La leucina deidrogenasi è un enzima appartenente alla classe delle ossidoreduttasi, che catalizza la seguente reazione: L-leucina + H2O + NAD+ ⇄ 4-metil-2-ossopentanoato + NH3 + NADH + H+ L'enzima agisce anche sull'isoleucina, la valina, la norvalina e la norleucina.
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