Asid Pantothenic (Vitamin B5): Berfungsi

Metabolisme perantaraan

Asid Pantothenik, dalam bentuk koenzim A, terlibat dalam reaksi manifold dalam metabolisme perantara. Ini merangkumi metabolisme tenaga, karbohidrat, lemak, dan asid amino. Ia dicirikan oleh jalur metabolik yang berlaku di antara muka metabolisme anabolik dan katabolik. anabolik - peningkatan - proses merangkumi sintesis enzimatik komponen sel molekul besar, seperti karbohidrat, protein dan lemak, dari yang lebih kecil molekul dengan bantuan ATP. Reaksi katabolik - degradatif - dicirikan oleh pemecahan oksidatif nutrien besar molekul, Seperti karbohidrat, lemak, dan protein, menjadi lebih kecil lebih sederhana molekul, seperti pentosa atau heksosa, asid lemak, asid amino, karbon dioksida, dan air. Dikaitkan dengan katabolisme adalah pembebasan tenaga dalam bentuk ATP. Fungsi penting koenzim A adalah untuk memindahkan kumpulan asil. Dalam proses ini, CoA mewujudkan, di satu pihak, sambungan ke residu acyl yang akan dipindahkan dan, di sisi lain, hubungan ke penting enzim metabolisme perantaraan. Dengan cara ini, kedua-dua kumpulan asil dan kumpulan enzim diaktifkan, membolehkan mereka mengalami reaksi kimia tertentu dalam badan pada kadar yang mencukupi. Tanpa koenzim A, rakan pengikat akan jauh lebih reaktif. Pemindahan kumpulan asil oleh koenzim A berjalan seperti berikut. Pada langkah pertama, koenzim A, terikat dengan apoenzim - bahagian protein enzim - mengambil alih kumpulan asil dari penderma yang sesuai, seperti piruvat, alkana atau asid lemak. Ikatan antara CoA dan asil berlaku antara kumpulan SH (kumpulan thiol) residu cysteamine molekul koenzim A dan kumpulan karboksil (COOH) dari asil. Ikatan ini dipanggil ikatan thioester. Ia sangat tinggi tenaga dan mempunyai potensi pemindahan kumpulan yang tinggi. Ikatan thioester yang terkenal, misalnya, asetil-, propionil- dan malonyl-CoA serta asid lemak-CoA thioester. Akhirnya, kumpulan SH koenzim A mewakili kumpulan reaktifnya, itulah sebabnya koenzim A sering disingkat CoA -SH. Pada langkah kedua, koenzim A berpisah dari satu apoenzim sehubungan dengan residu acil sebagai acyl-CoA dan berpindah ke apoenzim yang lain. Pada langkah terakhir, CoA yang terikat dengan enzim memindahkan kumpulan asil kepada akseptor yang sesuai, seperti oksaloasetat atau sintase asid lemak. Beberapa tindak balas yang dikatalisis oleh enzim juga boleh berlaku antara pemerolehan dan pembebasan kumpulan asil oleh CoA. Sebagai contoh, struktur kumpulan asil boleh diubah semasa mengikat koenzim A-contohnya, penukaran enzimatik asid propionik menjadi suksinat. Sumbangan asid pantotenat sebagai koenzim A kepada metabolisme asid amino Sintesis enzimatik:

Kemerosotan enzimatik:

  • Isoleusin, leucine dan tryptophan kepada asetil-CoA.
  • Valine ke metilmalonyl-CoA
  • Isoleusin kepada propionil-CoA
  • Fenilalanin, tirosin, lisin dan triptofan kepada acetoacetyl-CoA
  • Leucine kepada 3-hidroksi-3-metilglutaryl-CoA

