Axit pantothenic (Vitamin B5): Chức năng

Trao đổi chất trung gian

axit pantothenic, ở dạng coenzyme A, tham gia vào các phản ứng đa dạng trong quá trình trao đổi chất trung gian. Điều này bao gồm chuyển hóa năng lượng, carbohydrate, chất béo và axit amin. Nó được đặc trưng bởi các con đường trao đổi chất xảy ra ở các giao diện của quá trình trao đổi chất đồng hóa và dị hóa. quá trình đồng hóa - xây dựng - bao gồm tổng hợp enzym của các thành phần tế bào phân tử lớn, chẳng hạn như carbohydrates, protein và chất béo, từ nhỏ hơn phân tử với sự trợ giúp của ATP. Phản ứng dị hóa - phân hủy - được đặc trưng bởi sự phân hủy oxy hóa của chất dinh dưỡng lớn phân tử, Chẳng hạn như carbohydrates, chất béo và protein, nhỏ hơn, đơn giản hơn phân tử, chẳng hạn như hoa hồng năm cánh hoặc hình lục giác, axit béo, amino axit, carbon điôxít, và nước. Liên quan đến quá trình dị hóa là giải phóng năng lượng dưới dạng ATP. Chức năng thiết yếu của coenzyme A là chuyển các nhóm acyl. Trong quá trình này, CoA thiết lập, một mặt, kết nối với dư lượng acyl được chuyển giao và mặt khác, các kết nối quan trọng enzyme của quá trình trao đổi chất trung gian. Bằng cách này, cả nhóm acyl và enzyme được kích hoạt, cho phép chúng trải qua các phản ứng hóa học nhất định trong cơ thể với tốc độ vừa đủ. Nếu không có coenzyme A, các đối tác liên kết sẽ phản ứng mạnh hơn nhiều. Quá trình chuyển nhómcyl bằng coenzyme A diễn ra như sau. Trong bước đầu tiên, coenzyme A, liên kết lỏng lẻo với apoenzyme - phần protein của enzyme - sẽ tiếp nhận nhóm acyl từ một nhà tài trợ thích hợp, chẳng hạn như pyruvat, ankan hoặc axit béo. Liên kết giữa CoA và acyl xảy ra giữa nhóm SH (nhóm thiol) của gốc cysteamine của phân tử coenzyme A và nhóm cacboxyl (COOH) của acyl. Liên kết này được gọi là liên kết thioester. Nó rất giàu năng lượng và có tiềm năng chuyển nhóm cao. Các liên kết thioester đã biết, ví dụ, acetyl-, propionyl- và malonyl-CoA cũng như axit béo-CoA thioester.Cuối cùng, nhóm SH của coenzyme A đại diện cho nhóm phản ứng của nó, đó là lý do tại sao coenzyme A thường được viết tắt là CoA -SH.Trong bước thứ hai, coenzyme A tách ra khỏi một apoenzyme để kết nối với gốc acyl dưới dạng acyl-CoA và chuyển sang một apoenzyme khác. Trong bước cuối cùng, CoA liên kết với enzym sẽ chuyển nhóm acyl đến chất nhận thích hợp, chẳng hạn như oxaloacetat hoặc thành axit béo tổng hợp. Một số phản ứng xúc tác bởi enzym hơn cũng có thể xảy ra giữa CoA thu nhận và giải phóng nhóm acyl. Ví dụ, cấu trúc của nhóm acyl có thể bị thay đổi trong quá trình liên kết với coenzyme A-ví dụ, sự chuyển đổi enzym của axit propionic thành succinat.

Leucin, arginine, methionine và lysine.

Sự phân hủy enzym của:

isoleucine, leucine và tryptophan thành acetyl-CoA.
Valine thành metylmalonyl-CoA
Isoleucine thành propionyl-CoA
Phenylalanin, tyrosine, lysine và tryptophan thành acetoacetyl-CoA
Leucine thành 3-hydroxy-3-metylglutaryl-CoA

