FLAVIN ADENÍN DINUKLEOTID (FAD): CHARAKTERISTIKA, BIOSYNTÉZA - BIOLÓGIE - 2026

FAD (Flavin-adenín-dinukleotid) je organická molekula, koenzým v niekoľkých enzýmov rôznych metabolických dráh. Rovnako ako iné flavín-nukleotidové zlúčeniny pôsobí ako protetická skupina oxidačno-redukčných enzýmov. Tieto enzýmy sú známe ako flavoproteíny.

FAD sa silne viaže na flavoproteín, v enzýme sukcinátdehydrogenáza; napríklad je kovalentne naviazaný na histidínový zvyšok.

Zdroj: Edgar181

Flavoproteíny pôsobia v cykle kyseliny citrónovej, v elektronickom transportnom reťazci a oxidačnej degradácii aminokyselín a mastných kyselín, ich funkciou je oxidácia alkánov na alkény.

vlastnosti

FAD pozostáva z heterocyklického kruhu (izoaloxacín), ktorý mu dodáva žltú farbu, pripojenú k alkoholu (ribitol). Táto zlúčenina môže byť čiastočne znížený generovanie stabilný radikál FADH, alebo úplne znížiť produkciu FADH ₂ .

Pokiaľ je kovalentne naviazaná na enzýmy, považuje sa za protetickú skupinu, to znamená, že tvorí neaminokyselinovú časť proteínu.

Flavoproteíny vo svojej oxidovanej forme predstavujú dôležité absorpčné pásy vo viditeľnej oblasti spektra, čo im dodáva intenzívne sfarbenie, ktoré sa pohybuje od žltej po červenú a zelenú.

Ak sú tieto enzýmy redukované, dochádza k zmene farby v dôsledku zmeny absorpčného spektra. Táto charakteristika sa používa na štúdium aktivity týchto enzýmov.

Rastliny a niektoré mikroorganizmy schopné syntetizovať flavíny, ale u vyšších živočíchov (ako je človek) nie je možná syntéza izoaloxacínového kruhu, takže tieto zlúčeniny sa získavajú stravou, napríklad vitamínom B2 _. ,

V FAD, simultánny prenos dvoch elektrónov, alebo postupné odovzdávanie jednotlivých elektrónu, môžu byť generované produkovať redukovanú formu FADH ₂ .

FAD biosyntéza

Ako je uvedené vyššie, kruh, ktorý tvorí koenzým FAD, nemôže byť syntetizovaný zvieratami, takže na získanie uvedeného koenzýmu je potrebný prekurzor získaný z potravy, ktorým je všeobecne vitamín. Tieto vitamíny sú syntetizované iba mikroorganizmami a rastlinami.

FAD je generovaná z vitamínu B ₂ (riboflavínu) prostredníctvom dvoch reakcií. V riboflavíne je ribitylový postranný reťazec fosforylovaný v skupine -OH uhlíka C5 enzýmom flavokináza.

V tomto kroku sa vytvorí flavínový mononukleotid (FMN), ktorý napriek svojmu názvu nie je skutočným nukleotidom, pretože ribitylový reťazec nie je skutočný cukor.

Po vytvorení FMN a prostredníctvom pyrofosfátovej skupiny (PPi) dochádza k kondenzácii s AMP pôsobením enzýmu FAD pyrofosforylázy FAD, čím sa nakoniec vytvorí koenzým FAD. Enzýmy flavokináza a pyrofosforyláza sa vyskytujú v prírode hojne.

dôležitosť

Aj keď mnoho enzýmov môže vykonávať svoje katalytické funkcie samy osebe, existujú niektoré látky, ktoré vyžadujú vonkajšiu zložku, ktorá im dáva chemické funkcie, ktoré im chýbajú v ich polypeptidových reťazcoch.

Vonkajšími zložkami sú takzvané kofaktory, ktorými môžu byť kovové ióny a organické zlúčeniny, v tomto prípade sú známe ako koenzýmy, ako je to v prípade FAD.

Katalytické miesto komplexu enzým-koenzým sa nazýva holoenzým a enzým sa nazýva apoenzým, keď mu chýba jeho kofaktor, stav, v ktorom zostáva katalyticky neaktívny.

