LYSINE: MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA, PAG-ANDAR, BIOSYNTHESIS - BIOLOGY - 2025

Ang lysine ( Lys , K ) o -diaminocaproic ε acid , ay isa sa 22 amino acid na bumubuo ng mga protina ng mga nabubuhay na organismo at sa mga tao, ay itinuturing na mahalaga, sapagkat wala itong ruta para sa biosynthesis.

Natuklasan ito ni Drechsel noong 1889 bilang isang produkto ng hydrolysis (agnas) ng caseinogen. Pagkalipas ng mga taon, tinukoy ni Fischer, Siegfried, at Hedin na bahagi rin ito ng mga protina tulad ng gelatin, egg albumin, conglutin, fibrin, at iba pang mga protina.

Ang istrukturang kemikal ng amino acid na Lysine (Pinagmulan: Borb, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Ang paglitaw nito ay ipinakita sa paglaon sa mga namumulaklak na mga punla at sa karamihan ng mga protina ng gulay na sinuri, kung saan ang kasaganaan nito bilang isang pangkalahatang elemento ng sangkap ng lahat ng mga cellular protein ay natukoy.

Ito ay itinuturing na isa sa pangunahing "paglilimita" ng mga amino acid sa mga diet na mayaman sa mga cereal at para sa kadahilanang ito ay naisip na nakakaapekto ito sa kalidad ng nilalaman ng protina na natupok ng iba't ibang mga hindi umunlad na populasyon ng mundo.

Ang ilang mga pag-aaral ay nagpasiya na ang paggamit ng lysine ay pinapaboran ang paggawa at pagpapakawala ng mga hormone ng insulin at glucagon, na may mahalagang epekto sa metabolismo ng enerhiya ng katawan.

katangian

Ang Lysine ay isang positibong sisingilin ng α-amino acid, mayroon itong 146 g / mol molekular na timbang at ang halaga ng dissociation na pare-pareho ng side chain (R) ay 10.53, na nagpapahiwatig na, sa pisyolohikal na pH, ang substituent na amino group ito ay ganap na ionized, na nagbibigay sa amino acid ng isang net positibong singil.

Ang paglitaw nito sa mga protina ng iba't ibang uri ng mga nabubuhay na organismo ay malapit sa 6% at iba't ibang mga may-akda na isinasaalang-alang na ang lysine ay mahalaga para sa paglaki at sapat na pag-aayos ng mga tisyu.

Ang mga cell ay may isang malaking halaga ng mga lysine derivatives, na tinutupad ang isang malawak na iba't ibang mga function ng physiological. Kabilang sa mga ito ay hydroxylysine, methyl-lysine, at iba pa.

Ito ay isang ketogen amino acid, na nagpapahiwatig na ang metabolismo nito ay gumagawa ng mga carbon skeletons ng mga intermediate substrates para sa mga pathway ng mga molekula tulad ng acetyl-CoA, kasama ang kasunod na pagbuo ng mga ketone na katawan sa atay.

Hindi tulad ng iba pang mahahalagang amino acid, hindi ito isang glucogen amino acid. Sa madaling salita, ang pagkasira nito ay hindi nagtatapos sa paggawa ng mga tagapamagitan ng mga pathway na tagagawa.

Istraktura

Ang Lysine ay inuri sa loob ng pangkat ng mga pangunahing amino acid, na ang mga kadena ng panig ay may mga ionizable na grupo na may positibong singil.

Ang kadena nito o pangkat ng R ay may pangalawang pangunahing pangunahing pangkat ng amino na nakakabit sa carbon atom sa posisyon ε ng aliphatic chain nito, kaya ang pangalan nito ay "ε-aminocaproic".

Mayroon itong isang atom na carbon ng carbon, kung saan ang isang hydrogen atom, isang amino group, isang carboxyl group at ang R side chain ay nakakabit, na nailalarawan ng formula ng molekular (-CH2-CH2-CH2-CH2-NH3 +).

Dahil ang chain chain ay may tatlong mga grupo ng methylene, at bagaman ang moleky ng lysine ay may positibong sisingilin na grupo ng amino sa physiological pH, ang grupong R na ito ay may isang malakas na karakter na hydrophobic, na kung bakit ito ay madalas na "inilibing" sa mga istruktura ng protina. , umaalis lamang sa pangkat na ε-amino.

