lecithinlà một phân tử hoạt tính sinh học quan trọng, có nhiều chức năng sinh lý cơ bản trong cơ thể con người, chẳng hạn như thành phần chính của màng tế bào, chất dẫn truyền thần kinh và chuyển hóa lipid trong gan, vì vậy việc hiểu được quá trình tổng hợp của nó rất có ý nghĩa. Trong bài viết này, tất cả các con đường tổng hợp của Lecithin sẽ được giới thiệu từ các khía cạnh sau: con đường tổng hợp phosphatidylcholine, con đường tổng hợp lecithin, con đường tổng hợp phospholipid và con đường tổng hợp glycerol phosphate axit béo.
1. Con đường tổng hợp Phosphatidylcholine:
Lecithin, còn được gọi là lecithin, là một chất phospholipid quan trọng hiện diện rộng rãi trong các sinh vật động vật và thực vật. Trong các sinh vật, Lecithin đóng nhiều chức năng sinh lý quan trọng, bao gồm cấu trúc màng tế bào, dẫn truyền thần kinh, chuyển hóa cholesterol, v.v.
Phosphatidylcholine là một trong những thành phần quan trọng nhất của Lecithin, có khá nhiều trong cơ thể con người. Quá trình sinh tổng hợp phosphatidylcholine thường được hoàn thành thông qua phản ứng chuyển methyl và lộ trình chi tiết của nó như sau:
1.1. Phosphatidylacyldiacylglycerol (PA) hình thành từ axit béo và glycerol được phosphoryl hóa bởi CDP-acylcholine (CDP-Choline) để tạo ra phosphorylcholine (PtdCho).
1.2. Đồng thời, quá trình methyl hóa được cung cấp bởi SAM (S-adenosylmethionine) để methyl hóa methionylcholine (GPC) thành chất béo-2-phosphoadenosylcholine (PC).
1.3. PtdCho và PC tạo ra phosphatidylinositol choline (PI-Cho) thông qua phản ứng trao đổi được xúc tác bởi chất béo-1-phosphoinositide transferase.
1.4. PI-Cho sau đó được chuyển đổi thành phospho-inositol choline (IP-Cho) bằng cách khử phospho.
Trên đây là toàn bộ con đường tổng hợp phosphatidylcholine, trong đó bước đầu tiên và bước thứ hai là con đường phosphorylcholine (con đường Kennedy), chủ yếu xảy ra ở mạng lưới nội chất và thể Golgi; bước thứ ba và thứ tư là con đường inositol phospholipids, chủ yếu trong tế bào chất và trong các thể bạch cầu ái toan. Quá trình tổng hợp phosphatidylcholine cần có sự tham gia của nhiều loại enzyme và coenzyme, chẳng hạn như CDP acylase, SAM adenylase, phosphatidylinositolase và dephosphatase.
2. Con đường tổng hợp Lecithin:
Lecithin là một lipid sinh học quan trọng tồn tại rộng rãi trong các sinh vật và có chức năng quan trọng trong việc duy trì cấu trúc và chức năng màng tế bào, dẫn truyền thần kinh và chuyển hóa lipid. Các thành phần chính của nó bao gồm phosphorylcholine, phosphorylacetylcholine và phosphorylcreatine, trong đó phosphorylcholine có hàm lượng cao nhất, chiếm hơn một nửa tổng lượng lecithin. Quá trình tổng hợp lecithin bao gồm nhiều con đường trao đổi chất và sức mạnh tổng hợp của các loại enzyme khác nhau, khác nhau ở các loại tế bào khác nhau và các mô khác nhau. Con đường tổng hợp chính của lecithin sẽ được thảo luận dưới đây.
2.1. Con đường Glycerophosphate (con đường GPAT):
Con đường glycerophosphate là bước đầu tiên của quá trình tổng hợp lecithin và quy trình của nó chủ yếu bao gồm các bước sau: glycerol triphosphate (G3P) kết hợp với axit béo để tạo ra acyl glycerophosphate (LPA) và LPA tiếp tục tạo ra axit phosphatidic (PA) thông qua phản ứng decarboxyl hóa, Quá trình khử PA tạo ra CDP-acylglycerol (CDP-DAG), và CDP-DAG và choline, ethanolamine và các cơ chất khác tiếp tục tổng hợp lecithin thông qua con đường inositol phospholipid. Enzyme GPAT là enzyme xác định tốc độ của con đường glycerol phosphate và xúc tác của nó là acyl hóa glycerol triphosphate và axit béo để tạo ra LPA. Việc cung cấp cơ chất như choline phải được thực hiện thông qua một trong hai con đường “inositol phosphatidylation” và “ornithine phosphatidylation”.
2.2. Con đường phospholipid inositol:
Con đường inositol phospholipid là một trong những con đường tổng hợp quan trọng của lecithin, và con đường của nó có liên quan đến con đường mannitol diphosphate màng tế bào. Quá trình tổng hợp phospholipid inositol chủ yếu bao gồm hai bước sau: phản ứng phosphatidyl hóa choline hoặc inositol phosphate với acylglycerol phosphate để tạo ra phosphoglycerol choline (PGC) hoặc phosphoglycerol inositol (PGI), sau đó thông qua inositol Phosphoglycerol transferase (PIT) và phosphoglycerol transferase (PGT) ) chuyển phosphoglycerol choline hoặc phosphoglycerol inositol sang phân tử CDP-DAG để tạo thành phân tử lecithin hoàn chỉnh. Phosphorylcholine được tổng hợp bởi con đường inositol phospholipid chiếm khoảng 20% tổng lượng lecithin.
