ल्यूसीन: विशेषताएँ, संरचना, कार्य, जैवसंश्लेषण - जीवविज्ञान - 2025

Leucine 22 अमीनो रहने वाले जीवों में प्रोटीन का गठन एसिड से एक है। यह उन 9 आवश्यक अमीनो एसिडों में से एक है जो शरीर द्वारा संश्लेषित नहीं होते हैं और आहार में शामिल भोजन के साथ सेवन किया जाना चाहिए।

ल्यूसिन को पहली बार 1818 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ और फार्मासिस्ट जेएल प्रूस्ट द्वारा वर्णित किया गया था, जिन्होंने इसे "केसियस ऑक्साइड" कहा था। बाद में, Erlenmeyer और Kunlin ने इसे α-benzoylamido-β-isopropylacrylic एसिड से तैयार किया, जिसका आणविक सूत्र C6H13NO2 है।

अमीनो एसिड ल्यूसीन की रासायनिक संरचना (स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से Clavecin)

ल्यूसीन प्रोटीन की अनुवाद दिशा की खोज के दौरान महत्वपूर्ण था, क्योंकि इसकी हाइड्रोफोबिक संरचना ने जैव रसायनविद् हॉवर्ड डिंत्ज़िस को रेडियो 3 के हाइड्रोजन को रेडियोधर्मी रूप से लेबल करने की अनुमति दी थी और उस दिशा का निरीक्षण किया था जिसमें पेप्टाइड संश्लेषण में अमीनो एसिड को शामिल किया गया था। हीमोग्लोबिन।

ल्यूसीन "जिपर" या "क्लोजर" के रूप में जाना जाने वाला प्रोटीन, "जस्ता उंगलियों" के साथ मिलकर, यूकेरियोटिक जीवों के सबसे महत्वपूर्ण प्रतिलेखन कारक हैं। ल्यूसिने जिपर को डीएनए के साथ उनके हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन की विशेषता है।

आम तौर पर, ल्यूकोइन से समृद्ध प्रोटीन या ब्रांच्ड चेन अमीनो एसिड से बने होते हैं, यकृत में चयापचय नहीं किया जाता है, इसके बजाय, वे सीधे मांसपेशियों में जाते हैं जहां वे प्रोटीन संश्लेषण और ऊर्जा उत्पादन के लिए तेजी से उपयोग किए जाते हैं।

ल्यूसीन एक शाखित श्रृंखला एमिनो एसिड है जो दूध प्रोटीन और अमीनो एसिड के जैवसंश्लेषण के लिए आवश्यक है, जो स्तन ग्रंथियों में संश्लेषित होते हैं। इस एमिनो एसिड की बड़ी मात्रा स्तन दूध में मुक्त रूप में पाई जा सकती है।

प्रोटीन बनाने वाले सभी अमीनो एसिड में से ल्यूसीन और आर्जिनिन सबसे प्रचुर मात्रा में होते हैं और दोनों का पता उन सभी राज्यों के प्रोटीनों में लगाया गया है जो जीवन का पेड़ बनाते हैं।

विशेषताएँ

ल्यूसीन को आवश्यक ब्रांच्ड चेन एमिनो एसिड के रूप में जाना जाता है, यह अन्य अमीनो एसिड के साथ विशिष्ट संरचना साझा करता है। हालांकि, यह इस तथ्य से प्रतिष्ठित है कि इसकी साइड चेन या आर समूह में दो रैखिक बंधुआ कार्बन होते हैं, और अंतिम एक हाइड्रोजन परमाणु और दो मिथाइल समूहों में बंध जाता है।

यह अपरिवर्तित ध्रुवीय अमीनो एसिड के समूह से संबंधित है, इन अमीनो एसिड के प्रतिस्थापन या आर समूह हाइड्रोफोबिक और गैर-ध्रुवीय हैं। ये अमीनो एसिड मुख्य रूप से इंट्रा- और इंटर-प्रोटीन हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन के लिए जिम्मेदार हैं और प्रोटीन की संरचना को स्थिर करते हैं।