Ang pangkat ng amino sa chain ng lysine ay lubos na reaktibo at sa pangkalahatan ay nakikilahok sa mga aktibong sentro ng maraming mga protina na may aktibidad na enzymatic.

Mga Tampok

Ang Lysine, bilang isang mahalagang amino acid, ay nagtutupad ng maraming mga function bilang isang micronutrient, lalo na sa mga tao at iba pang mga hayop, ngunit ito rin ay isang metabolite sa iba't ibang mga organismo tulad ng bakterya, lebadura, halaman at algae.

Ang mga katangian ng kadena ng panig nito, partikular sa mga pangkat ng ε-amino na nakakabit sa hydrocarbon chain na may kakayahang bumubuo ng mga hydrogen bond, bigyan ito ng mga espesyal na katangian na ginagawang isang kalahok sa mga catalytic reaksyon sa iba't ibang uri ng mga enzymes.

Napakahalaga para sa normal na paglaki at pag-aayos ng mga kalamnan. Bilang karagdagan, ito ay isang precursor molekula para sa carnitine, isang compound na synthesized sa atay, utak at bato na responsable sa pagdadala ng mga fatty acid sa mitochondria para sa paggawa ng enerhiya.

Ang amino acid na ito ay kinakailangan din para sa synthesis at pagbuo ng collagen, isang mahalagang protina ng nag-uugnay na sistema ng tisyu sa katawan ng tao, samakatuwid ay nag-aambag ito sa pagpapanatili ng istraktura ng balat at buto.

Ito ay may kinikilalang mga pag-andar sa eksperimento sa:

- Ang proteksyon ng mga bituka laban sa nakababahalang stimuli, kontaminasyon sa mga bakterya at viral na mga pathogen, atbp.

- Bawasan ang mga sintomas ng talamak na pagkabalisa

- Itaguyod ang paglaki ng mga sanggol na lumaki sa ilalim ng mababang kalidad ng mga diyeta

Biosynthesis

Ang mga tao at iba pang mga mammal ay hindi makakapag synthesize ng amino acid lysine sa vivo at sa kadahilanang ito ay dapat nila makuha ito mula sa mga protina ng hayop at halaman na sinisimulan ng pagkain.

Dalawang magkakaibang landas para sa lysine biosynthesis ang nagbago sa likas na mundo: ang isa ay ginagamit ng "mas mababang" bakterya, halaman, at fungi, at isa na ginagamit ng eugleneids at "mas mataas na" fungi.

Lysine biosynthesis sa mga halaman, mas mababang fungi at bakterya

Sa mga organismo na ito, ang lysine ay nakuha mula sa diaminopimelic acid sa pamamagitan ng isang 7-hakbang na ruta na nagsisimula sa pyruvate at aspartate semialdehyde. Para sa bakterya, halimbawa, ang ruta na ito ay nagsasangkot sa paggawa ng lysine para sa mga layunin ng (1) synt synthesis, (2) diaminopimelate synthesis, at (3) lysine synthesis na gagamitin sa peptidoglycan cell wall.

Aspartate, sa mga organismo na nagpapakita ng landas na ito, hindi lamang nagbibigay ng pagtaas sa lysine, ngunit humahantong din sa paggawa ng methionine at threonine.

Ang landas ay lumilihis sa aspartate semialdehyde para sa lysine production at sa homoserine, na kung saan ay isang hudyat para sa threonine at methionine.

Lysine biosynthesis sa mas mataas at euglenid fungi

Ang De novo lysine synthesis sa mas mataas na fungi at euglenid microorganism ay nangyayari sa pamamagitan ng inter-inter-L-α-aminoadipate, na binago ng maraming beses sa iba't ibang paraan kaysa sa mga bakterya at halaman.

Ang ruta ay binubuo ng 8 mga hakbang sa enzymatic, na kinasasangkutan ng 7 libreng mga tagapamagitan. Ang unang kalahati ng ruta ay nagaganap sa mitochondria at nakamit ang synthesis ng α-aminoadipate. Ang pag-convert ng α-aminoadipate sa L-lysine ay nangyayari sa kalaunan sa cytosol.

