วิธีการสังเคราะห์เลซิติน

เลซิตินเป็นโมเลกุลที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่สำคัญซึ่งมีหน้าที่พื้นฐานทางสรีรวิทยาหลายอย่างในร่างกายมนุษย์ เช่น เป็นส่วนประกอบหลักของเยื่อหุ้มเซลล์ สารสื่อประสาท และเมแทบอลิซึมของไขมันในตับ ดังนั้น การเข้าใจการสังเคราะห์จึงมีความหมายมาก ในบทความนี้ เส้นทางการสังเคราะห์เลซิตินทั้งหมดจะนำเสนอจากลักษณะต่อไปนี้: เส้นทางการสังเคราะห์ฟอสฟาติดิลโคลีน เส้นทางการสังเคราะห์เลซิติน เส้นทางการสังเคราะห์ฟอสโฟลิปิด และเส้นทางการสังเคราะห์กรดไขมันกลีเซอรอลฟอสเฟต

1. เส้นทางการสังเคราะห์ฟอสฟาติดิลโคลีน:

เลซิตินหรือที่เรียกว่าเลซิตินเป็นสารฟอสโฟลิปิดที่สำคัญที่มีอยู่ทั่วไปในสัตว์และสิ่งมีชีวิตในพืช ในสิ่งมีชีวิต เลซิตินมีหน้าที่ทางสรีรวิทยาที่สำคัญหลายอย่าง รวมถึงโครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์ การส่งผ่านสื่อประสาท เมแทบอลิซึมของคอเลสเตอรอล ฯลฯ

ฟอสฟาทิดิลโคลีนเป็นหนึ่งในส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของเลซิติน ซึ่งมีอยู่มากในร่างกายมนุษย์ การสังเคราะห์ทางชีวภาพของฟอสฟาติดิลโคลีนโดยทั่วไปจะเสร็จสิ้นผ่านปฏิกิริยาการถ่ายโอนเมทิล และเส้นทางโดยละเอียดมีดังนี้:

1.1. Phosphatidylacyldiacylglycerol (PA) เกิดจากกรดไขมันและกลีเซอรอลถูก phosphorylated โดย CDP-acylcholine (CDP-Choline) เพื่อสร้าง phosphorylcholine (PtdCho)

1.2. ในเวลาเดียวกัน SAM (S-adenosylmethionine) ให้เมทิลเลชั่นกับเมทิลเลต เมไทโอนิลโคลีน (GPC) ให้เป็นไขมัน-2-ฟอสโฟอะดีโนซิลโคลีน (PC)

1.3. PtdCho และ PC สร้างฟอสฟาติดิลลิโนซิทอลโคลีน (PI-Cho) ผ่านปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนที่เร่งปฏิกิริยาโดยไขมัน-1-ฟอสโฟอิโนซิไทด์ทรานสเฟอร์เรส

1.4. จากนั้น PI-Cho จะถูกแปลงเป็นฟอสโฟ-อิโนซิทอลโคลีน (IP-Cho) โดยการลดฟอสโฟรีเลชั่น

ข้างต้นคือเส้นทางการสังเคราะห์ทั้งหมดของฟอสฟาทิดิลโคลีน ซึ่งในขั้นตอนที่หนึ่งและสองคือวิถีฟอสโฟรีลโคลีน (Kennedy pathway) ซึ่งส่วนใหญ่เกิดขึ้นในเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมและตัวกอลไจ ขั้นตอนที่สามและสี่คือวิถีอิโนซิทอลฟอสโฟลิพิด ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในไซโตพลาสซึมและในร่างกายอีโอซิโนฟิลิก การสังเคราะห์ฟอสฟาติดิลโคลีนต้องอาศัยเอนไซม์และโคเอนไซม์หลายชนิด เช่น CDP อะซิเลส, SAM อะดีนิลเลส, ฟอสฟาติดิลโนซิโตเลส และดีฟอสฟาเทส