Katalytická aktivita rôznych enzýmov (v závislosti od flavínu) musí byť naviazaná na FAD, aby sa uskutočnila jej katalytická aktivita. V nich FAD pôsobí ako medziproduktový prenos elektrónov a atómov vodíka vznikajúcich pri konverzii substrátov na produkty.

Existujú rôzne reakcie, ktoré závisia od flavínov, ako napríklad oxidácia uhlíkových väzieb v prípade transformácie nasýtených na nenasýtené mastné kyseliny alebo oxidácia sukcinátu na fumarát.

Flavín-dependentné dehydrogenázy a oxidázy

Enzýmy závislé od flavínu obsahujú pevne pripojený FAD ako protetickú skupinu. Oblasti tohto koenzýmu, ktoré sa podieľajú na redox rôznych reakcií, sa dajú reverzibilne zmenšiť, to znamená, že molekula sa môže reverzibilne zmeniť na _stavy FAD, FADH a FADH2 .

Najdôležitejšie flavoproteíny sú dehydrogenázy spojené s transportom elektrónov a dýchaním a nachádzajú sa v mitochondriách alebo ich membránach.

Niektoré enzýmy závislé od flavínu sú sukcinátdehydrogenáza, ktorá pôsobí v cykle kyseliny citrónovej, ako aj acyl-CoA-dehydrogenáza, ktorá v prvom dehydrogenačnom stupni zasahuje do oxidácie mastných kyselín.

Flavoproteínov, ktoré sú dehydrogenázy majú nízku pravdepodobnosť, že znižuje FAD (FADH ₂ ) môže byť reoxidovány molekulárneho kyslíka. Na druhej strane, v flavoproteínov oxidáza, FADH ₂ ľahko býva reoxidovat, produkovať peroxid vodíka.

V niektorých cicavčích bunkách existuje flavoproteín nazývaný NADPH-cytochróm P450 reduktáza, ktorý obsahuje FAD aj FMN (flavínový mononukleotid).

Tento flavoproteín je membránový enzým zabudovaný do vonkajšej membrány endoplazmatického retikula. FAD naviazaný na tento enzým je elektrónový akceptor pre NADPH počas okysličovania substrátu.

FAD v metabolických cestách

Sukcinátdehydrogenáza je membránový flavoproteín umiestnený vo vnútornej mitochondriálnej membráne buniek, ktorý obsahuje kovalentne viazaný FAD. V cykle kyseliny citrónovej je to zodpovedné za oxidáciu nasýtenej väzby v strede molekuly sukcinátu, premenu uvedenej väzby na dvojitú, za vzniku fumarátu.

Koenzým FAD je receptor elektrónov pochádzajúcich z oxidácie tejto väzby, znižuje to do jeho FADH ₂ stavu . Tieto elektróny sa neskôr prenesú do elektronického dopravného reťazca.

Komplex II elektrónového transportného reťazca obsahuje flavoproteín sukcinátdehydrogenázu. Funkcia tohto komplexu je prejsť elektróny z kyseliny jantárovej na koenzýmu Q. FADH ₂ sa oxiduje na FAD, tak prenášať elektróny.

Flavoproteín acyl-CoA-dehydrogenáza katalyzuje tvorbu trans dvojitej väzby za vzniku trans-enoyl CoA v metabolickej dráhe β-oxidácie mastných kyselín. Táto reakcia je chemicky rovnaká ako reakcia uskutočnená sukcinátdehydrogenázou v cykle kyseliny citrónovej, pričom koenzým FAD je receptorom pre H-produkt dehydrogenácie.

Referencie

1. Devlin, TM (1992). Učebnica biochémie: s klinickými koreláciami. John Wiley & Sons, Inc.
2. Garrett, RH, a Grisham, CM (2008). Biochémie. Ed. Thomson Brooks / Cole.
3. Nelson, DL, a Cox, MM (2006). Lehninger Principles of Biochemistry 4. vydanie. Ed Omega. Barcelona.
4. Rawn, JD (1989). Biochemistry (No. 577.1 RAW). Ed. Interamericana-McGraw-Hill
5. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biochémie. Panamerican Medical Ed.