सभी अमीनो एसिड, एक केंद्रीय कार्बन है जो चिरल (α कार्बन) है, अर्थात्, इसमें चार अलग-अलग प्रतिस्थापन जुड़े हुए हैं, प्रकृति में दो अलग-अलग रूपों में पाए जा सकते हैं; इस प्रकार, प्रोटीन संरचनाओं में D- और L-leucine हैं, जो बाद में विशिष्ट है।

प्रत्येक अमीनो एसिड के दोनों रूपों में अलग-अलग गुण होते हैं, अलग-अलग चयापचय मार्गों में भाग लेते हैं और यहां तक ​​कि उन संरचनाओं की विशेषताओं को भी संशोधित कर सकते हैं जिनमें वे भाग हैं।

उदाहरण के लिए, L-leucine रूप में leucine का स्वाद थोड़ा कड़वा होता है, जबकि D-leucine के रूप में यह बहुत मीठा होता है।

किसी भी अमीनो एसिड का एल-फॉर्म स्तनधारी शरीर को चयापचय करने के लिए आसान है। L-leucine को आसानी से अपमानित किया जाता है और इसका उपयोग प्रोटीन के निर्माण और सुरक्षा के लिए किया जाता है।

संरचना

ल्यूसीन 6 कार्बन परमाणुओं से बना होता है। केंद्रीय कार्बन, सभी अमीनो एसिड में आम, एक कार्बोक्सिल समूह (सीओओएच), एक एमिनो समूह (एनएच 2), एक हाइड्रोजन परमाणु (एच) और एक पक्ष श्रृंखला या आर समूह से जुड़ा होता है जो 4 कार्बन परमाणुओं से बना होता है।

अमीनो एसिड के भीतर कार्बन परमाणुओं को ग्रीक अक्षरों से पहचाना जा सकता है। नंबरिंग कार्बोक्जिलिक एसिड (COOH) के कार्बन से शुरू होती है, जबकि ग्रीक वर्णमाला के साथ एनोटेशन केंद्रीय कार्बन से शुरू होता है।

ल्यूसीन के आर श्रृंखला में एक समस्थानिक समूह के रूप में एक आइसोब्यूटिल या 2-मिथाइलप्रोपाइल समूह होता है, जो एक हाइड्रोजन परमाणु के नुकसान से उत्पन्न होता है, एक एल्काइल कट्टरपंथी के गठन के साथ; ये समूह अमीनो एसिड संरचना में शाखाओं के रूप में दिखाई देते हैं।

विशेषताएं

ल्यूसीन एक एमिनो एसिड है जो साइट्रिक एसिड चक्र में शामिल अन्य यौगिकों के लिए केटोजेनिक अग्रदूत के रूप में काम कर सकता है। यह अमीनो एसिड एसिटाइल-सीओए या एसिटोसेटिल-सीओए के संश्लेषण के लिए एक महत्वपूर्ण स्रोत का प्रतिनिधित्व करता है, जो यकृत कोशिकाओं में किटोन निकायों के गठन मार्गों का हिस्सा हैं।

ल्यूसीन को इंसुलिन सिग्नलिंग मार्ग में आवश्यक माना जाता है, प्रोटीन संश्लेषण की दीक्षा में भाग लेता है, और गिरावट के माध्यम से प्रोटीन की हानि को रोकता है।

आमतौर पर, प्रोटीन की आंतरिक संरचनाएं हाइड्रोफोबिक अमीनो एसिड जैसे ल्यूसीन, वेलिन, आइसोलेकिन और मेथिओनिन से बनी होती हैं। इस तरह की संरचनाएं आमतौर पर जीवित जीवों के बीच एंजाइमों के लिए संरक्षित होती हैं, जैसे कि साइटोक्रोम सी।

ल्यूकेन स्तन ग्रंथियों की कोशिकाओं में चयापचय पथ को सक्रिय कर सकता है, स्तनधारियों में युवा के ऊर्जा होमोस्टैसिस के नियमन में संकेतन अणुओं के रूप में काम करने वाले लैक्टोज, लिपिड और प्रोटीन के संश्लेषण को उत्तेजित करता है।

ल्यूसीन-समृद्ध डोमेन विशिष्ट डीएनए-बाइंडिंग प्रोटीन का एक अनिवार्य हिस्सा है, जो आम तौर पर सुपरकोल्ड रूप में संरचनात्मक डिमर हैं और "ल्यूसीन जिपर प्रोटीन" के रूप में जाना जाता है।

