- ominaisuudet
- FAD-biosynteesi
- Merkitys
- Flavinista riippuvat dehydrogenaasit ja oksidaasit
- FAD aineenvaihduntareiteissä
- Viitteet
FAD (flaviiniadeniinidinukleotidi) on orgaaninen molekyyli, koentsyymi useita entsyymien eri aineenvaihdunnan reittejä. Kuten muutkin flavin-nukleotidiyhdisteet, se toimii proteesina ryhmänä hapettumista vähentäviä entsyymejä. Nämä entsyymit tunnetaan flavoproteiineina.
FAD on sitoutunut voimakkaasti flavoproteiiniin, sukkinaattidehydrogenaasi-entsyymissä; esimerkiksi se on kiinnittynyt kovalenttisesti histidiinitähteeseen.
Lähde: Edgar181
Flavoproteiinit toimivat sitruunahapposyklissä, elektronisessa kuljetusketjussa ja aminohappojen ja rasvahappojen hapettavassa hajoamisessa, niiden tehtävänä on hapettaa alkaanit alkeeniksi.
ominaisuudet
FAD koostuu heterosyklisestä renkaasta (isoaloksasiini), joka antaa sille keltaisen värin, kiinnittyneenä alkoholiin (ribitoli). Tämä yhdiste voidaan osittain vähentää tuottaa stabiilin radikaalin FADH, tai täysin alennetussa tuottavat FADH 2.
Kun se on sitoutunut kovalenttisesti entsyymeihin, sitä pidetään proteesiryhmänä, ts. Se muodostaa proteiinin osan, joka ei sisällä aminohappoja.
Hapettuneessa muodossaan olevat flavoproteiinit edustavat tärkeitä absorptiokaistoja näkyvällä spektrialueella, mikä antaa niille voimakkaan värin, joka vaihtelee keltaisesta punaiseen ja vihreään.
Kun nämä entsyymit vähenevät, ne kärsivät värimuutoksista absorptiospektrin muutoksen vuoksi. Tätä ominaisuutta käytetään näiden entsyymien aktiivisuuden tutkimiseen.
Kasvit ja jotkut mikro-organismit, jotka kykenevät syntetisoimaan flaviinit, mutta korkeammissa eläimissä (kuten ihmiselle), synteesi isoaloxacin rengas ei ole mahdollista, niin nämä yhdisteet hankitaan ruokavaliossa, kuten B-vitamiinia 2.
FADin, samanaikaisesti kahden elektronin siirto, tai peräkkäistä siirtoa kunkin elektroni, voidaan muodostaa tuottamaan pelkistetyn muodon FADH 2.
FAD-biosynteesi
Kuten edellä mainittiin, eläimet eivät voi syntetisoida rengasta, joka muodostaa koentsyymi FAD, joten mainitun koentsyymin saamiseksi tarvitaan ruokavaliosta saatu edeltäjä, joka on yleensä vitamiini. Näitä vitamiineja syntetisoivat vain mikro-organismit ja kasvit.
FAD tuotetaan B-vitamiinia 2 (riboflaviini) kahden reaktioita. Riboflaviinissa ribityylisivuketju fosforyloidaan C5-hiilen -OH-ryhmässä flavokinaasi-entsyymin avulla.
Tässä vaiheessa muodostetaan flavin-mononukleotidi (FMN), joka nimestään huolimatta ei ole oikea nukleotidi, koska ribityyliketju ei ole todellinen sokeri.
FMN: n muodostumisen jälkeen ja pyrofosfaattiryhmän (PPi) kautta kytkentä AMP: n kanssa tapahtuu FAD-entsyymin pyrofosforylaasi-entsyymin vaikutuksesta tuottaen lopulta koentsyymi FAD. Flavokinaasi- ja pyrofosforylaasientsyymejä löytyy runsaasti luonnosta.
Merkitys
Vaikka monet entsyymit voivat suorittaa katalyyttiset toiminnot itse, jotkut vaativat ulkoisen komponentin, joka antaa heille kemialliset toiminnot, joista heiltä puuttuvat polypeptidiketjuissaan.
Ulkoisia komponentteja kutsutaan kofaktoreiksi, jotka voivat olla metalli-ioneja ja orgaanisia yhdisteitä, jolloin ne tunnetaan koentsyymeinä, kuten FAD: n tapauksessa.
Entsyymi-koentsyymi-kompleksin katalyyttistä kohtaa kutsutaan holoentsyymiksi, ja entsyymi tunnetaan apoentsyyminä, kun siinä ei ole kofaktoria, tilassa, jossa se pysyy katalyyttisesti inaktiivisena.