Asid pantotenik terus memainkan peranan penting dalam

Pengubahsuaian selular protein. Tindak balas asil dan asetilasi, masing-masing, dapat mempengaruhi aktiviti, struktur dan penyetempatan protein. Pengubahsuaian yang paling biasa adalah pemindahan kumpulan asetil oleh CoA ke hujung N-terminal rantai peptida, biasanya untuk methionine, alanine atau serine. Sebagai kemungkinan fungsi asetilasi ini, perlindungan protein sel terhadap degradasi proteolitik sedang dibincangkan. asetilkolina, asid pantotenik sangat penting untuk pembentukan taurina dan asid 2-aminoethanesulfonic, masing-masing. Taurina adalah produk akhir yang stabil dalam metabolisme sulfur-mengandungi asid amino sista dan methionine. Sebatian seperti asid amino bertindak di satu pihak sebagai neurotransmitter (bahan utusan) dan sebaliknya berfungsi untuk menstabilkan cecair mengimbangi di dalam sel. Sebagai tambahan, taurina mengambil bahagian dalam penyelenggaraan sistem imun dan mencegah keradangan.

Asetil koenzim A

Untuk metabolisme perantaraan, yang paling ketara ester koenzim A diaktifkan asid asetik, asetil-CoA. Ia adalah produk akhir metabolisme karbohidrat, lemak dan asid amino atau protein katabolik. Acetyl-CoA terbentuk dari karbohidrat, lemak dan protein dapat dimasukkan ke dalam kitaran sitrat dengan memindahkan kumpulan asetil ke oksaloasetat oleh sintase sitrat yang bergantung pada CoA untuk membentuk sitrat, di mana ia dapat diturunkan sepenuhnya menjadi karbon dioksida dan air untuk menghasilkan tenaga dalam bentuk ATP. Derivatif CoA utama dalam kitaran sitrat adalah asid succinic yang diaktifkan, suksinil-CoA. Ia terbentuk dari alpha-ketoglutarate sebagai hasil tindak balas dekarboksilasi oleh alfa-ketoglutarate dehydrogenase yang bergantung pada CoA. Dengan tindakan enzim yang bergantung pada CoA yang lain, reaksi suksinil-CoA dengan glisin membawa kepada pembentukan asid delta-aminolevulinic. Yang terakhir adalah pendahulu cincin corin di vitamin B12 dan cincin porphyrin di sitokrom serta protein heme, seperti hemoglobin. dalam asid pantotenik kekurangan, anemia (anemia) berlaku pada eksperimen haiwan kerana kekurangan hemoglobinSelain proses metabolik katabolik, asetil-CoA terlibat dalam sintesis berikut:

  • Asid lemak, trigliserida, dan Phospholipid.
  • Badan keton - acetoacetate, aseton dan asid beta-hydroxybutyric.
  • Steroid, seperti kolesterol, asid hempedu, ergosterol - pendahulu ergocalciferol dan vitamin D2, masing-masing, adrenal dan seks hormon.
  • Semua komponen yang terdiri daripada unit isoprenoid, seperti ubiquinone dan koenzim Q, masing-masing, dengan rantai sisi isoprenoid lipofilik - asid mevalonik adalah prekursor isoprenoid dan dibentuk oleh pemeluwapan tiga molekul asetil-CoA.
  • Heme - kompleks porphyrin yang mengandungi besi yang terdapat dalam kumpulan prostetik dalam protein yang dikenali sebagai sitokrom; hemoprotein terbitan utama termasuk hemoglobin (pigmen darah), myoglobin, dan sitokrom rantai pernafasan mitokondria dan sistem penghancur ubat - P450
  • Asetilkolina, salah satu neurotransmitter terpenting di otak - sebagai contoh, ia memancarkan transmisi pengujaan antara saraf dan otot pada pelat akhir neuromuskular dan penghantaran dari yang pertama ke kedua dari dua sel saraf yang bersambung secara bersiri dalam autonomi sistem saraf, iaitu, di kedua-dua sistem saraf simpatik dan parasimpatis
  • Pembentukan gula komponen penting glikoprotein dan glikolipid, seperti N-asetilglukosamin, N-asetilgalaktosamin dan asid N-asetilneuroamat - glikoprotein berfungsi, sebagai contoh, sebagai komponen struktur membran sel, lendir (lendir) pelbagai membran mukus, dari hormon seperti tirotropin, imunoglobulin dan interferon, dan untuk interaksi sel melalui protein membran; glikolipid juga terlibat dalam pembinaan membran sel

