FAD (flavin adenin dinukleotida) adalah molekul organik, koenzim dalam beberapa enzim dari berbagai jalur metabolik. Seperti senyawa flavin-nukleotida lainnya, ia bertindak sebagai kelompok prostetik dari enzim reduksi oksida. Enzim ini dikenal sebagai flavoprotein.
FAD terikat kuat dengan flavoprotein, dalam enzim suksinat dehidrogenase; misalnya, itu terikat secara kovalen pada residu histidin.
Sumber: Edgar181 [Domain publik]
Flavoprotein bertindak dalam siklus asam sitrat, dalam rantai transpor elektronik dan degradasi oksidatif asam amino dan asam lemak, fungsinya untuk mengoksidasi alkana menjadi alkena.
Indeks artikel
Karakteristik
FAD terdiri dari cincin heterosiklik (isaloxacin) yang memberikan warna kuning, terikat pada alkohol (ribitol). Senyawa ini sebagian dapat dikurangi menghasilkan FADH radikal yang stabil, atau benar-benar berkurang memproduksi FADH 2 .
Ketika terikat secara kovalen dengan enzim, ia dianggap sebagai kelompok prostetik, yaitu, ia membentuk bagian non-asam amino dari protein.
Flavoprotein dalam bentuk teroksidasinya menghadirkan pita serapan penting di area spektrum yang terlihat, memberi mereka warna intens yang berkisar dari kuning hingga merah dan hijau.
Ketika enzim ini direduksi, mereka mengalami perubahan warna, karena perubahan spektrum penyerapan. Karakteristik ini digunakan untuk mempelajari aktivitas enzim-enzim tersebut.
tanaman dan beberapa mikroorganisme mampu flavin mensintesis, tetapi pada hewan yang lebih tinggi (seperti manusia), itu tidak mungkin sintesis cincin isoaloxacina, sehingga senyawa ini diperoleh melalui diet, seperti vitamin B 2 .
Dalam FAD, transfer simultan dari dua elektron, atau transfer berurutan masing-masing elektron, dapat dihasilkan untuk menghasilkan bentuk tereduksi FADH 2 .
biosintesis FAD
Seperti disebutkan di atas, cincin yang membentuk koenzim FAD tidak dapat disintesis oleh hewan, sehingga untuk memperoleh koenzim tersebut diperlukan prekursor yang diperoleh dari makanan, yang umumnya berupa vitamin. Vitamin ini hanya disintesis oleh mikroorganisme dan tanaman.
FAD dihasilkan dari vitamin B 2 (riboflavin) melalui dua reaksi. Dalam riboflavin, rantai samping ribil difosforilasi pada gugus -OH dari karbon C5 oleh enzim flavokinase.
Pada langkah ini, flavin mononukleotida (FMN) dihasilkan yang, terlepas dari namanya, bukanlah nukleotida sejati, karena rantai ribil bukanlah gula asli.
Setelah pembentukan FMN dan melalui gugus pirofosfat (PPi), penggabungan dengan AMP terjadi melalui aksi enzim FAD pirofosforilase, akhirnya menghasilkan koenzim FAD. Enzim flavokinase dan pyrophosphorylase banyak ditemukan di alam.
Pentingnya
Meskipun banyak enzim dapat menjalankan fungsi katalitiknya sendiri, ada beberapa yang memerlukan komponen eksternal untuk memberi mereka fungsi kimia yang kurang dalam rantai polipeptidanya.
Komponen eksternal disebut kofaktor, yang dapat berupa ion logam dan senyawa organik , dalam hal ini disebut koenzim, seperti halnya FAD.
Situs katalitik kompleks enzim-koenzim disebut holoenzim, dan enzim dikenal sebagai apoenzim ketika tidak memiliki kofaktor, suatu keadaan di mana ia tetap tidak aktif secara katalitik.