2. เส้นทางการสังเคราะห์เลซิติน:

เลซิตินเป็นลิพิดทางชีวภาพที่สำคัญที่มีอยู่ทั่วไปในสิ่งมีชีวิต และมีหน้าที่สำคัญในการบำรุงรักษาโครงสร้างและการทำงานของเยื่อหุ้มเซลล์ สารสื่อประสาท และการเผาผลาญไขมัน ส่วนประกอบหลัก ได้แก่ ฟอสโฟรีลโคลีน ฟอสโฟรีลาเซทิลโคลีน และฟอสโฟรีลครีเอทีน ซึ่งในบรรดาฟอสโฟรีลโคลีนมีปริมาณเลซิตินมากที่สุด ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนมากกว่าครึ่งหนึ่งของปริมาณเลซิตินทั้งหมด กระบวนการสังเคราะห์เลซิตินเกี่ยวข้องกับเส้นทางเมแทบอลิซึมหลายเส้นทางและการทำงานร่วมกันของเอ็นไซม์ต่างๆ ซึ่งมีความแตกต่างกันในเซลล์และเนื้อเยื่อต่างๆ เส้นทางการสังเคราะห์หลักของเลซิตินจะกล่าวถึงด้านล่าง

2.1. ทางเดินกลีเซอโรฟอสเฟต (ทางเดิน GPAT):

วิถีไกลเซอโรฟอสเฟตเป็นขั้นตอนเริ่มต้นของการสังเคราะห์เลซิติน และกระบวนการส่วนใหญ่รวมถึงขั้นตอนต่อไปนี้: กลีเซอรอลไตรฟอสเฟต (G3P) รวมกับกรดไขมันเพื่อสร้างอะซิลไกลเซอโรฟอสเฟต (LPA) และ LPA สร้างกรดฟอสฟาติดิก (PA) ต่อไปผ่านปฏิกิริยาดีคาร์บอกซิเลชัน PA Reduction ผลิต CDP-acylglycerol (CDP-DAG) และ CDP-DAG และโคลีน เอทานอลเอมีน และสารตั้งต้นอื่นๆ สังเคราะห์เลซิตินเพิ่มเติมผ่านวิถี inositol phospholipid เอนไซม์ GPAT เป็นเอนไซม์ที่กำหนดอัตราของทางเดินกลีเซอรอลฟอสเฟต และตัวเร่งปฏิกิริยาของมันคืออะซิเลตกลีเซอรอลไตรฟอสเฟตและกรดไขมันเพื่อสร้าง LPA การจัดหาสารตั้งต้น เช่น โคลีน จะต้องดำเนินการผ่านหนึ่งในสองวิถีของ "อิโนซิทอล ฟอสฟาทิดิเลชั่น" และ "ออร์นิทีน ฟอสฟาทิดิเลชั่น"

2.2. เส้นทางทอฟอสโฟไลปิด:

ทางเดินอิโนซิทอลฟอสโฟลิปิดเป็นหนึ่งในเส้นทางการสังเคราะห์ที่สำคัญของเลซิติน และทางเดินของมันเกี่ยวข้องกับทางเดินไดฟอสเฟตแมนนิทอลของเยื่อหุ้มเซลล์ การสังเคราะห์อิโนซิทอลฟอสโฟลิปิดส่วนใหญ่ประกอบด้วยสองขั้นตอนต่อไปนี้: ปฏิกิริยาฟอสฟาติดิลเลชั่นของโคลีนหรืออิโนซิทอลฟอสเฟตกับอะซิลกลีเซอรอลฟอสเฟตเพื่อสร้างฟอสโฟกลีเซอรอลโคลีน (PGC) หรือฟอสโฟกลีเซอรอลอิโนซิทอล (PGI) จากนั้นจึงผ่านอิโนซิทอลฟอสโฟกลีเซอรอลทรานสเฟอร์เนส (PIT) และฟอสโฟกลีเซอรอลทรานสเฟอร์เนส (PGT) ) ถ่ายโอนฟอสโฟกลีเซอรอลโคลีนหรือฟอสโฟกลีเซอรอล อิโนซิทอลไปยังโมเลกุล CDP-DAG เพื่อสร้างโมเลกุลเลซิตินที่สมบูรณ์ ฟอสโฟรีลโคลีนที่สังเคราะห์โดย inositol phospholipid pathway คิดเป็นประมาณร้อยละ 20 ของปริมาณเลซิตินทั้งหมด