- Ang unang hakbang ng ruta ay binubuo ng kondensasyon ng α-ketoglutarate at acetyl-CoA ng mga molekula ng enzyme homocitrate synthase, na nagbubunga ng homocytric acid.

- Ang Homocytric acid ay dehydrated sa cis -homoaconitic acid, na kung saan ay pagkatapos ay na-convert sa homoisocitric acid ng isang homoaconitase enzyme.

- Ang Homoisocytric acid ay na-oxidized ng homoisocitrate dehydrogenase, sa gayon nakakamit ang transitoryal na form ng oxoglutarate, na nawawala ang isang molekula ng carbon dioxide (CO2) at nagtatapos bilang α-catoadipic acid.

- Ang huling tambalang ito ay na-transaminate ng isang proseso na umaasa sa glutamo salamat sa pagkilos ng enzyme aminoadipate aminotransferase, na gumagawa ng L-α-aminoadipic acid.

- Ang side chain ng L-α-aminoadipic acid ay nabawasan upang mabuo ang acid-L-α-aminoadipic-δ-semialdehyde sa pamamagitan ng pagkilos ng isang aminoadipate reductase, isang reaksyon na nangangailangan ng ATP at NADPH.

- Ang Sucropin reductase pagkatapos ay catalyzes ang paghalay ng L-α-aminoadipic acid-δ-semialdehyde na may isang molekula ng L-glutamate. Kasunod nito ang imino ay nabawasan at ang sucropin ay nakuha.

- Sa wakas, ang bono ng carbon-nitrogen sa glutamate na bahagi ng saccharopin ay "gupitin" ng enzim saccharopin dehydrogenase, na nagbubunga ng L-lysine at α-ketoglutarate acid bilang mga produkto sa pagtatapos.

Mga alternatibo sa lysine

Ang mga pang-eksperimentong pagsubok at pag-aaral na isinasagawa kasama ng mga daga sa panahon ng paglago ay nagawa upang mapukaw na ang ε-N -acetyl-lysine ay maaaring palitan ang lysine upang suportahan ang paglaki ng mga supling at salamat sa pagkakaroon ng isang enzyme: ε-lysine acylase .

Ang enzyme na ito ay catalyzes ang hydrolysis ng ε-N -acetyl-lysine upang makagawa ng lysine, at ginagawa ito nang napakabilis at sa maraming dami.

Pagkasira

Sa lahat ng mga species ng mammalian, ang unang hakbang ng pagkabulok ng lysine ay na-catalyzed ng enzyme lysine-2-oxoglutarate reductase, na may kakayahang magko-convert ng lysine at α-oxoglutarate sa saccharopin, isang amino acid derivative na naroroon sa mga likidong pang-physiological ng hayop at kanino ang pagkakaroon sa kanila ay ipinakita sa pagtatapos ng 60s.

Ang Sucropin ay na-convert sa α-aminoadipate δ-semialdehyde at glutamate sa pamamagitan ng pagkilos ng saccharopin dehydrogenase. Ang isa pang enzyme ay may kakayahang magamit ang sacropin bilang isang substrate upang i-hydrolyze ito sa lysine at α-oxoglutarate, at ito ay kilala bilang saccharopin oxidoreductase.

Ang Sucropin, isa sa pangunahing metabolic na tagapamagitan sa pagkabulok ng lysine, ay may napakataas na rate ng paglilipat, sa ilalim ng mga kondisyon ng pisyolohikal, na kung bakit hindi ito naiipon sa mga likido o tisyu, na ipinakita ng mga mataas na aktibidad na natagpuan ng saccharopin dehydrogenase.

Gayunpaman, ang dami at aktibidad ng mga enzymes na kasangkot sa metabolismo ng lysine ay nakasalalay, sa isang malaking lawak, sa iba't ibang mga genetic na aspeto ng bawat partikular na species, dahil mayroong mga pagkakaiba-iba ng intrinsiko at mga tiyak na mekanismo ng kontrol o regulasyon.

"Sacaropinuria"

May isang pathological na kondisyon na nauugnay sa nakalimutang pagkawala ng mga amino acid tulad ng lysine, citrulline at histidine sa pamamagitan ng ihi at ito ay kilala bilang "saccharopinuria". Ang Sucropin ay isang amino acid na hinango ng lysine metabolismo na excreted kasama ang tatlong amino acid na nabanggit sa ihi ng mga "sacropinuric" na mga pasyente.

