Os BCAA são desaminados no tecido muscular formando a alanina, que por sua vez, deixa o músculo e vai para o fígado onde é convertida em piruvato e, posteriormente, em glicose (ciclo glicose-alanina) contribuindo para a manutenção da glicemia durante exercícios prolongados. Os BCAA atuam no ciclo da alanina-glicose servindo de substratos para a produção de glicose.
Os BCAA, particularmente a leucina, também podem servir como importantes doadores de nitrogênio no cérebro, por meio dos grupos amina, com a finalidade de síntese de glutamato. A leucina, não sendo uma substância neuroativa, pode seguramente transitar pelo cérebro e ser usada como uma fonte de NH2 com o propósito de sintetizar o glutamato. Sendo um aminoácido importante no metabolismo humano, o glutamato é o produto da transaminação do α-cetoglutarato, participando na produção de metabólitos como o piruvato ou o oxaloacetato, que participam em vias metabólicas como a gluconeogénese e na glicólise.
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