Λεκιθίνηείναι ένα σημαντικό βιολογικά ενεργό μόριο που έχει πολλές βασικές φυσιολογικές λειτουργίες στο ανθρώπινο σώμα, όπως το κύριο συστατικό των κυτταρικών μεμβρανών, οι νευροδιαβιβαστές και ο μεταβολισμός των λιπιδίων στο ήπαρ, επομένως είναι πολύ σημαντικό να κατανοήσουμε τη σύνθεσή του. Σε αυτό το άρθρο, όλες οι οδοί σύνθεσης της Λεκιθίνης θα εισαχθούν από τις ακόλουθες πτυχές: μονοπάτι σύνθεσης φωσφατιδυλοχολίνης, μονοπάτι σύνθεσης λεκιθίνης, μονοπάτι σύνθεσης φωσφολιπιδίων και μονοπάτι σύνθεσης φωσφορικής γλυκερίνης λιπαρού οξέος.
1. Οδός σύνθεσης φωσφατιδυλοχολίνης:
Η λεκιθίνη, επίσης γνωστή ως λεκιθίνη, είναι μια σημαντική φωσφολιπιδική ουσία που υπάρχει ευρέως σε ζωικούς και φυτικούς οργανισμούς. Στους οργανισμούς, η λεκιθίνη παίζει μια ποικιλία σημαντικών φυσιολογικών λειτουργιών, συμπεριλαμβανομένης της δομής της κυτταρικής μεμβράνης, της νευροδιαβίβασης, του μεταβολισμού της χοληστερόλης κ.λπ.
Η φωσφατιδυλοχολίνη είναι ένα από τα πιο σημαντικά συστατικά της Λεκιθίνης, η οποία είναι αρκετά άφθονη στον ανθρώπινο οργανισμό. Η βιοσύνθεση της φωσφατιδυλοχολίνης ολοκληρώνεται γενικά μέσω μιας αντίδρασης μεταφοράς μεθυλίου και η λεπτομερής οδός της είναι η εξής:
1.1. Η φωσφατιδυλακυλδιακυλγλυκερόλη (ΡΑ) που σχηματίζεται από λιπαρά οξέα και γλυκερόλη φωσφορυλιώνεται από την CDP-ακυλχολίνη (CDP-Χολίνη) για τη δημιουργία φωσφορυλοχολίνης (PtdCho).
1.2. Ταυτόχρονα, παρέχεται μεθυλίωση από το SAM (S-αδενοσυλμεθειονίνη) για τη μεθυλίωση της μεθειονυλοχολίνης (GPC) σε λίπος-2-φωσφοαδενοσυλχολίνη (PC).
1.3. Το PtdCho και το PC παράγουν φωσφατιδυλινοσιτόλη χολίνη (PI-Cho) μέσω της αντίδρασης ανταλλαγής που καταλύεται από τρανσφεράση λίπους-1-φωσφοϊνοσιτιδικής.
1.4. Το PI-Cho στη συνέχεια μετατρέπεται σε φωσφο-ινοσιτόλη χολίνη (IP-Cho) με αποφωσφορυλίωση.
Το παραπάνω είναι η οδός ολικής σύνθεσης της φωσφατιδυλοχολίνης, στην οποία το πρώτο και το δεύτερο βήμα είναι η οδός φωσφορυλοχολίνης (οδός Kennedy), η οποία εμφανίζεται κυρίως στο ενδοπλασματικό δίκτυο και στο σώμα Golgi. το τρίτο και το τέταρτο στάδιο είναι η οδός των φωσφολιπιδίων της ινοσιτόλης, κυρίως στο κυτταρόπλασμα και στα ηωσινοφιλικά σώματα. Η σύνθεση της φωσφατιδυλοχολίνης απαιτεί τη συμμετοχή διαφόρων ενζύμων και συνενζύμων, όπως η ακυλάση CDP, η αδενυλάση SAM, η φωσφατιδυλινοσιτολάση και η δεφωσφατάση.
2. Οδός σύνθεσης λεκιθίνης:
Η λεκιθίνη είναι ένα σημαντικό βιολογικό λιπίδιο που υπάρχει ευρέως στους οργανισμούς και έχει σημαντικές λειτουργίες στη διατήρηση της δομής και λειτουργίας της κυτταρικής μεμβράνης, της νευροδιαβίβασης και του μεταβολισμού των λιπιδίων. Τα κύρια συστατικά του περιλαμβάνουν φωσφορυλοχολίνη, φωσφορυλακετυλοχολίνη και φωσφορυλκρεατίνη, μεταξύ των οποίων η φωσφορυλοχολίνη έχει την υψηλότερη περιεκτικότητα, που αντιπροσωπεύει περισσότερο από το ήμισυ της συνολικής ποσότητας λεκιθίνης. Η διαδικασία σύνθεσης της λεκιθίνης περιλαμβάνει πολλαπλές μεταβολικές οδούς και τη συνέργεια διαφόρων ενζύμων, τα οποία είναι διαφορετικά σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων και διαφορετικούς ιστούς. Η κύρια οδός σύνθεσης της λεκιθίνης θα συζητηθεί παρακάτω.