इन प्रोटीनों की एक विशिष्ट विशेषता के रूप में अन्य हाइड्रोफोबिक अमीनो एसिड के साथ दोहराया ल्यूसीन के एक नियमित पैटर्न के रूप में होते हैं जो डीएनए में प्रतिलेखन कारकों के बंधन को विनियमित करने और विभिन्न प्रतिलेखन कारकों के बीच जिम्मेदार होते हैं।

ल्यूसिन जिपर प्रोटीन होमो- या हेटेरोडिमर्स का निर्माण कर सकते हैं जो उन्हें उनके युग्मन को विनियमित करने के लिए प्रतिलेखन कारकों के विशिष्ट क्षेत्रों में बांधने की अनुमति देते हैं और डीएनए अणुओं के साथ उनकी बातचीत को विनियमित करते हैं।

जैवसंश्लेषण

ल्यूसीन सहित सभी ब्रांच्ड चेन एमिनो एसिड मुख्य रूप से पौधों और बैक्टीरिया में संश्लेषित होते हैं। फूलों के पौधों में ल्यूसीन के उत्पादन में उल्लेखनीय वृद्धि होती है, क्योंकि यह फूलों और फलों की सुगंध के लिए जिम्मेदार सभी यौगिकों के लिए एक महत्वपूर्ण अग्रदूत है।

विभिन्न बैक्टीरिया पेप्टाइड्स में ल्यूसीन की बड़ी मात्रा को जिम्मेदार ठहराया जाने वाले कारकों में से एक ल्यूकोइन के लिए आनुवंशिक कोड कोड के 6 अलग-अलग कोडन (UUA-UUG-CUU-CUC-CUA-CUG) हैं, यह भी सच है आर्जिनिन के लिए।

ल्यूसीन को पांच-चरण मार्ग के माध्यम से जीवाणुओं में संश्लेषित किया जाता है जो कि प्रारंभिक बिंदु के रूप में वेलिन से संबंधित कीटो एसिड का उपयोग करता है।

इस प्रक्रिया को सभी प्रकार से नियंत्रित किया जाता है, ताकि जब कोशिका के अंदर ल्यूसीन की अधिकता हो, तो यह उन एंजाइमों को रोकता है जो मार्ग में भाग लेते हैं और संश्लेषण को रोकते हैं।

बायोसिंथेटिक मार्ग

बैक्टीरिया में ल्यूसीन बायोसिंथेसिस वेलिन के केटोएसिड व्युत्पन्न के रूपांतरण से शुरू होता है, 3-मिथाइल-2-ऑक्सोबुटानोएट (2 एस) -2-इसोप्रोपाइलमेट में, एंजाइम 2-इसोप्रोपाइलमल्टो सिंथेज़ की कार्रवाई के लिए धन्यवाद। इस उद्देश्य के लिए एसिटाइल-कोए और पानी का उपयोग करता है।

(2S) -2-इसोप्रोपाइलमेट एक पानी के अणु को खो देता है और 3-इसोप्रोपाइलमैलेट डिहाइड्रेट्स द्वारा 2-इसोप्रोपाइलमैलेट में बदल जाता है। इसके बाद, एक ही एंजाइम एक और पानी के अणु जोड़ता है और 2-इसोप्रोपाइलमलेट को (2R-3S) -3-इसोप्रोपाइलमेट में बदल देता है।

इस अंतिम यौगिक को ऑक्सीडाइक्शन प्रतिक्रिया के अधीन किया जाता है, जो NAD + के अणु की भागीदारी को गुणित करता है, जिसके साथ (2S) -2-इसोप्रोपाइल-3-ऑक्सोसेक्ट का उत्पादन होता है, जो एंजाइम 3- की भागीदारी से संभव है आइसोप्रोपिल मैलेट डिहाइड्रोजनेज।

(2S) -2-इसोप्रोपाइल-3-ऑक्सोस्पुनेट सीओ 2 के रूप में एक कार्बन परमाणु को अनायास खो देता है, जिससे 4-मिथाइल-2-ऑक्सोपेंटानोएट उत्पन्न होता है, जो कि ब्रांकेड-चेन एमिनो एसिड ट्रांसअमाइनेज (ल्यूसीन ट्रांसएमिनेस, विशेष रूप से) की क्रिया द्वारा होता है। और L-glutamate और 2-oxoglutarate के सहवर्ती रिलीज के साथ, यह L-leucine का उत्पादन करता है।