Aktivitas katalitik berbagai enzim (tergantung flavin) perlu terikat pada FAD untuk melakukan aktivitas katalitiknya. Di dalamnya, FAD bertindak sebagai transporter perantara elektron dan atom hidrogen yang dihasilkan dalam konversi substrat menjadi produk.
Ada berbagai reaksi yang bergantung pada flavin, seperti oksidasi ikatan karbon dalam kasus transformasi asam lemak jenuh menjadi tak jenuh, atau oksidasi suksinat menjadi fumarat.
Dehidrogenase dan oksidase yang bergantung pada flavin
Enzim yang bergantung pada flavin mengandung FAD yang terikat kuat sebagai gugus prostetik. Bidang koenzim ini yang terlibat dalam oxidoreduction dari berbagai reaksi dapat reversibel dikurangi, yaitu, molekul dapat mengubah reversibel ke FAD, FADH dan FADH 2 negara .
Flavoprotein yang paling penting adalah dehidrogenase yang terkait dengan transpor elektron dan respirasi, dan ditemukan di mitokondria atau membrannya.
Beberapa enzim yang bergantung pada flavin adalah suksinat dehidrogenase, yang bekerja dalam siklus asam sitrat, serta asil-KoA-dehidrogenase, yang mengintervensi tahap dehidrogenasi pertama dalam oksidasi asam lemak.
Flavoprotein yang bersifat dehidrogenase memiliki kemungkinan rendah bahwa FAD tereduksi (FADH 2 ) dapat dioksidasi ulang oleh molekul oksigen. Di sisi lain, di flavoprotein oksidase, FADH 2 mudah cenderung reoxidized, memproduksi hidrogen peroksida.
Pada beberapa sel mamalia terdapat flavoprotein yang disebut NADPH-cytochrome P450 reductase, yang mengandung FAD dan FMN (flavin mononucleotide).
Flavoprotein ini adalah enzim membran yang tertanam di membran luar retikulum endoplasma. FAD yang terikat pada enzim ini adalah akseptor elektron untuk NADPH selama oksigenasi substrat.
FAD dalam jalur metabolisme
Suksinat dehidrogenase adalah flavoprotein membran yang terletak di membran mitokondria bagian dalam sel, mengandung FAD yang terikat secara kovalen. Dalam siklus asam sitrat, ini bertugas mengoksidasi ikatan jenuh di pusat molekul suksinat, mengubah ikatan tersebut menjadi ikatan rangkap, untuk menghasilkan fumarat.
Koenzim FAD adalah reseptor untuk elektron dari oksidasi ikatan ini, mengurangi ke FADH nya 2 negara . Elektron ini kemudian ditransfer ke rantai transpor elektronik.
Kompleks II dari rantai transpor elektron mengandung flavoprotein suksinat dehidrogenase. Fungsi kompleks ini adalah untuk melewatkan elektron dari suksinat ke koenzim Q. FADH 2 dioksidasi menjadi FAD, sehingga mentransfer elektron.
Flavoprotein asil-KoA-dehidrogenase mengkatalisis pembentukan ikatan rangkap trans untuk membentuk trans-enoil KoA dalam jalur metabolisme asam lemak -oksidasi. Reaksi ini secara kimiawi sama seperti yang dilakukan oleh suksinat dehidrogenase dalam siklus asam sitrat, dengan koenzim FAD menjadi reseptor untuk produk H dari dehidrogenasi.
Referensi
- Devlin, TM (1992). Buku teks biokimia: dengan korelasi klinis. John Wiley & Sons, Inc.
- Garrett, RH, & Grisham, CM (2008). Biokimia. Ed.Thomson Brooks/Cole.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2006). Prinsip-prinsip Biokimia Lehninger edisi ke-4 . Ed Omega. Barcelona.
- Rawn, JD (1989). Biokimia (No. 577.1 RAW). Ed.Interamericana-McGraw-Hill
- Voet, D., & Voet, JG (2006). Biokimia. Ed. Medis Panamerika.
