng

Valine, mặc dù là một trong chín axit amin thiết yếu, không đóng một vai trò đáng kể nào ngoài việc tham gia vào quá trình tổng hợp protein và như một chất chuyển hóa trong con đường thoái hóa của chính nó.

Tuy nhiên, các axit amin cồng kềnh như valine và tyrosine là nguyên nhân tạo nên tính mềm dẻo của fibroin, thành phần protein chính của các sợi tơ do giun thuộc loài Bombyx mori, thường được gọi là tằm tơ hoặc tằm tơ. cây dâu tằm.

Các mô như dây chằng và mạch máu động mạch được tạo thành từ một protein dạng sợi được gọi là elastin. Nó bao gồm các chuỗi polypeptit với trình tự lặp lại của các axit amin glycine, alanin và valine, trong đó valine là phần dư quan trọng nhất đối với sự kéo dài và tính linh hoạt của protein.

Valine tham gia vào các con đường tổng hợp chính của các hợp chất chịu trách nhiệm về mùi đặc trưng của trái cây. Phân tử valin được biến đổi thành các dẫn xuất có nhánh và được metyl hóa của este và rượu.

Trong ngành công nghiệp thực phẩm

Có nhiều chất phụ gia hóa học sử dụng valine kết hợp với glucose để tạo ra mùi thơm ngon trong một số chế phẩm ẩm thực nhất định.

Ở nhiệt độ 100 ° C, các chất phụ gia này có mùi lúa mạch đen đặc trưng và ở trên 170 ° C, chúng có mùi như sô cô la nóng, khiến chúng trở nên phổ biến trong sản xuất thực phẩm trong công nghiệp làm bánh và bánh ngọt.

Các chất phụ gia hóa học này sử dụng L-valine tổng hợp nhân tạo, vì quá trình tinh chế chúng từ các nguồn sinh học rất phức tạp và thường không đạt được mức độ tinh khiết cần thiết.

Sinh tổng hợp

Tất cả các axit amin chuỗi nhánh như valine, leucine và isoleucine chủ yếu được tổng hợp trong thực vật và vi khuẩn. Điều đó có nghĩa là động vật như người và các động vật có vú khác cần ăn thức ăn giàu axit amin này để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của chúng.

Quá trình sinh tổng hợp valine thường bắt đầu bằng việc chuyển hai nguyên tử carbon từ hydroxyethylthiamine pyrophosphate thành pyruvate nhờ enzyme acetohydroxy isomeric acid reductase.

Hai nguyên tử cacbon có nguồn gốc từ một phân tử pyruvate thứ hai thông qua một phản ứng phụ thuộc vào TPP rất giống với phản ứng được xúc tác bởi enzyme pyruvate decarboxylase, nhưng được xúc tác bởi dihydroxy acid mất nước.

Cuối cùng, enzyme valine aminotransferase kết hợp một nhóm amin vào hợp chất ketoacid do quá trình khử carboxyl trước đó, do đó hình thành L-valine. Các axit amin leucine, isoleucine và valine có sự tương đồng về cấu trúc rất lớn, và điều này là do chúng chia sẻ nhiều chất trung gian và enzyme trong con đường sinh tổng hợp của chúng.

Xetoacid được tạo ra trong quá trình sinh tổng hợp L-valine điều chỉnh một số bước của enzym bằng phản hồi tiêu cực hoặc điều hòa allosteric trong con đường sinh tổng hợp leucine và các axit amin liên quan khác.

Điều này có nghĩa là các con đường sinh tổng hợp bị ức chế bởi một chất chuyển hóa được tạo ra trong đó, khi được tích lũy, sẽ cung cấp cho các tế bào một tín hiệu cụ thể cho biết rằng một axit amin nào đó đang dư thừa và do đó quá trình tổng hợp của nó có thể bị dừng lại.

suy thoái

Ba bước thoái hóa đầu tiên của valine được chia sẻ trong con đường thoái hóa của tất cả các axit amin chuỗi nhánh.

Valine có thể đi vào chu trình axit xitric hoặc chu trình Krebs để chuyển hóa thành succinyl-CoA. Con đường thoái hóa bao gồm quá trình chuyển hóa ban đầu, được xúc tác bởi một enzym được gọi là axit amin chuỗi nhánh aminotransferase (BCAT).

Enzyme này xúc tác quá trình chuyển hóa thuận nghịch chuyển đổi axit amin chuỗi nhánh thành axit α-keto chuỗi nhánh tương ứng của chúng.

Trong phản ứng này, sự tham gia của cặp glutamate / 2-ketoglutarate là chủ yếu, vì 2-ketoglutarate nhận nhóm amin bị loại bỏ khỏi axit amin đang được chuyển hóa và trở thành glutamate.

Bước phản ứng đầu tiên của quá trình dị hóa valine này tạo ra 2-ketoisovalerate và đi kèm với việc chuyển hóa pyridoxal 5'-phosphate (PLP) thành pyridoxamine 5'-phosphate (PMP).

Tiếp theo, 2-ketoisovalerate được sử dụng làm chất nền cho phức hợp enzyme ty thể, được gọi là α-ketoacid dehydrogenase chuỗi nhánh, bổ sung một phần CoASH và tạo thành isobutyryl-CoA, sau đó được khử hydro và chuyển đổi thành methacrylyl-CoA.

Methacrylyl-CoA được xử lý ở phía dưới trong 5 bước enzym bổ sung bao gồm quá trình hydrat hóa, loại bỏ phần CoASH, quá trình oxy hóa, bổ sung một phần CoASH khác và sắp xếp lại phân tử, kết thúc bằng việc sản xuất succinyl-CoA, ngay lập tức đi vào chu trình của Krebs.