Selanjutnya, asetil-CoA bertindak balas dengan dadah, Seperti sulfonamida, yang mesti diasetilasi untuk perkumuhan mereka di hati. Oleh itu, asetil-CoA menyumbang kepada detoksifikasi of dadah.Atilasi peptida hormon semasa pemisahan mereka dari prekursor polipeptida mempengaruhi aktiviti mereka dengan cara yang berbeza. Sebagai contoh, epinefrin dihambat dalam aktivitinya sebagai akibat dari pemindahan kumpulan asetil ke hujung terminal N dari rantai peptida, sedangkan hormon perangsang melanosit-MHS diaktifkan oleh asetilasi. Contoh enzim perantara yang bergantung pada CoA metabolisme yang terlibat dalam pembentukan dan penurunan asetil-CoA:

  • Piruvat dehidrogenase - berikut glikolisis (glukosa pemecahan), kompleks enzim ini membawa kepada dekarboksilasi oksidatif piruvat kepada asetil-CoA.
  • Acetyl-CoA karboksilase - penukaran asetil-CoA menjadi malonyl-CoA untuk sintesis asid lemak.
  • Acyl-CoA dehydrogenase, t-enol-CoA hydratase, beta-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase, thiolase - degradasi asid lemak tepu dalam rangka beta-pengoksidaan kepada asetil-CoA; dalam pengoksidaan beta, dua atom karbon selalu dipisahkan dari asid lemak berturut-turut dalam bentuk asetil-CoA - sebagai contoh, degradasi asid palmitik tepu - C16: 0 - lapan molekul asetil-CoA terbentuk
  • Thioloase, 3-hidroksi-3-metilglutaryl-CoA reduktase - HMG reduktase - bekas enzim membawa kepada penukaran asetil-CoA menjadi 3-hidroksi-3-metilglutaryl-CoA, yang dapat bertindak balas seterusnya membentuk badan keton; HMG reduktase mengurangkan HMG-CoA menjadi mevalonate untuk sintesis steroid yang dimiliki lipid, Seperti kolesterol.

Asil koenzim A

Acyl-CoA adalah nama untuk residu asid lemak yang diaktifkan. Sejak lemak asid agak lengai, mereka mesti diaktifkan terlebih dahulu oleh CoA sebelum mereka boleh mengalami reaksi. Enzim yang penting untuk pengaktifan adalah acyl-CoA synthetase, juga dikenal sebagai thiokinase, yang merupakan enzim yang bergantung pada CoA. Thiokinase membawa kepada pembentukan acyl adenylate dengan penambahan ATP ke kumpulan karboksil asid lemak dengan pembelahan dua fosfat residu dari ATP. Dalam proses ini, trifosfat triphosfat bertukar menjadi adenosin monofosfat - AMP. Selepas itu, AMP dipisahkan dari acyl adenylate dan tenaga yang dilepaskan dalam proses ini digunakan untuk esterifikasi asetil dengan koenzim A. Langkah ini juga dikatalisis oleh thiokinase. asid mampu bertindak balas, seperti beta-oksidasi, hanya dalam bentuk sebatian yang kaya dengan tenaga dengan CoA. Untuk beta-oksidasi - penurunan lemak tepu asid - acyl-CoA mesti dihantar ke matriks mitokondria. Asid lemak rantai panjang hanya dapat menyeberangi membran mitokondria dalaman dengan bantuan molekul pengangkutan L-carnitine. CoA memindahkan kumpulan asil ke karnitin, yang mengangkut sisa asid lemak ke dalam matriks mitokondria. Di sana, kumpulan asil diikat oleh koenzim A, sehingga acyl-CoA hadir lagi. Dalam matriks mitokondria, pengoksidaan beta sebenarnya bermula. Ia berlaku secara bertahap dalam urutan berulang empat reaksi individu. Produk dari urutan tunggal dari empat tindak balas individu termasuk molekul asid lemak yang dua karbon atom lebih pendek dalam bentuk acyl-CoA dan residu asetil terikat pada koenzim A, yang terdiri daripada dua atom C asid lemak yang telah dipisahkan. Asid lemak, yang dua atom C lebih kecil, dikembalikan ke langkah pertama pengoksidaan beta dan menjalani pemendekan yang diperbaharui. Urutan tindak balas ini diulang sehingga dua molekul asetil-CoA kekal pada akhir. Ini dapat memasuki kitaran sitrat untuk penurunan lebih lanjut atau digunakan untuk sintesis badan keton atau asid lemak. Sebagai tambahan kepada pemindahan kumpulan asetil, pemindahan residu asil oleh koenzim A juga penting. Acylations dengan asid myristic asam lemak C14 tepu sering berlaku, dengan residu acyl terikat pada residu glisin terminal N protein, seperti reduktase sitokrom dan protein kinase. CoA juga memindahkan asetil dari asid palmitik asid lemak C16 ke serine atau sista residu protein, seperti besi pemindahanin reseptor, yang insulin reseptor, dan glikoprotein membran sel sistem imunMungkin, asilasi ini memungkinkan protein mengikat biomembran. Selanjutnya, dibincangkan bahawa pemindahan kumpulan asil mempengaruhi keupayaan protein untuk berpartisipasi dalam langkah-langkah pengawalseliaan transduksi isyarat.

