- nét đặc trưng
- Sinh tổng hợp FAD
- Tầm quan trọng
- Các dehydrogenaza và oxidaza phụ thuộc flavin
- FAD trong các con đường trao đổi chất
- Người giới thiệu
Các FAD (flavin adenine dinucleotide) là một phân tử hữu cơ, coenzym trong một số enzyme của con đường trao đổi chất khác nhau. Giống như các hợp chất flavin-nucleotide khác, nó hoạt động như một nhóm giả của các enzym oxy hóa-khử. Những enzym này được gọi là flavoprotein.
FAD liên kết mạnh với flavoprotein, trong enzym succinat dehydrogenase; ví dụ, nó được gắn cộng hóa trị với dư lượng histidine.
Nguồn: Edgar181
Flavoprotein hoạt động trong chu trình axit xitric, trong chuỗi vận chuyển điện tử và sự phân hủy oxy hóa của axit amin và axit béo, chức năng của chúng là oxy hóa ankan thành anken.
nét đặc trưng
FAD bao gồm một vòng dị vòng (isoaloxacin) làm cho nó có màu vàng, gắn với một rượu (ribitol). Hợp chất này có thể bị khử một phần tạo ra FADH gốc ổn định, hoặc giảm hoàn toàn tạo ra FADH 2 .
Khi nó được liên kết cộng hóa trị với các enzym, nó được coi là một nhóm giả, nghĩa là, nó tạo thành một phần không phải axit amin của protein.
Flavoprotein ở dạng oxy hóa của chúng thể hiện các dải hấp thụ quan trọng trong vùng quang phổ khả kiến, tạo cho chúng một màu sắc mãnh liệt từ vàng đến đỏ và xanh lục.
Khi các enzym này bị khử, chúng sẽ bị đổi màu, do sự thay đổi trong phổ hấp thụ. Đặc tính này được sử dụng để nghiên cứu hoạt động của các enzym này.
Thực vật và một số vi sinh vật có khả năng tổng hợp flavins, nhưng ở động vật bậc cao (như con người), không thể tổng hợp được vòng isoaloxacin, vì vậy những hợp chất này được thu nhận qua đường ăn uống, chẳng hạn như vitamin B 2. .
Trong FAD, có thể tạo ra sự chuyển đồng thời của hai điện tử, hoặc chuyển dịch tuần tự của mỗi điện tử để tạo ra FADH 2 dạng rút gọn .
Sinh tổng hợp FAD
Như đã đề cập ở trên, vòng tạo nên coenzyme FAD không thể được tổng hợp bởi động vật, do đó, để có được coenzyme nói trên, cần có một tiền chất thu được từ chế độ ăn, nói chung là vitamin. Các vitamin này chỉ được tổng hợp bởi vi sinh vật và thực vật.
FAD được tạo ra từ vitamin B 2 (riboflavin) thông qua hai phản ứng. Trong riboflavin, một chuỗi bên ribityl được phosphoryl hóa ở nhóm -OH của cacbon C5 bởi enzym flavokinase.
Trong bước này, flavin mononucleotide (FMN) được tạo ra, mặc dù tên của nó, nhưng không phải là nucleotide thực sự, vì chuỗi ribityl không phải là đường thực.
Sau khi hình thành FMN và thông qua nhóm pyrophosphat (PPi), sự kết hợp với AMP xảy ra thông qua hoạt động của enzym FAD pyrophosphorylase, cuối cùng tạo ra coenzym FAD. Các enzym flavokinase và pyrophosphorylase được tìm thấy rất nhiều trong tự nhiên.
Tầm quan trọng
Mặc dù nhiều enzym có thể tự thực hiện các chức năng xúc tác của chúng, nhưng có một số loại yêu cầu một thành phần bên ngoài cung cấp cho chúng các chức năng hóa học mà chúng thiếu trong chuỗi polypeptit.
Các thành phần bên ngoài được gọi là đồng yếu tố, có thể là các ion kim loại và các hợp chất hữu cơ, trong trường hợp này chúng được gọi là coenzyme, như trường hợp của FAD.
Vị trí xúc tác của phức hợp enzyme-coenzyme được gọi là holoenzyme, và enzyme được gọi là apoenzyme khi nó thiếu đồng yếu tố của nó, một trạng thái mà nó vẫn không hoạt động về mặt xúc tác.