2.3. เส้นทางออร์นิทีนฟอสโฟลิปิด:

เส้นทางออร์นิทีนฟอสโฟลิปิดเป็นเส้นทางหลักสำหรับการสังเคราะห์ออร์นิทีนฟอสโฟลิปิด เส้นทางนี้อาศัยการไฮโดรไลซิสของออร์นิทีนในเซลล์ไปยังแอมโมเนียและการเร่งปฏิกิริยาของคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อสร้างกรดไพรูวิคและกรดออกซาลิก จากนั้นปฏิกิริยาการถ่ายโอนอะซิลของกรดออกซาลิกและอะซิลกลีเซอรอลฟอสเฟตเพื่อให้ได้กรดฟอสโฟกลีเซอรีลออกซาลิก (PGS) ต่อจากนั้น PGS ถ่ายโอนกลุ่มฟอสฟอรัสไปยังโมเลกุล CDP-DAG ผ่านปฏิกิริยาที่เร่งด้วยเอนไซม์ 2 ปฏิกิริยา (PSD และ PSS) ทำให้เกิดโมเลกุลเลซิตินที่สมบูรณ์ ฟอสโฟรีลโคลีนที่สังเคราะห์โดยทางเดินออร์นิทีนฟอสโฟลิปิดคิดเป็นประมาณร้อยละ 10 ของปริมาณเลซิตินทั้งหมด

3. เส้นทางการสังเคราะห์ฟอสโฟลิปิด:

เลซิติน (ฟอสโฟลิพิด) เป็นฟอสโฟลิพิดที่พบได้ทั่วไป ส่วนประกอบหลักคือฟอสโฟกลีเซอไรด์และโคลีน และสามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในอาหาร ยา ยาฆ่าแมลง และสาขาอื่นๆ มีวิธีการเตรียมเลซิตินหลายวิธี วิธีที่ใช้บ่อยที่สุดคือวิธีทางเคมีและวิธีทางชีวภาพ

กระบวนการเฉพาะมีดังนี้:

1. คาเฟสตอลและกรดอะมิโน:

ในถังหมักอุตสาหกรรม จะมีการเติมสารตั้งต้นของเซลล์คาเฟสตอลและกรดอะมิโน และหลังจากปฏิกิริยาการหมัก ของเหลวในการหมักที่มีคาเฟสตอลและกรดอะมิโนจะถูกสร้างขึ้น

2. ฟอสโฟรีเลชั่น:

เติมกรดฟอสฟอริกในปริมาณที่เหมาะสมลงในน้ำซุปหมัก และใช้ฟอสโฟรีเลสเติมกรดฟอสฟอริกลงในกลีเซอรอลเพื่อสร้างกลีเซอรอลฟอสเฟต ในหมู่พวกเขา หน้าที่ของฟอสโฟรีเลสคือการเติมกรดฟอสฟอริกให้กับคาเฟสตอลและกรดอะมิโน

3. สร้างกรดไขมันเอทานอลเอมีน:

กลีเซอโรฟอสเฟตและเอธานอลเอมีนของกรดไขมันจะทำปฏิกิริยาโดยอะซิเลสเพื่อสร้างเลซิติน ในหมู่พวกเขา หน้าที่ของอะซิเลสคือการรวมกรดไขมันกับฟอสโฟกลีเซอไรด์หรือแอลกอฮอล์เอมีนเพื่อสร้างเลซิติน