Axit pantothenic tiếp tục đóng một vai trò trung tâm trong

Sửa đổi di động protein. Tương ứng, phản ứng acyl và acetyl hóa có thể ảnh hưởng mạnh mẽ đến hoạt động, cấu trúc và nội địa hóa của protein. Sự biến đổi phổ biến nhất là sự chuyển nhóm acetyl bởi CoA đến đầu tận cùng N của chuỗi peptit, thường là methionine, alanin hoặc serine. Như một chức năng khả dĩ của quá trình acetyl hóa này, việc bảo vệ các protein tế bào chống lại sự phân hủy protein đang được thảo luận. acetylcholine, axit pantothenic là điều cần thiết cho sự hình thành của taurine và axit 2-aminoethanesulfonic, tương ứng. Taurine là một sản phẩm cuối cùng ổn định trong quá trình trao đổi chất của lưu huỳnh-còn lại amino axit cystein và methionine. Hợp chất giống axit amin một mặt hoạt động như một dẫn truyền thần kinh (chất truyền tin) và mặt khác dùng để ổn định chất lỏng cân bằng trong các ô. Ngoài ra, taurine tham gia vào việc duy trì hệ thống miễn dịch và ngăn ngừa viêm nhiễm.

Axetyl coenzim A

Đối với chuyển hóa trung gian, ý nghĩa nhất ester của coenzyme A được kích hoạt A-xít a-xê-tíc, acetyl-CoA. Nó là sản phẩm cuối cùng của quá trình chuyển hóa carbohydrate, chất béo và axit amin hoặc protein dị hóa. Acetyl-CoA hình thành từ carbohydrates, chất béo và protein có thể được đưa vào chu trình citrate bằng cách chuyển nhóm acetyl thành oxaloacetate bởi tổng hợp citrate phụ thuộc CoA để tạo thành citrate, nơi nó có thể bị phân hủy hoàn toàn thành carbon điôxít và nước để mang lại năng lượng dưới dạng ATP. Dẫn xuất CoA chính trong chu trình citrate là axit succinic hoạt hóa, succinyl-CoA. Nó được hình thành từ alpha-ketoglutarate là kết quả của phản ứng khử carboxyl bởi alpha-ketoglutarate dehydrogenase phụ thuộc CoA. Bằng tác động của một enzym phụ thuộc CoA khác, phản ứng của succinyl-CoA với glycine dẫn đến sự hình thành axit delta-aminolevulinic. Sau này là tiền chất của vòng corrin trong vitamin B12 và vòng porphyrin trong các cytochromes cũng như các protein heme, chẳng hạn như huyết cầu tố. Trong axit pantothenic sự thiếu hụt, thiếu máu (thiếu máu) xảy ra trong các thí nghiệm trên động vật do thiếu huyết cầu tốNgoài các quá trình trao đổi chất dị hóa, acetyl-CoA tham gia vào các quá trình tổng hợp sau:

Axit béo, chất béo trung tínhvà Phospholipid.
Cơ thể xeton - acetoacetate, axetone và axit beta-hydroxybutyric.
Steroid, chẳng hạn như cholesterol, axit mật, ergosterol - tiền chất của ergocalciferol và vitamin D2, tương ứng, tuyến thượng thận và giới tính kích thích tố.
Tất cả các thành phần bao gồm các đơn vị isoprenoid, chẳng hạn như ubiquinone và coenzyme Q, với chuỗi bên isoprenoid ưa béo - axit mevalonic là tiền chất isoprenoid và được hình thành bằng cách ngưng tụ ba phân tử acetyl-CoA.
Heme - một phức hợp porphyrin chứa sắt được tìm thấy như một nhóm giả trong các protein được gọi là cytochromes; các hemoprotein có nguồn gốc chính bao gồm hemoglobin (huyết sắc tố), myoglobin và các tế bào sắc tố của chuỗi hô hấp ty thể và các hệ thống phân hủy thuốc - P450
Acetylcholine, một trong những chất dẫn truyền thần kinh quan trọng nhất trong não - ví dụ, nó làm trung gian cho việc truyền kích thích giữa thần kinh và cơ tại nội mô thần kinh cơ và truyền từ tế bào thần kinh thứ nhất đến tế bào thứ hai của hai tế bào thần kinh nối tiếp nhau trong cơ hệ thần kinh, tức là, ở cả hệ thần kinh giao cảm và phó giao cảm
Hình thành đường của các thành phần quan trọng của glycoprotein và glycolipid, chẳng hạn như N-acetylglucosamine, N-acetylgalactosamine và axit N-acetylneuroamic - glycoprotein đóng vai trò là thành phần cấu trúc của màng tế bào, của chất nhầy (chất nhầy) của các màng nhầy khác nhau, của các kích thích tố như thyrotropin, các globulin miễn dịch và interferon, và tương tác tế bào thông qua các protein màng; glycolipid cũng tham gia vào việc xây dựng màng tế bào