2.1. Οδός γλυκεροφωσφορικού (οδός GPAT):
Η οδός γλυκεροφωσφορικού είναι το αρχικό βήμα της σύνθεσης λεκιθίνης και η διαδικασία της περιλαμβάνει κυρίως τα ακόλουθα στάδια: η τριφωσφορική γλυκερόλη (G3P) συνδυάζεται με λιπαρά οξέα για να δημιουργήσει ακυλογλυκεροφωσφορικό (LPA) και το LPA περαιτέρω παράγει φωσφατιδικό οξύ (PA) μέσω αντίδρασης αποκαρβοξυλίωσης. Το PA Reduction παράγει CDP-ακυλογλυκερόλη (CDP-DAG) και το CDP-DAG και η χολίνη, η αιθανολαμίνη και άλλα υποστρώματα συνθέτουν περαιτέρω τη λεκιθίνη μέσω της οδού φωσφολιπιδίου ινοσιτόλης. Το ένζυμο GPAT είναι το ένζυμο που καθορίζει το ρυθμό της οδού της φωσφορικής γλυκερίνης και η κατάλυσή του είναι η ακυλίωση της τριφωσφορικής γλυκερίνης και του λιπαρού οξέος για τη δημιουργία LPA. Η παροχή υποστρωμάτων όπως η χολίνη πρέπει να πραγματοποιείται μέσω μιας από τις δύο οδούς «φωσφατιδυλίωσης ινοσιτόλης» και «φωσφατιδυλίωσης ορνιθίνης».
2.2. Οδός φωσφολιπιδίου ινοσιτόλης:
Η οδός φωσφολιπιδίου ινοσιτόλης είναι μία από τις σημαντικές οδούς σύνθεσης της λεκιθίνης και η οδός της σχετίζεται με την οδό διφωσφορικής μαννιτόλης της κυτταρικής μεμβράνης. Η σύνθεση των φωσφολιπιδίων ινοσιτόλης περιλαμβάνει κυρίως τα ακόλουθα δύο στάδια: αντίδραση φωσφατιδυλίωσης χολίνης ή φωσφορικής ινοσιτόλης με φωσφορική ακυλογλυκερόλη για τη δημιουργία φωσφογλυκερόλης χολίνης (PGC) ή φωσφογλυκερόλης ινοσιτόλης (PGI) και στη συνέχεια μέσω ινοσιτόλης (PGIT) γλυκεροφωσιτόλης ) μεταφορά φωσφογλυκερόλης χολίνης ή φωσφογλυκερόλης ινοσιτόλης στο μόριο CDP-DAG για να σχηματιστεί ένα πλήρες μόριο λεκιθίνης. Η φωσφορυλοχολίνη που συντίθεται από τη φωσφολιπιδική οδό ινοσιτόλης αντιπροσωπεύει περίπου το 20 τοις εκατό της συνολικής ποσότητας λεκιθίνης.
2.3. Οδός ορνιθίνης φωσφολιπιδίου:
Η οδός των φωσφολιπιδίων της ορνιθίνης είναι η κύρια οδός για τη σύνθεση των φωσφολιπιδίων της ορνιθίνης. Αυτή η οδός βασίζεται στην υδρόλυση της ορνιθίνης στο κύτταρο σε αμμωνία και στην κατάλυση διοξειδίου του άνθρακα για τη δημιουργία πυροσταφυλικού οξέος και οξαλικού οξέος και στη συνέχεια στην αντίδραση μεταφοράς ακυλίου του οξαλικού οξέος και της φωσφορικής ακυλογλυκερόλης για τη λήψη φωσφογλυκερυλοοξαλικού οξέος (PGS). Στη συνέχεια, το PGS μεταφέρει την ομάδα του φωσφόρου στο μόριο CDP-DAG μέσω δύο αντιδράσεων που καταλύονται από ένζυμα (PSD και PSS), δημιουργώντας ένα πλήρες μόριο λεκιθίνης. Η φωσφορυλοχολίνη που συντίθεται από την οδό φωσφολιπιδίων της ορνιθίνης αντιπροσωπεύει περίπου το 10 τοις εκατό της συνολικής ποσότητας λεκιθίνης.
3. Οδός σύνθεσης φωσφολιπιδίων:
Η λεκιθίνη (φωσφολιπίδιο) είναι ένα πολύ κοινό φωσφολιπίδιο, τα κύρια συστατικά του είναι τα φωσφογλυκερίδια και η χολίνη και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ευρέως σε τρόφιμα, φάρμακα, φυτοφάρμακα και άλλους τομείς. Υπάρχουν πολλές μέθοδοι παρασκευής της Λεκιθίνης, οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες είναι οι χημικές μέθοδοι και οι βιολογικές μέθοδοι.
Η συγκεκριμένη διαδικασία έχει ως εξής:
1. Καφεστόλη και αμινοξέα:
Στον βιομηχανικό ζυμωτήρα, το κυτταρικό υπόστρωμα καφεστόλη και το αμινοξύ προστίθενται και μετά την αντίδραση ζύμωσης, παράγεται ένα υγρό ζύμωσης που περιέχει καφεστόλη και αμινοξύ.
