FLAVIN ADENINE DINUCLEOTIDE (FAD): CIRI, BIOSINTESIS - BIOLOGI - 2026

The FAD (cat kuning dinucleotide adenina) adalah molekul organik, koenzim dalam beberapa enzim pelbagai laluan metabolik. Seperti sebatian flavin-nukleotida lain, ia berfungsi sebagai kumpulan prostetik enzim pengurangan oksidasi. Enzim ini dikenali sebagai flavoprotein.

FAD sangat terikat dengan flavoprotein, dalam enzim suksinat dehidrogenase; sebagai contoh, ia dilampirkan secara kovalen pada residu histidin.

Sumber: Edgar181

Flavoprotein bertindak dalam kitaran asid sitrik, dalam rantai pengangkutan elektronik dan penurunan oksidatif asid amino dan asid lemak, yang berfungsi untuk mengoksidakan alkana kepada alkena.

ciri

FAD terdiri daripada cincin heterosiklik (isoaloxacin) yang memberikan warna kuning, melekat pada alkohol (ribitol). Sebatian ini dapat dikurangkan secara separa menghasilkan FADH radikal stabil, atau menghasilkan FADH _{2 sepenuhnya} .

Apabila terikat secara kovalen kepada enzim maka ia dianggap sebagai kumpulan prostetik, iaitu, ia membentuk bahagian asid amino bukan protein.

Flavoprotein dalam bentuk teroksidasi mereka mempunyai jalur penyerapan penting di kawasan spektrum yang dapat dilihat, memberikan warna yang kuat dari kuning hingga merah dan hijau.

Apabila enzim ini dikurangkan, mereka mengalami perubahan warna, kerana perubahan dalam spektrum penyerapan. Ciri ini digunakan untuk mengkaji aktiviti enzim ini.

Tumbuhan dan beberapa mikroorganisma mampu mensintesis flavin, tetapi pada haiwan yang lebih tinggi (seperti manusia), sintesis cincin isoaloxacin tidak mungkin dilakukan, jadi sebatian ini diperoleh melalui diet, seperti vitamin B ₂ .

Dalam FAD, pemindahan serentak dua elektron, atau pemindahan berurutan setiap elektron, dapat dihasilkan untuk menghasilkan bentuk FADH _{2 yang} dikurangkan .

Biosintesis FAD

Seperti yang disebutkan di atas, cincin yang membentuk koenzim FAD tidak dapat disintesis oleh binatang, sehingga untuk mendapatkan koenzim tersebut prekursor yang diperoleh dari diet diperlukan, yang umumnya merupakan vitamin. Vitamin ini hanya disintesis oleh mikroorganisma dan tumbuhan.

FAD dihasilkan dari vitamin B ₂ (riboflavin) melalui dua tindak balas. Dalam riboflavin, rantai sisi ribityl difosforilasi pada kumpulan -OH karbon C5 oleh enzim flavokinase.

Dalam langkah ini, flavon mononucleotide (FMN) dihasilkan yang, walaupun namanya, bukan nukleotida sebenar, kerana rantai ribityl bukan gula sebenar.

Selepas pembentukan FMN dan melalui kumpulan pirofosfat (PPi), gandingan dengan AMP berlaku melalui tindakan enzim FAD pirofosforilase, akhirnya menghasilkan koenzim FAD. Enzim flavokinase dan pyrophosphorylase banyak terdapat di alam semula jadi.

Kepentingan

Walaupun banyak enzim dapat menjalankan fungsi pemangkinnya sendiri, ada beberapa yang memerlukan komponen luaran yang memberi mereka fungsi kimia yang kekurangannya dalam rantai polipeptida mereka.

Komponen luaran adalah kofaktor yang disebut, yang boleh menjadi ion logam dan sebatian organik, dalam hal ini ia dikenali sebagai koenzim, seperti halnya FAD.

Tapak pemangkin kompleks enzim-koenzim disebut holoenzim, dan enzim ini dikenali sebagai apoenzim ketika kekurangan kofaktornya, suatu keadaan di mana ia tetap tidak aktif secara katalitik.

