A leucina e a isoleucina são dois aminoácidos distintos, substâncias que ocorrem naturalmente nos alimentos que os humanos comem e que são os principais componentes das proteínas dietéticas. Ambos são considerados aminoácidos essenciais, o que significa que o corpo não pode fabricar esses compostos por conta própria e, portanto, devem ser consumidos na alimentação. Além disso, tanto a leucina quanto a isoleucina estão prontamente disponíveis em muitos alimentos vegetais e animais ricos em proteínas, como nozes, amêndoas, soja, ovos, carne e leite, e também são populares na forma de suplemento. É importante notar que os dois têm fórmulas químicas diferentes, são derivados de compostos de fontes diferentes, requerem a ação de enzimas diferentes para serem sintetizados e têm funções ligeiramente diferentes no corpo.
A isoleucina é fabricada apenas por plantas e alguns microrganismos, um processo que envolve a conversão do ácido pirúvico e envolve o ácido alfa-cetoglutárico como intermediário. O ácido pirúvico é uma substância produzida naturalmente como parte do metabolismo de carboidratos e gorduras, enquanto o ácido alfa-cetoglutárico é outro composto metabólico. Ambos facilitam a respiração aeróbica nas células. A leucina, embora também sintetizada por microrganismos e plantas e envolvendo o metabolismo do ácido pirúvico, requer o envolvimento de diferentes substâncias intermediárias, nomeadamente o ácido alfa-cetoisovalérico.
A leucina e a isoleucina também diferem nas enzimas necessárias para facilitar sua síntese nas plantas. Para criar a isoleucina a partir do ácido pirúvico, quatro enzimas ou substâncias que impulsionam as reações químicas são necessárias: acetolactato sintase, acetohidroxiácido isomeroredutase, dihidroxi ácido desidratase e valina aminotransferase. Em contraste, a síntese de leucina requer os três primeiros além da alfa-isopropilmalato sintase, alfa-isopropilmalato isomerase e leucina aminotransferase.
Alimentos vegetais que sintetizam uma grande quantidade de leucina incluem soja, amendoim, gérmen de trigo e amêndoas. Alimentos vegetais que são densos com isoleucina incluem soja e algas marinhas. Os animais criados para alimentação tendem a consumir muitos alimentos vegetais que contêm aminoácidos, incluindo milho, trigo e soja. Da mesma forma, os peixes cultivados são alimentados com algas marinhas. Por esse motivo, uma grande quantidade de leucina e isoleucina são transferidas para alimentos de origem animal ingeridos por humanos, incluindo ovos, aves, carne bovina, cordeiro e peixes.
Esses dois aminoácidos também desempenham funções ligeiramente diferentes no corpo humano, uma vez consumidos. Junto com o aminoácido valina, leucina e isoleucina são conhecidos como aminoácidos de cadeia ramificada (BCAAs), o que significa que eles têm uma cadeia lateral extra baseada em carbono em sua estrutura molecular. Os BCAAs estão associados ao crescimento e reparação de tecidos, tornando-os populares como um suplemento para fisiculturistas e outros levantadores de peso. Além disso, ambos são armazenados pelo corpo no fígado, nos músculos e na gordura corporal armazenada. Apenas a leucina, entretanto, mostrou estimular a produção de proteína nas células musculares, necessária para a hipertrofia ou crescimento muscular.