2.3. Con đường phospholipid Ornithine:
Con đường phospholipid ornithine là con đường chính để tổng hợp phospholipid ornithine. Con đường này dựa vào quá trình thủy phân ornithine trong tế bào thành amoniac và xúc tác carbon dioxide để tạo ra axit pyruvic và axit oxalic, sau đó là phản ứng chuyển acyl của axit oxalic và acylglycerol phosphate để thu được axit phosphoglyceryl oxalic (PGS). Sau đó, PGS chuyển nhóm phốt pho sang phân tử CDP-DAG thông qua hai phản ứng xúc tác bởi enzyme (PSD và PSS), tạo ra một phân tử lecithin hoàn chỉnh. Phosphorylcholine được tổng hợp bởi con đường phospholipid ornithine chiếm khoảng 10% tổng lượng lecithin.
3. Con đường tổng hợp photpholipit:
Lecithin (phospholipid) là một loại phospholipid rất phổ biến, thành phần chính của nó là phosphoglyceride và choline, có thể được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, thuốc, thuốc trừ sâu và các lĩnh vực khác. Có nhiều phương pháp điều chế Lecithin, thông dụng nhất là phương pháp hóa học và phương pháp sinh học.
Quy trình cụ thể như sau:
1. Cafestol và Axit Amin:
Trong thiết bị lên men công nghiệp, chất nền tế bào cafetol và axit amin được thêm vào, và sau phản ứng lên men, một chất lỏng lên men có chứa cafetol và axit amin được tạo ra.
2. Phosphoryl hóa:
Thêm một lượng axit photphoric thích hợp vào môi trường lên men và sử dụng phosphorylase để thêm axit photphoric vào glycerol để tạo thành glycerophosphate. Trong số đó, chức năng của phosphorylase là thêm axit photphoric vào cafetol và axit amin.
3. Tạo axit béo ethanolamine:
Glycerophosphate và ethanolamine axit béo được phản ứng bởi acylase để tạo thành Lecithin. Trong số đó, chức năng của acylase là kết hợp axit béo với phosphoglyceride hoặc rượu amin để tạo thành Lecithin.
4. Công nghệ cố định enzym:
Công nghệ này cho phép sản xuất lượng lớn enzym và có thể tái sử dụng, giúp quá trình sản xuất Lecithin tiết kiệm chi phí hơn. Enzym được cố định trên kaolin để chuyển nhóm acid béo sang ethanolamine tạo thành Lecithin có khả năng tái sử dụng tốt.
Phospholipid là một trong những thành phần quan trọng nhất của Lecithin, và con đường tổng hợp của nó liên quan đến các cơ chất khác nhau. Axit photphoric (con đường pentose photphat) là cơ chất 1-axit hydroxyglyceric được tạo ra bởi quá trình chuyển hóa đường; axit phosphatidic cơ chất được sản xuất bằng cách axit hóa; CDP-choline có thể thu được bằng phản ứng methyl hóa; Chất nền pyruvate và methylvalonate được tạo ra; các axit amin lysine và leucine có thể thu được bằng cách khử carboxyl; các chất nền kali và methionine có thể được sử dụng làm chất nền phản ứng xúc tác cho phản ứng hai trong một của CDP choline phosphate.
4. Con đường tổng hợp axit béo glycerol photphat:
Con đường tổng hợp axit béo glycerol phosphate là một con đường khác để sinh tổng hợp Lecithin, trong đó không có choline, cơ chất chính của nó là axit béo và tartrate, và chất béo trung tính có thể thu được nhờ xúc tác của acyl inarcosyl synthase. Sau đó, thông qua hoạt động của triglyceride acyltransferase, một liên kết phốt phát được hình thành giữa 2-hydroxyglycerol và tartrate để tạo thành cấu trúc phân tử của axit béo glycerol phosphate, là tiền chất của Lecithin.
Tóm lại, con đường tổng hợp của lecithin bao gồm con đường tổng hợp phosphatidylcholine, con đường tổng hợp lecithin, con đường tổng hợp phospholipid và con đường tổng hợp axit béo glycerol phosphate. Trong số đó, con đường tổng hợp phosphatidylcholine và con đường tổng hợp lecithin tương tự nhau và cả hai đều phản ứng thông qua chất trung gian axit CDP-chloroacetic; con đường tổng hợp phospholipid sử dụng nhiều cơ chất hơn, bao gồm cả cơ chất được tạo ra bởi quá trình chuyển hóa đường và quá trình oxy hóa. Chất nền và chất nền được tạo ra bởi các phản ứng khử carboxyl; Chức năng chính của con đường tổng hợp axit béo glycerol phosphate là hình thành cấu trúc phân tử tiền thân của Lecithin.