Lecitinje důležitá biologicky aktivní molekula, která má v lidském těle mnoho základních fyziologických funkcí, jako je hlavní složka buněčných membrán, neurotransmitery a metabolismus lipidů v játrech, takže je velmi smysluplné porozumět její syntéze. V tomto článku budou představeny všechny cesty syntézy lecitinu z následujících aspektů: cesta syntézy fosfatidylcholinu, cesta syntézy lecitinu, cesta syntézy fosfolipidů a cesta syntézy glycerolfosfátu mastných kyselin.
1. Cesta syntézy fosfatidylcholinu:
Lecitin, také známý jako lecitin, je důležitá fosfolipidová látka široce přítomná v živočišných a rostlinných organismech. V organismech hraje lecitin řadu důležitých fyziologických funkcí, včetně struktury buněčné membrány, neurotransmise, metabolismu cholesterolu atd.
Fosfatidylcholin je jednou z nejdůležitějších složek lecitinu, který je v lidském těle poměrně hojný. Biosyntéza fosfatidylcholinu je obecně dokončena reakcí přenosu methylu a její podrobná cesta je následující:
1.1. Fosfatidylacyldiacylglycerol (PA) vytvořený z mastných kyselin a glycerolu je fosforylován CDP-acylcholinem (CDP-cholin) za vzniku fosforylcholinu (PtdCho).
1.2. Současně je methylace zajišťována SAM (S-adenosylmethionin) k methylaci methionylcholinu (GPC) na tuk-2-fosfoadenosylcholin (PC).
1.3. PtdCho a PC generují fosfatidylinositolcholin (PI-Cho) výměnnou reakcí katalyzovanou tukovou -1-fosfoinositid transferázou.
1.4. PI-Cho je poté přeměněn na fosfo-inositolcholin (IP-Cho) defosforylací.
Výše uvedené je cesta totální syntézy fosfatidylcholinu, ve které jsou prvním a druhým krokem fosforylcholinová dráha (Kennedyho dráha), která se vyskytuje hlavně v endoplazmatickém retikulu a Golgiho tělísku; třetím a čtvrtým krokem je inositol fosfolipidová dráha, hlavně v cytoplazmě a v eozinofilních tělíscích. Syntéza fosfatidylcholinu vyžaduje účast různých enzymů a koenzymů, jako je CDP acyláza, SAM adenyláza, fosfatidylinositoláza a defosfatáza.
2. Cesta syntézy lecitinu:
Lecitin je důležitý biologický lipid, který se široce vyskytuje v organismech a má důležité funkce při udržování struktury a funkce buněčné membrány, neurotransmise a metabolismu lipidů. Mezi jeho hlavní složky patří fosforylcholin, fosforylacetylcholin a fosforylkreatin, z nichž nejvyšší obsah má fosforylcholin, který tvoří více než polovinu celkového množství lecitinu. Proces syntézy lecitinu zahrnuje více metabolických drah a synergii různých enzymů, které se liší v různých typech buněk a různých tkáních. Hlavní cesta syntézy lecitinu bude diskutována níže.
2.1. Glycerofosfátová dráha (GPAT dráha):
Glycerofosfátová dráha je počátečním krokem syntézy lecitinu a její proces zahrnuje především následující kroky: glyceroltrifosfát (G3P) se spojí s mastnými kyselinami za vzniku acylglycerofosfátu (LPA) a LPA dále generuje kyselinu fosfatidovou (PA) prostřednictvím dekarboxylační reakce, Redukce PA produkuje CDP-acylglycerol (CDP-DAG) a CDP-DAG a cholin, ethanolamin a další substráty dále syntetizují lecitin prostřednictvím inositol fosfolipidové dráhy. Enzym GPAT je enzym určující rychlost glycerolfosfátové dráhy a jeho katalýzou je acylace glyceroltrifosfátu a mastné kyseliny za vzniku LPA. Dodávka substrátů, jako je cholin, musí být provedena jednou ze dvou cest "inositol fosfatidylace" a "ornithinové fosfatidylace".
2.2. Inositol fosfolipidová dráha:
Inositol fosfolipidová dráha je jednou z důležitých syntézních drah lecitinu a její dráha souvisí s buněčnou membránovou difosfátmanitolovou dráhou. Syntéza inositol fosfolipidů zahrnuje především následující dva kroky: fosfatidylační reakci cholinu nebo inositol fosfátu s acylglycerol fosfátem za vzniku fosfoglycerolcholinu (PGC) nebo fosfoglycerol inositolu (PGI), a poté prostřednictvím inositolu, fosfoglycerol transferázy (PIT) a fosfoglycerol transferázy (PGT ) přenést fosfoglycerol cholin nebo fosfoglycerol inositol do molekuly CDP-DAG za vzniku kompletní molekuly lecitinu. Fosforylcholin syntetizovaný inositol fosfolipidovou cestou tvoří asi 20 procent z celkového množství lecitinu.