Sa una ay natuklasan si Sucropin sa lebadura ng brewer at isang paunang-una sa lysine sa mga microorganism na ito. Sa iba pang mga eukaryotic organismo, ang tambalang ito ay ginawa sa panahon ng pagkasira ng lysine sa mitochondria ng mga hepatocytes.

Mga pagkaing mayaman sa lysine

Ang Lysine ay nakuha mula sa mga pagkaing natupok sa diyeta, at ang average na tao ay nangangailangan ng hindi bababa sa 0.8 g ng bawat araw. Ito ay matatagpuan sa maraming mga protina ng pinagmulan ng hayop, lalo na sa mga pulang karne tulad ng karne ng baka, kordero at manok.

Ito ay matatagpuan sa mga isda tulad ng tuna at salmon, at sa pagkaing-dagat tulad ng talaba, prutas at mussel. Naroroon din ito sa mga nasasakupang protina ng mga produkto ng pagawaan ng gatas at kanilang mga derivatives.

Sa mga pagkaing halaman ay matatagpuan ito sa patatas, sili at leeks. Natagpuan din ito sa mga avocados, peach at peras. Sa mga legumes tulad ng kidney beans, chickpeas at soybeans; sa mga buto ng kalabasa, sa mga macadamia nuts at sa mga cashew (basta, cashew, atbp).

Mga pakinabang ng paggamit nito

Ang amino acid na ito ay kasama sa maraming mga gamot sa pagbuo ng nutritional, iyon ay, na nakahiwalay sa mga likas na compound, lalo na ang mga halaman.

Ginagamit ito bilang isang anticonvulsant at ipinakita rin na epektibo sa pag-iwas sa pagtitiklop ng Herpes Simplex Virus type 1 (HSV-1), na kadalasang nagpapakita ng sarili sa mga oras ng pagkapagod, kapag ang immune system ay nalulumbay o "humina" bilang blisters. o herpes sa labi.

Ang pagiging epektibo ng mga suplemento ng L-lysine para sa paggamot ng malamig na mga sugat ay dahil sa ang katunayan na "ito ay nakikipagkumpitensya" o "mga bloke" arginine, isa pang protina amino acid, na kinakailangan para sa pagpaparami ng HSV-1.

Napagpasyahan na ang lysine ay mayroon ding mga anti-anxiolytic effects, dahil nakakatulong ito upang hadlangan ang mga receptor na kasangkot sa mga tugon sa iba't ibang mga nakababahalang stimuli, bilang karagdagan sa paglahok sa pagbawas ng mga antas ng cortisol, ang "stress hormone".

Ang ilang mga pag-aaral ay nagpahiwatig na maaari itong maging kapaki-pakinabang para sa pagsugpo ng paglago ng mga cancer sa bukol, para sa kalusugan ng mga mata, para sa kontrol ng presyon ng dugo, bukod sa iba pa.

Sa mga hayop

Ang isang pangkaraniwang diskarte para sa pagpapagamot ng herpes virus na impeksyon sa felines ay pagdaragdag ng lysine. Gayunpaman, itinatag ng ilang mga publikasyong pang-agham na ang amino acid na ito ay walang, sa flines, anumang antiviral na pag-aari, ngunit sa halip ay kumikilos sa pamamagitan ng pagbabawas ng konsentrasyon ng arginine.

Sa kalusugan ng mga sanggol

Ang pang-eksperimentong ingestion ng L-lysine, na idinagdag sa gatas ng mga sanggol sa panahon ng paggagatas, ay ipinakita na maging kapaki-pakinabang para sa pagkakaroon ng mass ng katawan at ang induction ng gana sa mga bata sa mga unang yugto ng pag-unlad ng postnatal.

Gayunpaman, ang labis na L-lysine ay maaaring maging sanhi ng labis na pag-ihi ng mga pag-ihi ng mga amino acid, pareho ng neutral at pangunahing katangian, na nagreresulta sa kawalan ng timbang ng kanilang katawan.

Ang labis na pagdaragdag ng L-lysine ay maaaring humantong sa pagsugpo sa paglago at iba pang mga halatang epekto sa histological sa mga pangunahing organo, marahil dahil sa pagkawala ng mga amino acid sa ihi.