Aktiviti pemangkin pelbagai enzim (bergantung pada flavin) perlu terikat kepada FAD untuk menjalankan aktiviti pemangkinnya. Di dalamnya, FAD bertindak sebagai pengangkut antara elektron dan atom hidrogen yang dihasilkan dalam penukaran substrat menjadi produk.

Terdapat pelbagai tindak balas yang bergantung pada flavin, seperti pengoksidaan ikatan karbon sekiranya berlaku transformasi asid lemak tak jenuh menjadi tak jenuh, atau pengoksidaan suksinat menjadi fumarat.

Dehidrogenase dan oksidase yang bergantung kepada Flavin

Enzim yang bergantung kepada flavin mengandungi FAD yang terikat dengan kuat sebagai kumpulan prostetik. Kawasan koenzim ini yang terlibat dalam redoks pelbagai tindak balas dapat dikurangkan secara terbalik, iaitu molekul dapat berubah secara terbalik ke keadaan FAD, FADH dan FADH ₂ .

Flavoprotein yang paling penting adalah dehidrogenase yang berkaitan dengan pengangkutan dan pernafasan elektron, dan terdapat di mitokondria atau membrannya.

Beberapa enzim yang bergantung pada flavin adalah suksinat dehidrogenase, yang bertindak dalam kitaran asid sitrik, serta acyl-CoA-dehydrogenase, yang mengganggu tahap dehidrogenasi pertama dalam pengoksidaan asid lemak.

Flavoprotein yang dehidrogenase mempunyai kebarangkalian rendah bahawa penurunan FAD (FADH ₂ ) dapat dioksidasi oleh oksigen molekul. Sebaliknya, dalam oksidase flavoprotein, FADH ₂ cenderung mudah teroksidasi, menghasilkan hidrogen peroksida.

Di beberapa sel mamalia terdapat flavoprotein yang disebut NADPH-sitokrom P450 reduktase, yang mengandung FAD dan FMN (flavon mononucleotide).

Flavoprotein ini adalah enzim membran yang tertanam di membran luar retikulum endoplasma. FAD yang terikat dengan enzim ini adalah akseptor elektron untuk NADPH semasa pengoksigenan substrat.

FAD dalam laluan metabolik

Succinate dehydrogenase adalah flavoprotein membran yang terletak di membran sel mitokondria dalam, yang mengandung FAD terikat kovalen. Dalam kitaran asid sitrik, ini bertanggungjawab untuk mengoksidasi ikatan tepu di tengah molekul suksinat, mengubah ikatan tersebut menjadi satu ganda, untuk menghasilkan fumarat.

Koenzim FAD adalah reseptor elektron yang berasal dari pengoksidaan ikatan ini, mengurangkannya ke keadaan FADH ₂ . Elektron-elektron ini kemudiannya dipindahkan ke rantai pengangkutan elektronik.

Kompleks II rantai pengangkutan elektron mengandungi dehidrogenase flavoprotein succinate. Fungsi kompleks ini adalah untuk mengalirkan elektron dari suksinat ke koenzim Q. FADH ₂ dioksidakan ke FAD, sehingga memindahkan elektron.

Flavoprotein acyl-CoA-dehydrogenase menjadi pemangkin pembentukan ikatan trans ganda untuk membentuk trans-enoyl CoA dalam jalur metabolik asid lemak β-oksidasi. Tindak balas ini secara kimia sama seperti yang dilakukan oleh dehidrogenase suksinat dalam kitaran asid sitrik, dengan koenzim FAD menjadi reseptor untuk produk H dehidrogenasi.

Rujukan

1. Devlin, TM (1992). Buku teks biokimia: dengan korelasi klinikal. John Wiley & Sons, Inc.
2. Garrett, RH, & Grisham, CM (2008). Biokimia. Ed. Thomson Brooks / Cole.
3. Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Lehninger Principles of Biochemistry edisi ke-4. Ed Omega. Barcelona.
4. Rawn, JD (1989). Biokimia (No. 577.1 RAW). Ed. Interamericana-McGraw-Hill
5. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biokimia. Panamerican Medical Ed.