FLAVIN ADENINDINUKLEOTID (KJEPPHEST): KJENNETEGN, BIOSYNTESE - BIOLOGI - 2025

Den FAD (flavinadenindinukleotid) er et organisk molekyl, koenzym i flere enzymer av forskjellige metabolske veier. Som andre flavin-nukleotidforbindelser, fungerer den som en protesegruppe av oksidasjonsreduserende enzymer. Disse enzymene er kjent som flavoproteiner.

FAD er sterkt bundet til flavoprotein, i enzymet succinat dehydrogenase; for eksempel er den kovalent festet til en histidinrest.

Kilde: Edgar181

Flavoproteiner virker i sitronsyresyklusen, i den elektroniske transportkjeden og den oksidative nedbrytningen av aminosyrer og fettsyrer, og deres funksjon er å oksidere alkaner til alkener.

kjennetegn

FAD består av en heterocyklisk ring (isoaloxacin) som gir den en gul farge, festet til en alkohol (ribitol). Denne forbindelsen kan reduseres partielt å generere et stabilt radikal FADH, eller fullstendig redusert produksjon FADH ₂ .

Når det er kovalent bundet til enzymer, regnes det som en protesegruppe, det vil si at den utgjør en ikke-aminosyre del av proteinet.

Flavoproteiner i oksidert form har viktige absorpsjonsbånd i det synlige spektrumområdet, noe som gir dem en intens farge som spenner fra gul til rød og grønn.

Når disse enzymene er redusert, får de en misfarging, på grunn av en endring i absorpsjonsspekteret. Denne egenskapen brukes til å studere aktiviteten til disse enzymene.

Planter og noen mikroorganismer som er i stand til å syntetisere flaviner, men hos høyere dyr (som for eksempel mennesker) er syntese av isoaloksacinringen ikke mulig, så disse forbindelsene erverves gjennom dietten, for eksempel vitamin B ₂ .

I FAD kan samtidig overføring av to elektroner, eller sekvensielle overføringer av hvert elektron, genereres for å produsere den reduserte formen FADH ₂ .

FAD-biosyntese

Som nevnt ovenfor, kan ikke ringen som utgjør koenzymet FAD syntetiseres av dyr, slik at for å oppnå nevnte koenzym kreves en forløper oppnådd fra dietten, som generelt er et vitamin. Disse vitaminene syntetiseres bare av mikroorganismer og planter.

FAD genereres fra vitamin B ₂ (riboflavin) gjennom to reaksjoner. I riboflavin fosforyleres en ribitylsidekjede ved -OH-gruppen i C5-karbonet av enzymet flavokinase.

I dette trinnet genereres flavinmononukleotidet (FMN) som til tross for navnet ikke er et sant nukleotid, siden ribitylkjeden ikke er et reelt sukker.

Etter dannelsen av FMN og gjennom en pyrofosfatgruppe (PPi), skjer koblingen med en AMP gjennom virkningen av enzymet FAD pyrofosforylase, og til slutt produserer koenzymet FAD. Enzymene flavokinase og pyrofosforylase finnes rikelig i naturen.

Betydning

Selv om mange enzymer kan utføre sine katalytiske funksjoner av seg selv, er det noen som krever en ekstern komponent som gir dem de kjemiske funksjonene som de mangler i polypeptidkjedene.

De ytre komponentene kalles kofaktorer, som kan være metallioner og organiske forbindelser, i så fall er de kjent som koenzymer, som tilfellet er med FAD.

Det katalytiske setet til enzym-koenzymkomplekset kalles et holoenzym, og enzymet er kjent som et apoenzym når det mangler kofaktor, en tilstand der det forblir katalytisk inaktivt.

Den katalytiske aktiviteten til forskjellige enzymer (flavinavhengig) må bindes til FAD for å utføre sin katalytiske aktivitet. I dem fungerer FAD som en mellomliggende transportør av elektroner og hydrogenatomer produsert ved omdannelse av underlag til produkter.

Det er forskjellige reaksjoner som er avhengige av flaviner, for eksempel oksidasjon av karbonbindinger i tilfelle transformasjon av mettede til umettede fettsyrer, eller oksidasjon av succinat til fumarat.

Flavinavhengige dehydrogenaser og oksidaser

Flavinavhengige enzymer inneholder en fast festet FAD som en protesegruppe. Områdene til dette koenzym som er involvert i redoksen av forskjellige reaksjoner kan reduseres reversibelt, det vil si at molekylet kan endres reversibelt til FAD, FADH og FADH _{2 tilstandene} .

De viktigste flavoproteinene er dehydrogenaser knyttet til elektrontransport og respirasjon, og finnes i mitokondriene eller dets membraner.

Noen flavinavhengige enzymer er succinatdehydrogenase, som virker i sitronsyresyklusen, så vel som acyl-CoA-dehydrogenase, som griper inn i det første dehydrogeneringsstadiet i oksidasjon av fettsyrer.

Flavoproteiner som er dehydrogenaser har liten sannsynlighet for at redusert FAD (FADH ₂ ) kan reoksideres med molekylært oksygen. På den annen side, i flavoprotein oksidaser, har FADH ₂ en tendens til å bli reoksidisert, noe som gir hydrogenperoksyd.

I noen pattedyrceller er det et flavoprotein kalt NADPH-cytokrom P450 reduktase, som inneholder både FAD og FMN (flavin mononucleotide).

Dette flavoproteinet er et membranenzym innebygd i den ytre membranen i endoplasmatisk retikulum. FAD bundet til dette enzymet er elektronakseptoren for NADPH under oksygenering av underlaget.

FAD i metabolske veier

Succinat dehydrogenase er et membran flavoprotein lokalisert i den indre mitokondrielle membranen av celler, som inneholder kovalent bundet FAD. I sitronsyresyklusen er dette ansvarlig for å oksidere en mettet binding i sentrum av suksinatmolekylet, og transformere nevnte binding til en dobbel en for å produsere fumarat.

Koenzymet FAD er reseptoren for elektronene som kommer fra oksidasjonen av denne bindingen, og reduserer den til dens FADH _2- tilstand . Disse elektronene overføres senere til den elektroniske transportkjeden.

Kompleks II i elektrontransportkjeden inneholder flavoproteinsuksinatdehydrogenase. Funksjonen til dette komplekset er å føre elektroner fra suksinat til koenzym Q. FADH ₂ blir oksidert til FAD, og ​​overfører dermed elektronene.

Flavoprotein acyl-CoA-dehydrogenase katalyserer dannelsen av en trans-dobbeltbinding for å danne trans-enoyl CoA i den metabolske banen til fettsyre ß-oksidasjon. Denne reaksjonen er kjemisk den samme som den som ble utført av suksinatdehydrogenase i sitronsyresyklusen, hvor koenzymet FAD er reseptoren for H-dehydrogeneringsproduktet.

referanser

1. Devlin, TM (1992). Lærebok for biokjemi: med kliniske korrelasjoner. John Wiley & Sons, Inc.
2. Garrett, RH, & Grisham, CM (2008). Biokjemi. Ed. Thomson Brooks / Cole.
3. Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehninger Principles of Biochemistry 4. utgave. Ed Omega. Barcelona.
4. Rawn, JD (1989). Biokjemi (nr. 577.1 RAW). Ed. Interamericana-McGraw-Hill
5. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biokjemi. Panamerican Medical Ed.