4́-Phosphopantetheine sebagai koenzim sintase asid lemak

Sebagai tambahan kepada kepentingannya sebagai blok penyusun koenzim A, asid pantotenik dalam bentuk fosfopantetein mempunyai fungsi penting sebagai kumpulan prostetik protein pembawa acil (ACP) sintase asid lemak. Sintase asid lemak mewakili protein pelbagai fungsi yang dibahagikan kepada bahagian spasial yang berbeza dengan melipat. Setiap bahagian ini mempunyai salah satu daripada tujuh aktiviti enzimatik. Salah satu bahagian ini terdiri daripada protein pembawa asetil, yang mengandungi kumpulan SH periferal yang dibentuk oleh residu sisteinil dan kumpulan SH pusat. 4́-Phosphopantetheine membentuk kumpulan SH pusat dengan terikat secara kovalen fosfat kumpulan ke residu serin ACP. Biosintesis asid lemak tepu berjalan dalam urutan siklik yang teratur, dengan asid lemak yang akan disintesis ditawarkan seterusnya kepada bahagian enzim sintase asid lemak individu. Semasa sintesis, kumpulan SH terminal 4́-phosphopantetheine mempunyai peranan sebagai akseptor untuk residu malonyl yang akan diambil semasa setiap pengendalian. Sebagai tambahan, ia berfungsi sebagai pembawa asid lemak yang tumbuh. Koenzim A juga terlibat dalam pembentukan asid lemak dan penggabungannya ke dalam, misalnya, sphingolipid atau Phospholipid [4, 10. Sphingolipid adalah blok bangunan myelin (sarung myelin neuron, iaitu, a sel saraf) dan dengan itu penting untuk transduksi isyarat saraf. Phospholipid tergolong dalam keluarga lipid membran dan membentuk komponen utama lapisan ganda lipid biomembran. Untuk permulaan biosintesis asid lemak, CoA memindahkan kumpulan asetil ke kumpulan SH enzimatik serta residu malonyl ke 4-terikat enzim phosphopantetheine sintase asid lemak. Pemeluwapan berlaku antara radikal asetil dan malonyl, yang membawa kepada pembentukan beta-ketoacylthioester dengan penghapusan of karbon dioksida. Pengurangan, penghapusan of air, dan satu lagi pengurangan menghasilkan acylthioester tepu. Dengan setiap kitaran kitaran, rantai asid lemak diperpanjang oleh dua atom karbon. Untuk mensintesis satu mol asid lemak C16 atau C18, satu mol asetil-CoA diperlukan sebagai starter dan tujuh atau lapan mol malonyl-CoA sebagai pembekal unit C2 tambahan.