Hơn nữa, acetyl-CoA phản ứng với thuốc, Chẳng hạn như sulfonamit, phải được acetyl hóa để bài tiết của chúng trong gan. Do đó, acetyl-CoA góp phần vào cai nghiện of thuốcQuá trình oxy hóa peptit kích thích tố trong quá trình phân cắt của chúng khỏi tiền chất polypeptit ảnh hưởng đến hoạt động của chúng theo những cách khác nhau. Ví dụ, epinephrine bị ức chế hoạt động của nó do kết quả của việc chuyển nhóm acetyl đến đầu tận cùng N của chuỗi peptit, trong khi hormone kích thích melanocyte-MHS được kích hoạt bằng cách acetyl hóa. chuyển hóa liên quan đến sự hình thành và phân hủy acetyl-CoA:

Pyruvate dehydrogenase - sau quá trình đường phân (glucose sự phân hủy), phức hợp enzyme này dẫn đến quá trình khử carboxyl oxy hóa của pyruvate thành acetyl-CoA.
Acetyl-CoA carboxylase - chuyển đổi acetyl-CoA thành malonyl-CoA để tổng hợp axit béo.
Acyl-CoA dehydrogenase, t-enol-CoA hydratase, beta-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase, thiolase - sự phân giải của các axit béo bão hòa trong khuôn khổ quá trình oxy hóa beta thành acetyl-CoA; trong quá trình oxy hóa beta, hai nguyên tử cacbon luôn được tách ra khỏi axit béo liên tiếp ở dạng acetyl-CoA - ví dụ, sự phân hủy axit palmitic bão hòa - C16: 0 - tám phân tử acetyl-CoA được hình thành
Thioloase, 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase - HMG reductase - enzyme cũ dẫn đến chuyển đổi acetyl-CoA thành 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA, tiếp tục có thể phản ứng để tạo thành thể xeton; HMG reductase làm giảm HMG-CoA thành mevalonate để tổng hợp steroid thuộc chất béo, Chẳng hạn như cholesterol.

Acyl coenzym A

Acyl-CoA là tên gọi của dư lượng axit béo hoạt hóa. axit tương đối trơ, trước tiên chúng phải được kích hoạt bởi CoA trước khi chúng có thể trải qua các phản ứng. Enzyme quan trọng để kích hoạt là acyl-CoA synthetase, còn được gọi là thiokinase, là một enzyme phụ thuộc vào CoA. Thiokinase dẫn đến sự hình thành acyl adenylate bằng cách bổ sung ATP vào nhóm cacboxyl của axit béo với sự phân cắt của hai phốt phát dư lượng từ ATP. Trong quá trình này, adenosine triphosphat chuyển thành adenosine monophosphat - AMP. Sau đó, AMP được phân tách khỏi acyl adenylat và năng lượng được giải phóng trong quá trình này được sử dụng để este hóa gốc acyl với coenzyme A. Bước này cũng được xúc tác bởi thiokinase. axit có khả năng xảy ra các phản ứng, chẳng hạn như quá trình oxy hóa beta, chỉ ở dạng hợp chất giàu năng lượng với CoA. Đối với quá trình oxy hóa beta - sự phân hủy chất béo bão hòa axit - acyl-CoA phải được vận chuyển vào chất nền ty thể. Các axit béo chuỗi dài chỉ có thể vượt qua màng trong ty thể với sự trợ giúp của phân tử vận chuyển L-carnitine. CoA chuyển nhóm acyl thành carnitine, nhóm này vận chuyển dư lượng axit béo vào chất nền ty thể. Ở đó, nhóm acyl được liên kết bởi coenzyme A, do đó acyl-CoA lại xuất hiện. Trong chất nền ty thể, quá trình oxy hóa beta thực sự bắt đầu. Nó xảy ra từng bước trong một chuỗi lặp lại của bốn phản ứng riêng lẻ. Các sản phẩm của một trình tự đơn của bốn phản ứng riêng lẻ bao gồm một phân tử axit béo là hai carbon các nguyên tử ngắn hơn ở dạng acyl-CoA và dư lượng axetyl liên kết với coenzyme A, bao gồm hai nguyên tử C của axit béo đã bị tách ra. Axit béo, có hai nguyên tử C nhỏ hơn, được trả về bước đầu tiên của quá trình oxy hóa beta và trải qua một quá trình rút ngắn mới. Trình tự phản ứng này được lặp lại cho đến khi còn lại hai phân tử acetyl-CoA ở cuối. Chúng có thể đi vào chu trình xitrat để phân hủy thêm hoặc được sử dụng để tổng hợp các thể xeton hoặc axit béo. Ngoài việc chuyển nhóm acetyl, việc chuyển các gốc acyl bằng coenzyme A cũng rất quan trọng. Các axit myristic axit béo C14 bão hòa thường xuyên xảy ra, với phần dư acyl được liên kết với phần dư glycine ở đầu N của một protein, chẳng hạn như cytochrome reductase và protein kinase. CoA cũng chuyển acyl từ axit palmitic axit béo C16 thành serine hoặc cystein dư lượng protein, chẳng hạn như ủi chuyển giao thụ thể, insulin thụ thể, và glycoprotein màng của tế bào của hệ thống miễn dịchCó lẽ, những acyl hóa này giúp cho protein liên kết với các màng sinh học. Hơn nữa, người ta đã thảo luận rằng sự chuyển nhóm acyl ảnh hưởng đến khả năng của protein trong việc tham gia vào các bước điều hòa của quá trình truyền tín hiệu.