Thực phẩm giàu valine

Các protein có trong vừng hoặc hạt vừng rất giàu valine, với gần 60 mg axit amin cho mỗi gam protein. Vì lý do này, bánh quy mè, bánh ngọt và thanh hoặc kẹo hạnh phúc được khuyến khích cho trẻ em có chế độ ăn uống thiếu axit amin này.

Nói chung, đậu nành rất giàu tất cả các axit amin thiết yếu, bao gồm cả valine. Tuy nhiên, chúng nghèo methionine và cysteine. Protein đậu nành hoặc kết cấu có cấu trúc bậc bốn rất phức tạp, nhưng chúng dễ hòa tan và phân tách thành các tiểu đơn vị nhỏ hơn khi có dịch vị.

Casein, thường được tìm thấy trong sữa và các dẫn xuất của nó, rất giàu các chuỗi valine lặp đi lặp lại. Giống như protein đậu nành, protein này dễ dàng bị phá vỡ và hấp thụ trong đường ruột của động vật có vú.

Người ta ước tính rằng cứ 100 gam protein đậu nành thì có khoảng 4,9 gam valine được ăn vào; trong khi cứ 100 ml sữa thì có khoảng 4,6 ml valine.

Các loại thực phẩm khác giàu axit amin này là thịt bò, cá và các loại rau và rau xanh.

Lợi ích của nó

Valine, giống như một phần lớn các axit amin, là một axit amin glucogenic, có nghĩa là, nó có thể được kết hợp vào con đường sinh glucone, và nhiều nhà thần kinh học khẳng định rằng lượng chất này giúp duy trì sức khỏe tâm thần, phối hợp cơ bắp và giảm căng thẳng.

Nhiều vận động viên tiêu thụ viên nén giàu valine, vì chúng giúp tái tạo các mô, đặc biệt là các mô cơ. Là một axit amin có khả năng kết hợp vào quá trình tạo gluconeogenesis, giúp sản xuất năng lượng, không chỉ quan trọng đối với hoạt động thể chất mà còn đối với chức năng thần kinh.

Thực phẩm giàu valine giúp duy trì sự cân bằng của các hợp chất nitơ trong cơ thể. Sự cân bằng này rất cần thiết cho việc tạo ra năng lượng từ các protein ăn vào, cho sự phát triển của cơ thể và chữa bệnh.

Việc tiêu thụ nó ngăn ngừa tổn thương gan và túi mật, cũng như góp phần tối ưu hóa nhiều chức năng của cơ thể.

Một trong những chất bổ sung chế độ ăn uống phổ biến nhất trong số các vận động viên để tăng khối lượng cơ và phục hồi cơ là BCAAs.

Loại viên này bao gồm các viên nén với hỗn hợp các axit amin khác nhau, thường bao gồm các axit amin chuỗi nhánh như L-valine, L-isoleucine và L-leucine; chúng cũng giàu vitamin B12 và các loại vitamin khác.

Một số thí nghiệm được thực hiện với lợn cho thấy nhu cầu của valine cao hơn nhiều và hạn chế đối với bà mẹ trong giai đoạn cho con bú, vì axit amin này giúp tiết sữa và cải thiện tốc độ tăng trưởng của trẻ sơ sinh bú mẹ.

Rối loạn thiếu hụt

Lượng valine được khuyến nghị hàng ngày cho trẻ sơ sinh là khoảng 35 mg cho mỗi gam protein tiêu thụ, trong khi đối với người lớn thì lượng này thấp hơn một chút (khoảng 13 mg).

Căn bệnh phổ biến nhất liên quan đến valine và các axit amin chuỗi nhánh khác được gọi là “bệnh nước tiểu xi-rô phong” hoặc “đái ra axit xeton”.

Đây là một tình trạng di truyền do khiếm khuyết trong gen mã hóa các enzym dehydrogenase của các α-ketoacid có nguồn gốc từ leucine, isoleucine và valine, cần thiết cho sự trao đổi chất của chúng.

Trong bệnh này, cơ thể không thể đồng hóa bất kỳ axit amin nào trong số ba axit amin này khi chúng thu được từ chế độ ăn uống, do đó, các xeton có nguồn gốc tích tụ và thải ra ngoài qua nước tiểu (chúng cũng có thể được phát hiện trong huyết thanh và dịch não tủy).

Mặt khác, chế độ ăn uống thiếu valine có liên quan đến các bệnh lý thần kinh như động kinh. Nó cũng có thể gây giảm cân, bệnh Huntington, và thậm chí có thể dẫn đến sự phát triển của một số loại ung thư, vì hệ thống sửa chữa mô và tổng hợp các phân tử sinh học bị tổn hại.

Người giới thiệu

1. Abu-Baker, S. (2015). Xem lại Hóa sinh: Khái niệm và kết nối
2. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Các nguyên tắc của Lehninger về hóa sinh. Macmillan.
3. Plimmer, RHA, & Phillips, H. (1924). Phân tích Protein. III. Ước tính Histidine và Tyrosine bằng Bromination. Tạp chí Hóa sinh, 18 (2), 312
4. Plimmer, RHA (1912). Cấu tạo hóa học của protein (Tập 1). Longmans, Xanh lục.
5. Torii, KAZUO, & Iitaka, Y. (1970). Cấu trúc tinh thể của L-valine. Acta Crystallographica Phần B: Tinh thể học Cấu trúc và Hóa học Tinh thể, 26 (9), 1317-1326.
6. Tosti, V., Bertozzi, B., & Fontana, L. (2017). Lợi ích sức khỏe của chế độ ăn Địa Trung Hải: cơ chế trao đổi chất và phân tử. Tạp chí Lão khoa: Series A, 73 (3), 318-326.