पतन

ल्यूसीन की मुख्य भूमिका एक संकेत के रूप में कार्य करना है जो सेल को बताता है कि मांसपेशियों के प्रोटीन के संश्लेषण को शुरू करने के लिए पर्याप्त अमीनो एसिड और ऊर्जा हैं।

ल्यूकोइन जैसे शाखाओं वाले चेन एमिनो एसिड के टूटने से संक्रमण शुरू होता है। यह और बाद के दो एंजाइमैटिक चरणों को ल्यूसीन, आइसोलेकिन और वेलिन के मामले में एक ही तीन एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित किया जाता है।

तीन अमीनो एसिड के संक्रमण से α-keto एसिड डेरिवेटिव उत्पन्न होता है, जो कि α-rogen-dehydrogenated α-atur-unsaturated acyl-CoA thioesters के उत्पादन के लिए--dehydrogenated yl-CoA thioesters का उत्पादन करने के लिए ऑक्सीडेटिव decarboxylation के अधीन होता है।

ल्यूकेन के अपचय के दौरान, संबंधित α, uns-unsaturated acyl-CoA थायोस्टर का उपयोग मेटाबोलाइट 3-hydroxy-3-methylglutaryary-CoA को शामिल करने वाले मार्ग के माध्यम से acetoacetate (acetoacetic एसिड) और acetyl-CoA के उत्पादन के लिए किया जाता है। (HMG-CoA), जो कोलेस्ट्रॉल और अन्य आइसोप्रेनॉइड्स के जैवसंश्लेषण में एक मध्यवर्ती है।

ल्यूसीन का कैटोबोलिक मार्ग

Α के गठन से, β-unsaturated acyl-CoA thioester लीकोइन से प्राप्त होता है, इस अमीनो एसिड के लिए कैटाबोलिक रास्ते और वैलेन और आइसोलेसीन डाइवर्ज के लिए काफी हद तक।

ल्यूकिन के α,-unsaturated acyl-CoA thioester को तीन अलग-अलग एंजाइमों (1) 3-मेथिलक्रोटोनील-सीओए कार्बोक्सिलेज के रूप में जाना जाता है, (2): 3-मिथाइलग्लूटासिनल-कोए हाइड्रैटेज़ और (3) 3-हाइड्रोक्सी -3-मिथाइलग्लुटरीएल-सीओए लाइसेज़।

बैक्टीरिया में, ये एंजाइम क्रमशः 3-मिथाइलक्रोटोनील-सीओए (ल्यूसीन से व्युत्पन्न) 3-मिथाइलग्लूटासिनल-सीओए, 3-हाइड्रॉक्सी-3-मिथाइलग्लूटरीएल-सीओए, और एसीटोएसिटेट और एसिटाइल-सीओए के रूपांतरण के लिए जिम्मेदार हैं।

रक्त में उपलब्ध ल्यूसीन का उपयोग मांसपेशियों / मायोफिब्रिलर प्रोटीन (एमपीएस) के संश्लेषण के लिए किया जाता है। यह इस प्रक्रिया में एक सक्रियण कारक के रूप में कार्य करता है। इसके अलावा, यह इंसुलिन की आपूर्ति को प्रभावित करने के साथ सीधे इंसुलिन के साथ बातचीत करता है।

ल्यूसीन समृद्ध खाद्य पदार्थ

अमीनो एसिड से भरपूर प्रोटीन की खपत जीवित जीवों के कोशिकीय शरीर क्रिया विज्ञान के लिए आवश्यक है और ल्यूकोइन आवश्यक अमीनो एसिड के बीच कोई अपवाद नहीं है।

मट्ठा से प्राप्त प्रोटीन को एल-ल्यूसीन अवशेषों में सबसे समृद्ध माना जाता है। हालांकि, सभी उच्च प्रोटीन खाद्य पदार्थ जैसे मछली, चिकन, अंडे और लाल मांस शरीर को बड़ी मात्रा में ल्यूसीन प्रदान करते हैं।