2.3. Ornitin fosfolipidová dráha:
Ornitin fosfolipidová dráha je hlavní cestou pro syntézu ornithin fosfolipidů. Tato cesta se opírá o hydrolýzu ornithinu v buňce na amoniak a katalýzu oxidu uhličitého za vzniku kyseliny pyrohroznové a kyseliny šťavelové a poté reakci přenosu acylu kyseliny šťavelové a acylglycerolfosfátu za získání fosfoglycerylkyseliny šťavelové (PGS). Následně PGS přenese fosforovou skupinu na molekulu CDP-DAG prostřednictvím dvou enzymaticky katalyzovaných reakcí (PSD a PSS), čímž se vytvoří kompletní molekula lecitinu. Fosforylcholin syntetizovaný ornitin fosfolipidovou cestou tvoří asi 10 procent z celkového množství lecitinu.
3. Cesta syntézy fosfolipidů:
Lecitin (fosfolipid) je velmi rozšířený fosfolipid, jeho hlavními složkami jsou fosfoglyceridy a cholin a může být široce používán v potravinářství, medicíně, pesticidech a dalších oblastech. Existuje mnoho metod přípravy lecitinu, nejčastěji používané jsou chemické metody a biologické metody.
Konkrétní postup je následující:
1. Cafestol a aminokyseliny:
V průmyslovém fermentoru se přidá buněčný substrát cafestol a aminokyselina a po fermentační reakci se vytvoří fermentační kapalina obsahující cafestol a aminokyselinu.
2. Fosforylace:
Přidejte vhodné množství kyseliny fosforečné do fermentačního bujónu a použijte fosforylázu k přidání kyseliny fosforečné ke glycerolu za vzniku glycerofosfátu. Mezi nimi je funkcí fosforylázy přidat kyselinu fosforečnou do cafestolu a aminokyselin.
3. Vytvořte ethanolamin mastné kyseliny:
Glycerofosfát a ethanolamin mastné kyseliny reagují acylázou za vzniku lecitinu. Mezi nimi je funkcí acylázy kombinovat mastnou kyselinu s fosfoglyceridem nebo alkoholaminem za vzniku lecitinu.
4. Technologie imobilizace enzymů:
Tato technologie umožňuje produkci velkého množství enzymů, které lze znovu použít, čímž je proces výroby lecitinu nákladově efektivnější. Enzym je imobilizován na kaolinu, aby přenesl skupiny mastných kyselin na ethanolamin za vzniku lecitinu, který má dobrou znovupoužitelnost.
Fosfolipid je jednou z nejdůležitějších složek lecitinu a jeho syntéza zahrnuje různé substráty. Kyselina fosforečná (pentosafosfátová cesta) je substrát 1-hydroxyglycerové kyseliny produkovaný metabolismem cukrů; substrát kyseliny fosfatidové se vyrábí okyselením; CDP-cholin lze získat methylační reakcí; Vznikají substráty pyruvát a methylvalonát; aminokyseliny lysin a leucin lze získat dekarboxylací; substráty draslík a methionin mohou být použity jako reakční substráty, které katalyzují reakci dva v jednom CDP cholin fosfátu.
4. Cesta syntézy glycerolfosfátu mastné kyseliny:
Cesta syntézy glycerolfosfátu mastných kyselin je další cestou biosyntézy lecitinu, ve které není žádný cholin, jeho hlavními substráty jsou mastné kyseliny a tartrát a triglycerid lze získat katalýzou acylinarkosylsyntázy. Následně se působením triglyceridacyltransferázy vytvoří fosfátová vazba mezi 2-hydroxyglycerolem a tartarátem za vzniku molekulární struktury glycerolfosfátu mastné kyseliny, který je prekurzorem lecitinu.
Stručně řečeno, syntetické cesty lecitinu zahrnují syntetickou cestu fosfatidylcholinu, syntetickou cestu lecitinu, syntetickou cestu fosfolipidů a syntetickou cestu glycerolfosfátu mastných kyselin. Mezi nimi jsou cesta syntézy fosfatidylcholinu a cesta syntézy lecitinu navzájem podobné a obě reagují přes meziprodukt CDP-chloroctová kyselina; cesta syntézy fosfolipidů využívá více substrátů, včetně substrátů produkovaných metabolismem cukrů a oxidačními cestami. Substráty a substráty vyrobené dekarboxylačními reakcemi; hlavní funkcí dráhy syntézy glycerolfosfátu mastných kyselin je vytvoření prekurzorové molekulární struktury lecitinu.