2. Φωσφορυλίωση:
Προσθέστε κατάλληλη ποσότητα φωσφορικού οξέος στον ζωμό ζύμωσης και χρησιμοποιήστε φωσφορυλάση για να προσθέσετε φωσφορικό οξύ στη γλυκερίνη για να σχηματίσετε γλυκεροφωσφορικό. Μεταξύ αυτών, η λειτουργία της φωσφορυλάσης είναι να προσθέτει φωσφορικό οξύ στην καφεστόλη και τα αμινοξέα.
3. Δημιουργήστε αιθανολαμίνη λιπαρού οξέος:
Το γλυκεροφωσφορικό και η αιθανολαμίνη λιπαρού οξέος αντιδρούν με ακυλάση για να σχηματίσουν Λεκιθίνη. Μεταξύ αυτών, η λειτουργία της ακυλάσης είναι να συνδυάζει λιπαρό οξύ με φωσφογλυκερίδιο ή αλκοολική αμίνη για να σχηματίσει Λεκιθίνη.
4. Τεχνολογία ακινητοποίησης ενζύμων:
Η τεχνολογία επιτρέπει την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων ενζύμων και μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν, καθιστώντας τη διαδικασία παραγωγής Λεκιθίνης πιο οικονομική. Το ένζυμο ακινητοποιείται σε καολίνη για να μεταφέρει ομάδες λιπαρών οξέων στην αιθανολαμίνη για να σχηματίσει Λεκιθίνη, η οποία έχει καλή επαναχρησιμοποίηση.
Το φωσφολιπίδιο είναι ένα από τα πιο σημαντικά συστατικά της Λεκιθίνης και η οδός σύνθεσής της περιλαμβάνει διαφορετικά υποστρώματα. Το φωσφορικό οξύ (οδός φωσφορικής πεντόζης) είναι το υπόστρωμα 1-υδροξυγλυκερικού οξέος που παράγεται από το μεταβολισμό του σακχάρου. υπόστρωμα φωσφατιδικό οξύ παράγεται με οξίνιση. Η CDP-χολίνη μπορεί να ληφθεί με αντίδραση μεθυλίωσης. Τα υποστρώματα πυροσταφυλικό και βαλονικό μεθυλεστέρα παράγονται. Τα αμινοξέα λυσίνη και λευκίνη μπορούν να ληφθούν με αποκαρβοξυλίωση. Τα υποστρώματα κάλιο και μεθειονίνη μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υποστρώματα αντίδρασης που καταλύουν την αντίδραση δύο σε ένα της φωσφορικής χολίνης CDP.
4. Οδός σύνθεσης φωσφορικής γλυκερίνης λιπαρού οξέος:
Η οδός σύνθεσης φωσφορικής γλυκερόλης με λιπαρά οξέα είναι μια άλλη οδός για τη βιοσύνθεση της Λεκιθίνης, στην οποία δεν υπάρχει χολίνη, τα κύρια υποστρώματά της είναι τα λιπαρά οξέα και το τρυγικό και τα τριγλυκερίδια μπορούν να ληφθούν με την κατάλυση της ακυλοϊναρκοζυλοσυνθάσης. Στη συνέχεια, μέσω της δράσης της τριγλυκεριδικής ακυλοτρανσφεράσης, σχηματίζεται ένας φωσφορικός δεσμός μεταξύ 2-υδροξυγλυκερίνης και τρυγικού άλατος για να σχηματιστεί η μοριακή δομή της φωσφορικής γλυκερόλης λιπαρού οξέος, που είναι ο πρόδρομος της Λεκιθίνης.
Συνοπτικά, οι συνθετικές οδοί της λεκιθίνης περιλαμβάνουν τη συνθετική οδό φωσφατιδυλοχολίνης, τη συνθετική οδό λεκιθίνης, τη συνθετική οδό φωσφολιπιδίων και τη συνθετική οδό φωσφορικής γλυκερίνης λιπαρού οξέος. Μεταξύ αυτών, η οδός σύνθεσης φωσφατιδυλοχολίνης και η οδός σύνθεσης λεκιθίνης είναι παρόμοια μεταξύ τους και και οι δύο αντιδρούν μέσω του ενδιάμεσου CDP-χλωροοξικού οξέος. η οδός σύνθεσης φωσφολιπιδίων χρησιμοποιεί περισσότερα υποστρώματα, συμπεριλαμβανομένων υποστρωμάτων που παράγονται από το μεταβολισμό των σακχάρων και τις οδούς οξείδωσης. Υποστρώματα και υποστρώματα που παράγονται από αντιδράσεις αποκαρβοξυλίωσης. Η κύρια λειτουργία της οδού σύνθεσης της φωσφορικής γλυκερόλης με λιπαρά οξέα είναι να σχηματίσει την πρόδρομη μοριακή δομή της Λεκιθίνης.