मकई की गुठली अमीनो एसिड लाइसिन और ट्रिप्टोफैन की कमी होती है, पाचन के लिए बहुत कठोर तृतीयक संरचना होती है और पोषण के दृष्टिकोण से बहुत कम मूल्य होता है, हालांकि, उनके पास उच्च स्तर का ल्यूसीन और आइसोलेसीन होता है।

लेग्यूमिनस पौधों के फल लगभग सभी आवश्यक अमीनो एसिड से समृद्ध होते हैं: लाइसिन, थ्रेओनीन, आइसोलेसीन, ल्यूसीन, फेनिलएलनिन और वेलिन, लेकिन वे मेथिओनिन और सिस्टीन में कम होते हैं।

ल्यूसीन को उच्च-स्तरीय एथलीटों के लिए भोजन की खुराक के रूप में गोलियों में निकाला जाता है, शुद्ध और केंद्रित किया जाता है और दवा के रूप में विपणन किया जाता है। इस अमीनो एसिड के अलगाव का मुख्य स्रोत बदसूरत सोया आटा से मेल खाता है।

बीसीएए (ब्रांच्ड चेन अमीनो एसिड) के रूप में जाना जाता मांसपेशियों के उत्थान के लिए एथलीटों द्वारा उपयोग किया जाने वाला आहार पूरक है। यह ब्रांच्ड चेन एमिनो एसिड की उच्च सांद्रता प्रदान करता है: ल्यूसीन, वेलिन और आइसोलेसीन।

इसके सेवन के फायदे

ल्यूसीन में समृद्ध खाद्य पदार्थ मोटापा और अन्य चयापचय रोगों को नियंत्रित करने में मदद करते हैं। कई पोषण विशेषज्ञ बताते हैं कि इस अमीनो एसिड पर आधारित ल्यूसीन और खाद्य पदार्थों से भरपूर खाद्य पदार्थ वयस्कों में भूख और चिंता के नियमन में योगदान करते हैं।

ल्यूसीन में समृद्ध सभी प्रोटीन मांसपेशियों के प्रोटीन संश्लेषण को उत्तेजित करते हैं; यह दिखाया गया है कि अन्य आवश्यक अमीनो एसिड के संबंध में अंतर्ग्रहण ल्यूसीन के अनुपात में वृद्धि बुजुर्ग रोगियों के मांसलता में प्रोटीन संश्लेषण के क्षीणन को उलट सकती है।

यहां तक ​​कि गंभीर धब्बेदार विकारों वाले लोग जो लकवाग्रस्त हैं, प्रणालीगत पेशी प्रतिरोध अभ्यासों को लागू करने के अलावा, ल्यूकोइन के सही मौखिक पूरकता के साथ मांसपेशियों और ताकत के नुकसान को रोक सकते हैं।

ल्यूसीन, वेलिन और आइसोल्यूसिन द्रव्यमान के आवश्यक घटक हैं जो कशेरुक जानवरों के कंकाल की मांसपेशी बनाते हैं, इसलिए उनकी उपस्थिति नए प्रोटीन के संश्लेषण या मौजूदा लोगों की मरम्मत के लिए महत्वपूर्ण है।

कमी के विकार

Α-ketoacid डिहाइड्रोजनेज एंजाइम कॉम्प्लेक्स की कमियां या विकृतियां, जो मनुष्यों में ल्यूसीन, वेलिन और आइसोलेकिन के चयापचय के लिए जिम्मेदार हैं, गंभीर मानसिक विकारों का कारण बन सकती हैं।

इसके अलावा, इन शाखित श्रृंखला एमिनो एसिड के चयापचय से संबंधित एक रोग संबंधी स्थिति है जिसे "मेपल सिरप मूत्र रोग" कहा जाता है।

आज तक, ल्यूसीन के अत्यधिक खपत में प्रतिकूल प्रभावों के अस्तित्व का प्रदर्शन नहीं किया गया है। हालांकि, दैनिक 550 मिलीग्राम / किग्रा की अधिकतम खुराक की सिफारिश की जाती है, क्योंकि इस अमीनो एसिड के ऊतकों के अत्यधिक जोखिम से संबंधित कोई दीर्घकालिक अध्ययन नहीं किया गया है।

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