4. เทคโนโลยีตรึงเอนไซม์:

เทคโนโลยีนี้ทำให้สามารถผลิตเอนไซม์ได้ในปริมาณมากและนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ทำให้กระบวนการผลิตเลซิตินประหยัดต้นทุนมากขึ้น เอนไซม์ถูกตรึงบนดินขาวเพื่อถ่ายโอนกลุ่มกรดไขมันไปยังเอทานอลเอมีนเพื่อสร้างเลซิตินซึ่งสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ดี

ฟอสโฟลิปิดเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของเลซิติน และวิถีการสังเคราะห์ของมันเกี่ยวข้องกับสารตั้งต้นต่างๆ กรดฟอสฟอริก (ทางเดินเพนโทสฟอสเฟต) คือสารตั้งต้น 1-กรดไฮดรอกซีกลีเซอริกที่ผลิตโดยเมตาบอลิซึมของน้ำตาล สารตั้งต้น กรดฟอสฟาทิดิก ผลิตโดยการทำให้เป็นกรด CDP-choline สามารถรับได้จากปฏิกิริยาเมทิลเลชั่น มีการผลิตสารตั้งต้นไพรูเวตและเมทิลวาโลเนต กรดอะมิโนไลซีนและลิวซีนสามารถได้รับโดยดีคาร์บอกซิเลชัน สารตั้งต้นโพแทสเซียมและเมไธโอนีนสามารถใช้เป็นสารตั้งต้นปฏิกิริยาที่กระตุ้นปฏิกิริยาสองในหนึ่งเดียวของ CDP โคลีนฟอสเฟต

4. เส้นทางการสังเคราะห์กรดไขมันกลีเซอรอลฟอสเฟต:

เส้นทางการสังเคราะห์กลีเซอรอลฟอสเฟตของกรดไขมันเป็นอีกเส้นทางหนึ่งสำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพของเลซิติน ซึ่งไม่มีโคลีน สารตั้งต้นหลักคือกรดไขมันและทาร์เทรต และไตรกลีเซอไรด์สามารถรับได้จากการเร่งปฏิกิริยาของอะซิล อินาร์โคซิล ซินเทส ต่อจากนั้น ด้วยการกระทำของไตรกลีเซอไรด์อะซิลทรานสเฟอเรส พันธะฟอสเฟตจะเกิดขึ้นระหว่าง 2-ไฮดรอกซีกลีเซอรอลและทาร์เทรตเพื่อสร้างโครงสร้างโมเลกุลของกรดไขมันกลีเซอรอลฟอสเฟต ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของเลซิติน

โดยสรุป, วิถีสังเคราะห์ของเลซิตินรวมถึงวิถีสังเคราะห์ฟอสฟาติดิลโคลีน, วิถีสังเคราะห์เลซิติน, วิถีสังเคราะห์ฟอสโฟลิปิดและวิถีสังเคราะห์กรดไขมันกลีเซอรอลฟอสเฟต ในหมู่พวกมัน วิถีการสังเคราะห์ฟอสฟาติดิลโคลีนและวิถีการสังเคราะห์เลซิตินนั้นคล้ายคลึงกัน และทั้งคู่ทำปฏิกิริยาผ่านตัวกลางของกรด CDP-คลอโรอะซิติก เส้นทางการสังเคราะห์ฟอสโฟลิปิดใช้ซับสเตรตมากขึ้น รวมถึงซับสเตรตที่ผลิตโดยเมแทบอลิซึมของน้ำตาลและวิถีออกซิเดชัน สารตั้งต้นและสารตั้งต้นที่เกิดจากปฏิกิริยาดีคาร์บอกซิเลชัน หน้าที่หลักของเส้นทางการสังเคราะห์กลีเซอรอลฟอสเฟตของกรดไขมันคือการสร้างโครงสร้างโมเลกุลสารตั้งต้นของเลซิติน