Sa parehong pag-aaral, ipinakita rin na ang pagdaragdag ng lysine ay nagpapabuti sa mga nutritional properties ng ingested na mga protina ng gulay.

Ang iba pang mga katulad na pag-aaral na isinasagawa sa mga matatanda at bata ng parehong kasarian sa Ghana, Syria at Bangladesh, ay nagdala ng mga kapaki-pakinabang na katangian ng lysine intake para sa pagbawas ng pagtatae sa mga bata at ilang mga nakamamatay na kondisyon sa paghinga sa mga may sapat na gulang.

Mga karamdaman sa kakulangan sa lysine

Ang Lysine ay, tulad ng lahat ng mahahalagang at hindi kinakailangang mga amino acid, na kinakailangan para sa tamang synthesis ng mga cellular protein na nag-aambag sa pagbuo ng mga sistema ng organ ng katawan.

Ang mga kakulangan ng marka ng lysine sa diyeta, dahil ito ay isang mahalagang amino acid na hindi ginawa ng katawan, ay maaaring magresulta sa pagbuo ng mga nababalisang sintomas na pinagsama ng serotonin, bilang karagdagan sa pagtatae, na nauugnay din sa mga receptor ng serotonin.

Mga Sanggunian

1. Bol, S., & Bunnik, EM (2015). Ang pandagdag sa lysine ay hindi epektibo para sa pag-iwas o paggamot ng feline herpesvirus 1 impeksyon sa mga pusa: Isang sistematikong pagsusuri. BMC Veterinary Research, 11 (1).
2. Carson, N., Scally, B., Neill, D., & Carré, I. (1968). Saccharopinuria: isang Bagong Inborn Error ng Lysine Metabolism. Kalikasan, 218, 679.
3. Colina R, J., Díaz E, M., Manzanilla M, L., Araque M, H., Martínez G, G., Rossini V, M., & Jerez-Timaure, N. (2015). Ang pagsusuri ng mga antas ng Digestible lysine sa mga diet na may mataas na density ng enerhiya para sa pagtatapos ng mga baboy. Magazine MVZ Córdoba, 20 (2), 4522.
4. Mga Fellows, BFCI, & Lewis, MHR (1973). Lysine Metabolism sa Mammals. Biochemical Journal, 136, 329-334.
5. Fornazier, RF, Azevedo, RA, Ferreira, RR, & Varisi, VA (2003). Lysine catabolism: Daloy, metabolikong papel at regulasyon. Ang Journal ng Plant of Physiology ng Brazilian, 15 (1), 9-18.
6. Ghosh, S., Smriga, M., Vuvor, F., Suri, D., Mohammed, H., Armah, SM, & Scrimshaw, NS (2010). Epekto ng pagdaragdag ng lysine sa kalusugan at morbidity sa mga paksang kabilang sa mga mahihirap na kabahayan sa urban na bayan sa Accra, Ghana. American Journal of Clinical Nutrisyon, 92 (4), 928–939.
7. Hutton, CA, Perugini, MA, & Gerrard, JA (2007). Paglikha ng lysine biosynthesis: Isang umusbong na diskarte sa antibiotiko Mga Molekular na BioSystem, 3 (7), 458–465.
8. Kalogeropoulou, D., LaFave, L., Schweim, K., Gannon, MC, & Nuttall, FQ (2009). Ang lysine ingestion na kapansin-pansin ay nagpapatindi ng tugon ng asukal sa ingested glucose na walang pagbabago sa tugon ng insulin. American Journal of Clinical Nutrisyon, 90 (2), 314–320.
9. Nagai, H., & Takeshita, S. (1961). Nutritional epekto ng L-Lysine supplementation sa Paglago ng Mga Bata at Bata. Paediatria Japonica, 4 (8), 40–46.
10. O'Brien, S. (2018). Healthline. Nakuha noong Setyembre 4, 2019, mula sa www.healthline.com/nutrisyon/lysine-benefits
11. Zabriskie, TM, & Jackson, MD (2000). Lysine biosynthesis at metabolismo sa fungi. Mga Ulat sa Likas na Produkto, 17 (1), 85–97.