4́-Phosphopantetheine như một coenzyme của tổng hợp axit béo

Ngoài tầm quan trọng của nó như là một khối xây dựng của coenzyme A, axit pantothenic ở dạng phosphopantetheine có một chức năng quan trọng như một nhóm giả của protein mang acyl (ACP) của tổng hợp axit béo. Tổng hợp axit béo đại diện cho một loại protein đa chức năng được chia thành các phần không gian khác nhau bằng cách gấp lại. Mỗi phần này sở hữu một trong tổng số bảy hoạt động của enzym. Một trong những phần này bao gồm protein mang acyl, chứa nhóm SH ngoại vi được hình thành bởi cặn cysteinyl và nhóm SH trung tâm. 4́-Phosphopantetheine tạo thành nhóm SH trung tâm bằng cách liên kết cộng hóa trị với phốt phát nhóm thành phần dư serine của ACP. Quá trình sinh tổng hợp các axit béo bão hòa tiến hành theo một trình tự tuần hoàn có trật tự, với axit béo được tổng hợp lần lượt được cung cấp cho các phần enzyme riêng lẻ của tổng hợp axit béo. Trong quá trình tổng hợp, nhóm SH tận cùng của 4́-phosphopantetheine có vai trò là chất nhận cho dư lượng malonyl được hấp thụ trong mỗi lần xử lý. Ngoài ra, nó còn đóng vai trò là chất mang axit béo đang phát triển.Coenzyme A cũng tham gia vào quá trình hình thành các axit béo và sự kết hợp của chúng vào, ví dụ, sphingolipid hoặc Phospholipid [4, 10. Sphingolipids là các khối xây dựng myelin (vỏ myelin của một tế bào thần kinh, tức là, tế bào thần kinh) và do đó rất quan trọng đối với việc truyền tín hiệu thần kinh. Phospholipids thuộc họ lipid màng và tạo thành thành phần chính của lớp kép lipid của màng sinh học.Để bắt đầu quá trình sinh tổng hợp axit béo, CoA chuyển nhóm acetyl thành nhóm SH của enzym cũng như phần dư malonyl đến liên kết với enzym 4́- phosphopantetheine của tổng hợp axit béo. Sự phản ứng xảy ra giữa các gốc acetyl và malonyl, dẫn đến sự hình thành của beta-ketoacylthioester với loại bỏ of cạc-bon đi-ô-xít. Giảm, loại bỏ of nướcvà một quá trình khử khác tạo ra acylthioester bão hòa.Với mỗi chu kỳ tuần hoàn, chuỗi axit béo được kéo dài bởi hai nguyên tử cacbon. Để tổng hợp một mol axit béo C16 hoặc C18, cần một mol acetyl-CoA ở dạng khởi động và bảy hoặc tám mol malonyl-CoA với tư cách là nhà cung cấp các đơn vị C2 bổ sung.