Hoạt động xúc tác của các enzym khác nhau (phụ thuộc vào flavin) cần được liên kết với FAD để thực hiện hoạt tính xúc tác của nó. Trong đó, FAD hoạt động như một chất vận chuyển trung gian của các điện tử và nguyên tử hydro được tạo ra trong quá trình chuyển hóa cơ chất thành sản phẩm.
Có nhiều phản ứng khác nhau phụ thuộc vào flavins, chẳng hạn như quá trình oxy hóa các liên kết carbon trong trường hợp chuyển đổi axit béo bão hòa thành không bão hòa, hoặc quá trình oxy hóa succinat thành fumarate.
Các dehydrogenaza và oxidaza phụ thuộc flavin
Các enzym phụ thuộc flavin chứa FAD gắn chặt như một nhóm chân tay giả. Các khu vực của coenzyme này tham gia vào quá trình oxy hóa khử của các phản ứng khác nhau có thể bị giảm đi một cách thuận nghịch, tức là, phân tử có thể thay đổi thuận nghịch sang các trạng thái FAD, FADH và FADH 2 .
Các flavoprotein quan trọng nhất là dehydrogenase liên quan đến vận chuyển điện tử và hô hấp, và được tìm thấy trong ty thể hoặc màng của nó.
Một số enzyme phụ thuộc flavin là succinate dehydrogenase, hoạt động trong chu trình axit citric, cũng như acyl-CoA-dehydrogenase, can thiệp vào giai đoạn dehydro hóa đầu tiên trong quá trình oxy hóa axit béo.
Flavoprotein là dehydrogenase có xác suất thấp là FAD giảm (FADH 2 ) có thể được tái oxy hóa bằng oxy phân tử. Mặt khác, trong flavoprotein oxidase, FADH 2 dễ dàng có xu hướng bị oxy hóa lại, tạo ra hydrogen peroxide.
Trong một số tế bào động vật có vú có một flavoprotein gọi là NADPH-cytochrome P450 reductase, chứa cả FAD và FMN (flavin mononucleotide).
Flavoprotein này là một enzym màng được nhúng trong màng ngoài của lưới nội chất. FAD liên kết với enzym này là chất nhận điện tử cho NADPH trong quá trình oxy hóa chất nền.
FAD trong các con đường trao đổi chất
Succinate dehydrogenase là một flavoprotein màng nằm ở màng trong ty thể của tế bào, chứa FAD liên kết cộng hóa trị. Trong chu trình axit xitric, chất này chịu trách nhiệm oxy hóa một liên kết bão hòa ở trung tâm của phân tử succinat, biến đổi liên kết này thành một liên kết đôi, để tạo ra fumarate.
Coenzyme FAD là chất nhận các điện tử đến từ quá trình oxy hóa liên kết này, giảm nó về trạng thái FADH 2 . Các electron này sau đó được chuyển đến chuỗi vận chuyển điện tử.
Phức hợp II của chuỗi vận chuyển điện tử chứa flavoprotein succinate dehydrogenase. Chức năng của phức hợp này là truyền các điện tử từ succinate đến coenzyme Q. FADH 2 bị oxy hóa thành FAD, do đó chuyển các điện tử.
Flavoprotein acyl-CoA-dehydrogenase xúc tác sự hình thành liên kết đôi trans để tạo thành trans-enoyl CoA trong con đường chuyển hóa của quá trình oxy hóa axit béo. Phản ứng này về mặt hóa học giống như phản ứng được thực hiện bởi succinate dehydrogenase trong chu trình axit citric, với coenzyme FAD là chất nhận sản phẩm H của quá trình dehydro hóa.
Người giới thiệu
- Devlin, TM (1992). Giáo trình hóa sinh: có tương quan lâm sàng. John Wiley & Sons, Inc.
- Garrett, RH, & Grisham, CM (2008). Hóa sinh. Biên tập viên Thomson Brooks / Cole.
- Nelson, DL & Cox, MM (2006). Lehninger Principles of Biochemistry tái bản lần thứ 4. Ed Omega. Barcelona.
- Rawn, JD (1989). Hóa sinh (Số 577.1 RAW). Ed. Interamericana-McGraw-Hill
- Voet, D., & Voet, JG (2006). Hóa sinh. Panamerican Medical Ed.