DINUCLEOTIDĂ FLAVIN ADENINĂ (FAD): CARACTERISTICI, BIOSINTEZĂ - BIOLOGIE - 2025

FAD (flavin adenin dinucleotidă) este o moleculă organică, coenzimă în mai multe enzime diferite căi metabolice. Ca și alți compuși cu nuclee flavin, acționează ca un grup protetic de enzime de reducere a oxidării. Aceste enzime sunt cunoscute sub numele de flavoproteine.

FAD este puternic legat de flavoproteină, în enzima succinat dehidrogenază; de exemplu, este atașat covalent la un reziduu de histidină.

Sursa: Edgar181

Flavoproteinele acționează în ciclul acidului citric, în lanțul de transport electronic și degradarea oxidativă a aminoacizilor și acizilor grași, funcția lor fiind de a oxida alcanii la alchene.

caracteristici

FAD este format dintr-un inel heterociclic (izoaloxacin) care îi conferă o culoare galbenă, atașat de un alcool (ribitol). Acest compus poate fi redus parțial generând un FADH radical stabil, sau total redusă producând FADH ₂ .

Când este legată covalent de enzime, este considerată o grupare protetică, adică formează o parte non-aminoacidă a proteinei.

Flavoproteinele în forma lor oxidată prezintă benzi de absorbție importante în zona spectrului vizibil, oferindu-le o colorație intensă, de la galben la roșu și verde.

Atunci când aceste enzime sunt reduse, acestea suferă o decolorare, din cauza schimbării spectrului de absorbție. Această caracteristică este utilizată pentru a studia activitatea acestor enzime.

Plantele și unele microorganisme capabile să sintetizeze flavine, dar la animalele superioare (cum ar fi omul), nu este posibilă sinteza inelului de izoaloxacină, astfel că acești compuși sunt dobândiți prin dietă, cum ar fi vitamina B ₂ .

În FAD, transferul simultan al doi electroni sau transferuri secvențiale ale fiecărui electron poate fi generat pentru a produce forma redusă FADH ₂ .

Biosinteza FAD

După cum am menționat mai sus, inelul care alcătuiește coenzima FAD nu poate fi sintetizat de animale, astfel încât pentru a obține respectiva coenzimă este necesar un precursor obținut din dietă, care este în general o vitamină. Aceste vitamine sunt sintetizate doar de microorganisme și plante.

FAD este generată de vitamina B ₂ (riboflavina) prin două reacții. În riboflavină, un lanț lateral ribityl este fosforilat la grupa -OH a carbonului C5 de către enzima flavokinaza.

În această etapă, se generează mononucleotida flavină (FMN) care, în ciuda numelui său, nu este un nucleotid adevărat, deoarece lanțul ribityl nu este un adevărat zahăr.

După formarea FMN și printr-o grupare pirofosfat (PPi), cuplarea cu un AMP are loc prin acțiunea enzimei FAD pirofosforilaza, producând în final coenzima FAD. Enzimele flavokinaza și pirofosforilaza se găsesc în natură din abundență.

Importanţă

Deși multe enzime își pot îndeplini singure funcțiile catalitice, există unele care necesită o componentă externă care le conferă funcțiile chimice care le lipsesc în lanțurile polipeptidice.

Componentele externe sunt așa-numiții cofactori, care pot fi ioni metalici și compuși organici, caz în care sunt cunoscuți sub denumirea de coenzime, cum este cazul FAD.

Situsul catalitic al complexului enzimă-coenzimă se numește holoenzimă, iar enzima este cunoscută sub numele de apoenzimă atunci când îi lipsește cofactorul, stare în care rămâne inactiv catalitic.

Activitatea catalitică a diferitelor enzime (dependente de flavin) trebuie să fie legată de FAD pentru a-și desfășura activitatea catalitică. În ele, FAD acționează ca un transportor intermediar de electroni și atomi de hidrogen produși în conversia substraturilor în produse.

Există diverse reacții care depind de flavine, cum ar fi oxidarea legăturilor de carbon în cazul transformării acizilor grași saturați în nesaturați sau oxidarea succinatului la fumarat.

Dehidrogenaze și oxidase dependente de flavin

Enzimele dependente de flavin conțin un FAD ferm atașat ca grup protetic. Zonele acestei coenzime care sunt implicate în redox-ul diferitelor reacții pot fi reduse reversibil, adică molecula se poate schimba reversibil la stările FAD, FADH și FADH ₂ .

Cele mai importante flavoproteine ​​sunt dehidrogenazele legate de transportul și respirația electronilor și se găsesc în mitocondrii sau în membranele sale.

Unele enzime dependente de flavin sunt succinat dehidrogenază, care acționează în ciclul acidului citric, precum și acil-CoA-dehidrogenază, care intervine în prima etapă de deshidrogenare în oxidarea acizilor grași.

Flavoproteinele care sunt dehidrogenaze au o probabilitate redusă ca FAD-ul redus (FADH ₂ ) să fie reoxidat de oxigen molecular. Pe de altă parte, în flavoprotein oxidasele, FADH ₂ tinde ușor să fie reoxidat, producând peroxid de hidrogen.

În unele celule de mamifer există o flavoproteină numită reductază NADPH-citocromul P450, care conține atât FAD, cât și FMN (mononucleotidă flavină).

Această flavoproteină este o enzimă membranară încorporată în membrana exterioară a reticulului endoplasmatic. FAD legat de această enzimă este acceptorul de electroni pentru NADPH în timpul oxigenării substratului.

FAD în căile metabolice

Succinatul dehidrogenazei este o flavoproteină a membranei situată în membrana mitocondrială internă a celulelor, care conține FAD legat covalent. În ciclul acidului citric, acesta este responsabil de oxidarea unei legături saturate în centrul moleculei de succinat, transformând legătura respectivă într-una dublă, pentru a produce fumarat.

FAD coenzima este receptorul electronilor care provin din oxidarea acestei legături, reducându - l la ei FADH ₂ de stat . Acești electroni sunt transferați ulterior pe lanțul de transport electronic.

Complexul II al lanțului de transport de electroni conține succop dehidrogena succinat flavoproteină. Funcția acestui complex este de a trece electronii de la succinat la coenzima Q. FADH ₂ este oxidat la FAD, transferând astfel electronii.

Flavoproteina acil-CoA-dehidrogenază catalizează formarea unei legături duble trans pentru a forma trans-enoil CoA pe calea metabolică a β-oxidării acidului gras. Această reacție este chimică aceeași cu cea realizată de succinat dehidrogenază în ciclul acidului citric, coenzima FAD fiind receptorul pentru produsul H al dehidrogenării.

Referințe

1. Devlin, TM (1992). Manual de biochimie: cu corelații clinice. John Wiley & Sons, Inc.
2. Garrett, RH și Grisham, CM (2008). Biochimie. Ed. Thomson Brooks / Cole.
3. Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Principii de biochimie Lehninger ediția a IV-a. Ed Omega. Barcelona.
4. Rawn, JD (1989). Biochimie (nr. 577.1 RAW). Ed. Interamericana-McGraw-Hill
5. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biochimie. Editura Medicală Panamericană.