Eri entsyymien (flaviinista riippuvaisten) katalyyttinen aktiivisuus täytyy sitoutua FAD: iin sen katalyyttisen aktiivisuuden suorittamiseksi. Niissä FAD toimii elektronien ja vetyatomien välituottajana, joka muodostuu substraattien muuttuessa tuotteiksi.
On olemassa erilaisia reaktioita, jotka riippuvat flavineista, kuten hiilisidosten hapettuminen, kun tyydyttyneet muuttuvat tyydyttymättömiksi rasvahapoiksi, tai sukkinaatin hapetus fumaraatiksi.
Flavinista riippuvat dehydrogenaasit ja oksidaasit
Flaviiniriippuvaiset entsyymit sisältävät kiinteästi kiinnittyneen FAD: n proteesiryhmänä. Tämän koentsyymin alueet, jotka osallistuvat erilaisten reaktioiden redoksiin, voidaan vähentää palautuvasti, ts. Molekyyli voi muuttua palautuvasti FAD-, FADH- ja FADH 2 -tiloihin.
Tärkeimmät flavoproteiinit ovat elektroneihin kulkeutumiseen ja hengitykseen liittyviä dehydrogenaaseja, joita löytyy mitokondrioista tai sen kalvoista.
Jotkut flaviinista riippuvat entsyymit ovat sukkinaattidehydrogenaasi, joka toimii sitruunahapposyklissä, sekä asyyli-CoA-dehydrogenaasi, joka puuttuu ensimmäiseen dehydrausvaiheeseen rasvahappojen hapettumisessa.
Flavoproteiineista jotka ovat dehydrogenaasit on pieni todennäköisyys, että vähennetään FAD (FADH 2) voidaan hapetettiin takaisin molekulaarista happea. Toisaalta flavoproteiinioksidaaseissa FADH 2 taipuu helposti hapettuvan, jolloin syntyy vetyperoksidia.
Joissakin nisäkässoluissa on flavoproteiini nimeltään NADPH-sytokromi P450 -reduktaasi, joka sisältää sekä FAD: tä että FMN: ää (flavin-mononukleotidi).
Tämä flavoproteiini on membraanientsyymi, joka on upotettu endoplasmisen retikulumin ulkomembraaniin. Tähän entsyymiin sitoutunut FAD on NADPH: n elektroniakseptori substraatin hapetuksen aikana.
FAD aineenvaihduntareiteissä
Sukkinaattidehydrogenaasi on membraaniflavoproteiini, joka sijaitsee solujen sisäisissä mitokondriokalvoissa ja sisältää kovalenttisesti sitoutuneen FAD: n. Sitruunahapposyklissä tämä on vastuussa tyydyttyneen sidoksen hapettamisesta sukkinaattimolekyylin keskelle, muuttamalla mainittu sidos kaksoisiksi, fumaraatin tuottamiseksi.
Koentsyymi FAD on tämän sidoksen hapettumisesta tulevien elektronien reseptori, pelkistäen sen FADH 2 -tilaansa. Nämä elektronit siirretään myöhemmin elektroniseen kuljetusketjuun.
Elektroninkuljetusketjun kompleksi II sisältää flavoproteiinisukkinaattidehydrogenaasin. Tämän kompleksin tehtävänä on siirtää elektroneja sukkinaatista koentsyymiin Q. FADH 2 hapetetaan FAD: ksi, siirtäen siten elektronit.
Flavoproteiiniasyyli-CoA-dehydrogenaasi katalysoi trans-kaksoissidoksen muodostumista trans-enoyyli-CoA: n muodostamiseksi rasvahappo-P-hapettumisen metaboliareitillä. Tämä reaktio on kemiallisesti sama kuin sukkinaattidehydrogenaasin suorittama sitruunahapposyklissä koentsyymi FAD: n ollessa dehydraus-H-tuotteiden reseptori.
Viitteet
- Devlin, TM (1992). Biokemian oppikirja: kliinisillä korrelaatioilla. John Wiley & Sons, Inc.
- Garrett, RH, & Grisham, CM (2008). Biokemia. Toim. Thomson Brooks / Cole.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehninger Biokemian periaatteet 4. painos. Ed Omega. Barcelonassa.
- Rawn, JD (1989). Biokemia (nro 577,1 RAW). Toim. Interamericana-McGraw-Hill
- Voet, D., ja Voet, JG (2006). Biokemia. Panamerican Medical Ed.