Лизин — незаменимая аминокислота¶

Лизин — незаменимая (эссенциальная) аминокислота, то есть не синтезируемая организмом человека и большинства животных и потому обязательная к поступлению с пищей. Химическое название — 2,6-диаминогексановая кислота, формула C₆H₁₄N₂O₂, относится к числу основных (щёлочных) аминокислот за счёт двух аминогрупп. Лизин входит в состав практически всех белков, участвует в синтезе коллагена, кератина и ряда гормонов, а также в метаболизме жиров и кальция.

¶Свойства и строение

Лизин — α-аминокислота с боковой цепью из четырёх метиленовых групп и терминальной аминогруппой (–NH₂). Эта дополнительная аминогруппа при физиологическом pH несёт положительный заряд, что определяет его основные свойства и способность образовывать ионные связи с отрицательно заряженными группами других аминокислот (например, с глутаматом и аспартатом). Такие ионные «мостики» важны для формирования третичной и четвертичной структуры белков.

Лизин легко растворяется в воде, плохо — в органических растворителях. L-форма лизина (L-лизин) является биологически активной, D-изомер практически не участвует в биосинтезе белков у млекопитающих.

¶Роль в организме

Лизин выполняет в организме ряд важнейших функций:

• Синтез белков и коллагена. Лизин входит в состав почти всех белков; в коллагене и эластине он подвергается гидроксилированию с образованием гидроксилизина — важного компонента соединительной ткани, костей и кожи.
• Усвоение кальция. Лизин способствует всасыванию кальция в кишечнике и предотвращает его выведение с мочой, что имеет значение для профилактики остеопороза.
• Синтез карнитина. Из лизина и метионина в организме образуется карнитин — переносчик жирных кислот в митохондрии, где они окисляются с выделением энергии.
• Образование гормонов и ферментов. Лизин участвует в синтезе ряда пептидных гормонов и ферментов.
• Иммунитет. Аминокислота необходима для образования антител и нормальной работы иммунной системы.
• Антигерпетическое действие. Лизин конкурирует с аргинином, необходимым для размножения вируса простого герпеса; добавки лизина используют как вспомогательное средство при герпетических инфекциях (данные об эффективности противоречивы).

¶Суточная потребность

Точная потребность в лизине зависит от возраста, пола и состояния здоровья. По данным ВОЗ и FAO/WHO/UNU, средняя физиологическая потребность взрослого человека составляет около 30–38 мг на килограмм массы тела в сутки, то есть ориентировочно 2–3 г для человека массой 70 кг. Для детей и подростков в период роста потребность выше. При повышенных физических нагрузках, травмах, ожогах и инфекциях потребность возрастает.

¶Источники

Лизин содержится преимущественно в животных белках, где он относительно сбалансирован по аминокислотному составу.

Растительные белки, как правило, дефицитны по лизину: в злаковых (пшеница, рис, кукуруза) его мало, а в бобовых (чечевица, соя, фасоль) — достаточно. Поэтому сочетание злаков и бобовых (например, рис с фасолью, хлеб с бобовыми) даёт полноценный по лизину белок. В странах, где основу питания составляют злаки, дефицит лизина — распространённая проблема, особенно у детей.

¶Применение

¶В пищевой промышленности

L-лизин (обычно в форме гидрохлорида) производят микробиологическим синтезом — ферментацией сахаров бактериями рода Corynebacterium. Мировое производство лизина исчисляется сотнями тысяч тонн в год. Основное применение — кормовые добавки для свиней и птицы, где лизин является лимитирующей аминокислотой зерновых кормов. Добавление лизина в рацион повышает прирост массы животных и снижает расход белка.

¶В медицине и диетологии

Лизин выпускается в виде биологически активных добавок и фармацевтических препаратов. Применяется как вспомогательное средство при герпетических инфекциях, для поддержания костной ткани, в спортивном питании и при дефиците белка. В клинической практике лизин включают в состав парентеральных (внутривенных) питательных смесей.

¶В косметике

Производные лизина используются в косметических средствах как увлажняющие и смягчающие компоненты.

¶Дефицит и избыток

Дефицит лизина у человека возникает преимущественно при однообразном рационе, бедном животным белкам, и проявляется задержкой роста у детей, снижением иммунитета, анемией, выпадением волос, нарушением кальциевого обмена. У животных дефицит лизина в кормах приводит к снижению продуктивности.

Избыточное поступление лизина с пищей у здоровых людей практически не вызывает токсических эффектов, так как излишки аминокислоты распадаются. Однако при заболеваниях почек и печени, а также при наследственных нарушениях обмена (гиперлизинемия) возможны неврологические симптомы.

¶Лизин в растениях

Растения синтезируют лизин двумя путями — через дигидроксипиколиновую кислоту (DAP) у большинства бактерий, растений и грибов и через α-кетоглутарат у млекопитающих. У растений лизин образуется в хлоропластах и является прекурсором ряда вторичных метаболитов, включая алкалоиды и пиридиновые соединения. Селекция сельскохозяйственных культур с повышенным содержанием лизина (например, высоколизиновая кукуруза Opaque-2) — одно из направлений улучшения пищевой ценности растительных белков.

¶Интересные факты

• Лизин был выделен в 1889 году немецким химиком Эрнестом Дрекселем из казеина молока.
• Впервые синтез лизина выполнен немецким химиком Адольфом Штреккером в 1891 году.
• Мировое производство лизина превышает 1,5 млн тонн в год, большая часть которого приходится на Китай.
• Лизин — одна из немногих аминокислот, дефицит которых в рационе жителей бедных стран действительно приводит к задержке роста детей.

¶Источники

• Биохимия: учебник / под ред. А. В. Пономарёва. — М.: ГЭОТАР-Медиа.
• Биохимия белков и нуклеиновых кислот / под ред. А. Ф. Боброва. — СПб.: Издательство СПбГУ.
• FAO/WHO/UNU. Protein and Amino Acid Requirements in Human Nutrition. — WHO Technical Report Series, 2007.
• Wu G. Dietary protein intake and human health. — Food & Function, 2016.
• Smriga M. et al. Lysine and herpes simplex virus. — Nutrition Reviews, 2014.