Leucinas: apibrėžimas, sintezė, absorbcija, transportavimas ir pasiskirstymas

Leucinas - Leu - yra vienas iš 21 proteinogeninio amino rūgštys naudojamas statyti baltymai.Priklausomai nuo jų šoninių grandinių struktūros, proteinogeniniai amino rūgštys yra suskirstyti į skirtingas grupes. Leucinas, kaip izoleucinas, valinas, alanino ir glicinas yra aminorūgštis su alifatine šonine grandine. Alifatinis amino rūgštys nešiotis tik vieną anglis šoninė grandinė ir yra nepoliniai.Leucinas, izoleucinas ir valinas vadinami šakotosios grandinės aminogrupėmis rūgštys dėl jų specifinės molekulinės struktūros: išsišakojusios grandinės amino rūgštys (BCAA). BCAA yra tarp neutralių amino rūgštys, todėl jie gali elgtis rūgščiai - išsiskirti iš protonų ir iš pagrindo - įsisavinti protonus. Žmogaus kūnas negali sintetinti leucino, todėl jis yra būtinas. Kaip aminorūgštis, būtina gyvybei, leucinas turi būti vartojamas pakankamu kiekiu kartu su maisto baltymais, kad būtų išlaikyta pusiausvyra azotas dieta ir leisti normaliai augti.

Baltymų virškinimas ir žarnyno absorbcija

Dalinė dietos hidrolizė baltymai prasideda skrandis. Pagrindinės baltymų virškinimo medžiagos yra išskiriamos iš įvairių skrandžio ląstelių gleivinė. Pagrindinės ir mažosios ląstelės gamina pepsinogeną, baltymų skaldymo fermento pirmtaką pepsinas. Skrandis ląstelės gamina skrandžio rūgštis, kuris skatina pepsinogeno virtimą į pepsinas, Papildomai, skrandžio rūgštis sumažina pH, kuris padidėja pepsinas aktyvumas. Pepsinas skaido baltymus, kuriuose gausu leucino, į mažos molekulinės masės skilimo produktus, tokius kaip poli- ir oligopeptidai. Geri natūralūs leucino šaltiniai yra išrūgos, kiaušinis, avižos, kukurūzai, soros ir lazdyno riešutų baltymai, taip pat kazeinas. Tirpūs poli- ir oligopeptidai vėliau patenka į plonoji žarna, pagrindinio proteolizės-baltymo virškinimo vieta. Kasoje proteazės - skaldo baltymus fermentai (enzimai) - susidaro. Iš pradžių proteazės sintetinamos ir išskiriamos kaip zimogenai - neaktyvūs pirmtakai. Tai tik plonoji žarna kad juos suaktyvina enteropeptidazės - fermentai (enzimai) susidarė iš gleivinė ląstelės - kalcis ir virškinimo fermentas tripsinoSvarbiausios proteazės yra endopeptidazės ir egzopeptidazės. Endopeptidazės skyla baltymai ir polipeptidai viduje molekulės, didinant baltymų galinį užpuolimą. Egzopeptidazės atakuoja grandinės galo peptidinius ryšius ir gali specialiai suskaidyti tam tikrus amino junginius rūgštys iš karboksilo arba amino baltymo galo molekulės. Jie atitinkamai vadinami karboksi- arba aminopeptidazėmis. Endopeptidazės ir egzopeptidazės papildo viena kitą dėl skirtingo substrato specifiškumo skaidant baltymus ir polipeptidus. Endopeptidazės elastazė specialiai išskiria alifatines amino rūgštis, įskaitant leuciną. Vėliau leucinas yra baltymo gale ir yra prieinamas skilimui karboksipeptidazė A. Ši egzopeptidazė iš oligopeptidų skaido alifatines ir aromatines aminorūgštis. Leucinas daugiausia absorbuojamas aktyviai ir elektrogeniškai natris vežti į enterocitus (gleivinė ląstelės) plonoji žarna. Apie 30–50% absorbuoto leucino jau yra suskaidoma ir metabolizuojama enterocituose. Leucino ir jo metabolitų gabenimas iš ląstelių per portalo sistemą į kepenys vyksta per įvairias transporto sistemas palei koncentracija gradientas.Žarnynas absorbcija amino rūgščių yra beveik baigtas beveik 100 proc. Esminės amino rūgštys, tokių kaip leucinas, izoleucinas, valinas ir metioninas, yra absorbuojami daug greičiau nei neesminės amino rūgštys. Mitybos baltymų ir endogeninių baltymų skilimas į mažesnius skilimo produktus yra svarbus ne tik peptidų ir aminorūgščių įsisavinimui į enterocitus, bet ir padeda pašalinti baltymų molekulės svetimą pobūdį ir užkirsti kelią imunologinėms reakcijoms.

Baltymų skaidymas

Leucinas ir kitos aminorūgštys gali būti metabolizuojamos ir skaidomos visuose organizmo audiniuose, išleidžiant NH3 iš esmės visose ląstelėse ir organuose. Amoniakas leidžia sintezuoti neamino rūgštys, purinai, porfirinai, plazmos baltymai ir apsaugos nuo infekcijų baltymai. Kadangi laisva forma NH3 net ir mažais kiekiais yra neurotoksinis, jis turi būti fiksuotas ir išsiskiriantis. Amoniakas galima vadovauti iki rimtų ląstelių pažeidimų slopinant energijos apykaita o pH pasikeičia. Fiksacija vyksta per glutamatas dehidrogenazės reakcija. Šiame procese amoniakas išsiskiriantis ekstrahepatiniuose audiniuose, perduodamas į alfa-ketoglutaratą, susidarant glutamatas. Antrosios aminogrupės perkėlimas į glutamatas susidaro glutaminas. Procesas glutaminas sintezė tarnauja kaip išankstinis amoniakas detoksikacijos. Glutamino produktai, kuris daugiausia formuojamas smegenys, transportuoja surištą ir tokiu būdu nekenksmingą NH3 į kepenys. Kitos amoniako gabenimo į kepenys yra asparto rūgštis ir alanino. Pastaroji aminorūgštis susidaro jungiantis amoniaką su piruvatas raumenyse. Kepenyse amoniakas išsiskiria iš glutamino, glutamato, alanino ir aspartatas. Dabar NH3 galutinai patenka į hepatocitus - kepenų ląsteles detoksikacijos naudojant karbamiląfosfatas sintetazė karbamido biosintezė. Du amoniakas molekulės sudaro molekulę karbamido, kuris yra netoksiškas ir išsiskiria per inkstus su šlapimu. 1-2 molius amoniako galima pašalinti kasdien, susidarant karbamido. Karbamido sintezės apimtis priklauso nuo dieta, ypač baltymų kiekio ir biologinės kokybės požiūriu. Vidutiniškai dietakarbamido kiekis šlapime yra maždaug 30 gramų. Asmenys, kurių inkstų funkcija sutrikusi, negali išskirti karbamido per inkstas. Nukentėję asmenys turėtų laikytis mažai baltymų turinčios dietos, kad išvengtų padidėjusios karbamido gamybos ir kaupimosi inkstas dėl aminorūgščių skilimo.