Leucin und Isoleucin sind zwei verschiedene Aminosäuren, Substanzen, die natürlicherweise in der Nahrung vorkommen, die der Mensch zu sich nimmt und die die Hauptbestandteile von Nahrungsproteinen sind. Beide gelten als essentielle Aminosäuren, was bedeutet, dass der Körper diese Verbindungen nicht selbst herstellen kann und sie daher mit der Nahrung aufgenommen werden müssen. Außerdem sind sowohl Leucin als auch Isoleucin in vielen proteinreichen pflanzlichen und tierischen Lebensmitteln wie Walnüssen, Mandeln, Sojabohnen, Eiern, Fleisch und Milch leicht verfügbar und auch in Form von Nahrungsergänzungsmitteln beliebt. Es ist wichtig zu beachten, dass die beiden unterschiedliche chemische Formeln haben, aus verschiedenen Ausgangsverbindungen stammen, die Wirkung verschiedener Enzyme erfordern, um synthetisiert zu werden, und leicht unterschiedliche Funktionen im Körper haben.
Isoleucin wird nur von Pflanzen und einigen Mikroorganismen hergestellt, ein Prozess, bei dem Brenztraubensäure umgewandelt wird und Alpha-Ketoglutarsäure als Vermittler verwendet wird. Brenztraubensäure ist ein natürlicher Bestandteil des Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsels, während Alpha-Ketoglutarsäure eine weitere Stoffwechselverbindung ist. Beide erleichtern die aerobe Atmung in den Zellen. Leucin wird zwar auch von Mikroorganismen und Pflanzen synthetisiert und ist am Abbau von Brenztraubensäure beteiligt, erfordert jedoch die Beteiligung verschiedener Zwischenstoffe, nämlich Alpha-Ketoisovaleriansäure.
Leucin und Isoleucin unterscheiden sich auch in den Enzymen, die benötigt werden, um ihre Synthese in Pflanzen zu erleichtern. Um Isoleucin aus Brenztraubensäure herzustellen, werden vier Enzyme oder Substanzen benötigt, die chemische Reaktionen in Gang setzen: Acetolactatsynthase, Acetohydroxysäureisomeroreduktase, Dihydroxysäuredehydratase und Valinaminotransferase. Im Gegensatz dazu erfordert die Leucinsynthese die ersten drei zusätzlich zu Alpha-Isopropylmalat-Synthase, Alpha-Isopropylmalat-Isomerase und Leucin-Aminotransferase.
Zu den pflanzlichen Lebensmitteln, die eine große Menge Leucin synthetisieren, gehören Soja, Erdnüsse, Weizenkeime und Mandeln. Zu den pflanzlichen Lebensmitteln, die reich an Isoleucin sind, gehören Soja und Algen. Tiere, die zu Nahrungszwecken gezüchtet werden, neigen dazu, viele Aminosäuren enthaltende pflanzliche Lebensmittel zu konsumieren, einschließlich Mais, Weizen und Soja. Ebenso werden Zuchtfische mit Algen gefüttert. Aus diesem Grund wird viel Leucin und Isoleucin auf vom Menschen verzehrte tierische Lebensmittel wie Eier, Geflügel, Rind, Lamm und Fisch übertragen.
Diese beiden Aminosäuren erfüllen nach dem Verzehr auch leicht unterschiedliche Funktionen im menschlichen Körper. Leucin und Isoleucin werden zusammen mit der Aminosäure Valin als verzweigtkettige Aminosäuren (BCAAs) bezeichnet, was bedeutet, dass sie eine zusätzliche kohlenstoffbasierte Seitenkette in ihrer Molekülstruktur haben. BCAAs werden mit Gewebewachstum und -reparatur in Verbindung gebracht, was sie als Ergänzung bei Bodybuildern und anderen Gewichthebern beliebt macht. Darüber hinaus werden beide vom Körper in der Leber, im Muskel und im gespeicherten Körperfett gespeichert. Es hat sich jedoch gezeigt, dass nur Leucin die Produktion von Protein in Muskelzellen fördert, das für die Muskelhypertrophie oder das Muskelwachstum notwendig ist.