SINH
SINH
SINH
SINH
TO
TO
TO
TO
ÅÅÅ
Å
NG
NG
NG
NG
H
H
H
H
ÔÏ
ÔÏ
ÔÏ
ÔÏ
P
P
P
P
TERPEN
TERPEN
TERPEN
TERPEN
Nghieân cöùu cho thaáy, söï sinh toång hôïp sesquiterpen ñi ngang qua söï sinh toång
hôïp monoterpen. Hieän nay ngöôøi ta ñaõ xaùc ñònh ñöôïc tieàn chaát cuûa monoterpen
laø pirophosphat isopentenil (IPP). Caùc IPP naøy ñöôïc sinh toång hôïp töø acid
mevalonic.
Acid mevalonic (MVA) ñöôïc taïo thaønh töø acid acetic trong caùc moâ cuûa sinh vaät.
Cô cheá bao goàm söï suùc hôïp cuûa 2 phaân töû acetil CoA taïo ra acetoacetil CoA
(CoA: coenzym A, chaát chuyeân chôû caùc nhoùm acetil hoaït ñoäng). Sau ñoù
acetoacetil CoA suùc hôïp vôùi moät phaân töû acetil CoA nöõa vaø taïo ra -hidroxi--
metilglutaril CoA. Sau ñoù chaát naøy seõ ñöôïc hoaøn nguyeân hai laàn lieân tieáp vôùi söï
tham gia cuûa phosphat nicotinamid adenin dinucleotid (NADPH). Keát quaû laø
nhoùm carboxil coù mang CoA seõ bò chuyeãn hoùa thaønh acol nhaát.
Acid
3R
-(+)-mevalonic khi taïo thaønh seõ khoâng chuyeãn hoùa ngöôïc laïi.
HOOC OH
H3COH
Acid
3R
-(+)-mevalonic
Sô ñoà söï chuyeån hoùa coù theå trình baøy nhö sau:
2CH3CO SCoA CH3COCH2CO SCoA +CoA SH
Acet
il
CoA Acetoacet
il
CoA
CH3CO SCoA
C
CH2COOH
CH3
OH
CH2CO SCoA +CoA SH
NADPH
C
CH2COOH
CH3
OH
CH2CH SCoA
OH
NADPH
C
CH2COOH
CH3
OH
CH2CH2OH
Ac
i
d meva
l
on
i
c
Sau ñoù acid mevalonic ñöôïc phosphoril hoùa lieân tieáp qua hai giai ñoaïn. Caû hai
giai ñoaïn ñeàu coù söï tham gia cuûa phosphat adenosil (ATP) trong vai troø hôïp
chaát cung caáp phosphat (NADPH vaø ATP laø nhöõng cofactor ñaëc bieät quan troïng).
Aicd mevalonic luùc naøy ñöôïc chuyeån hoùa thaønh acid 5-pirophosphatmevalonic
theo sô ñoà sau:
C
CH2COOH
CH3
OH
CH2CH2OH
Ac
i
d meva
l
on
i
c
ATP
C
CH2COOH
CH3
OH
CH2CH2OP
ATP
C
CH2COOH
CH3
OH
CH2CH2OPP
Ac
i
d 5-p
i
rophosphatmeva
l
on
i
c
Böôùc bieán ñoåi keá tieáp cuûa acid 5-pirophosphatmevalonic laø böôùc bieán ñoåi ñaëc
saéc nhaát cuûa söï bieán döôõng isopren.
C
OH
CH3
H2C
CH2OPP
H2C
C O
O
H
- H2O
- CO2C
H2CCH3
CH2
CH2OPP
Acid 5-pirophosphatmevalonic Pirophosphat isopentenil
Trong söï bieát ñoåi naøy, nhoùm carboxil cuûa acid 5-pirophosphatmevalonic seõ bi
loaïi ñi döôùi daïng CO2. Söï loaïi naøy xaûy ra ñoàng thôøi vôùi söï khöû nöôùc giöõa hai
nguyeân töû carbon C2 vaø C3 ñeå taïo ra pirophosphat isopentenil (IPP)
Söï sinh toång hôïp monoterpen
Pirophosphat isopenenil (IPP) laø ñôn vò caên baûn trong quaù trình sinh toång hôïp
monoterpen. Söï tham gia cuûa IPP vaøo caùc quaù trình treân dieãn ra nhö sau: ñaàu
tieân moät phaân töû IPP ñoàng phaân hoùa thaønh phaân töû pirophosphat dimetilalil
(DMAPP) döôùi taùc duïng cuûa enzym isomeraz.
C
H2CCH3
CH2
CH2OPP
C
H3CCH3
CH
CH2OPP
Isomeraz
IPP DMAPP
IPP laø moät taùc nhaân thaân ñieän töû, do ñoù noù coù theå chuyeån moät ñôn vò dimetilalil
vaøo moät taâm thaân haïch cuûa moät IPP.
PPO
OPP
H
OPP
IPP + DMAPP GPP
Trong tröôøng hôïp naøy, taâm thaân haïch laø noái ñoâi naèm ôû cuoái phaân töû IPP. Phaûn
öùng ñöa ñeán söï keát hôïp hai ñôn vò 5 carbon. Saûn phaåm cuûa phaûn öùng ñöôïc goïi laø
pirophosphat geranil (GPP).
Haàu heát caùc monoterpen ñöôïc taïo thaønh töø GPP hoaëc töø ñoàng phaân hình hoïc cuûa
noù laø pirophosphat neril (NPP), vôùi noái ñoâi naèm ôû caáu hình
cis
, pirophospat neril
laø tieàn chaát cho caùc monoterpen chi hoaøn.
CH2OPP
CH2OPP
GPP NPP
GPP vaãn coøn moät ñôn vò pirophosphat alil neân noù cuõng coù khaû naêng ñöa nhoùm
geranil vaøo moät taâm thaân haïch nöõa. Vieäc naøy seõ dieãn ra trong söï sinh toång hôïp
sesquiterpen.
Söï sinh toång hôïp monoterpen chi phöông
Moät khi GPP hình thaønh, coù nhieàu söï löïa choïn cho söï bieán ñoåi tieáp theo, moãi
höôùng bieán ñoåi ñöôïc kieåm soaùt dieáu toá ñaëc bieät. Böôùc ñaàu tieân laø söï loaïi
pirophosphat töø GPP ñeå cho ra hôïp chaát oxigen nhö geraniol, linalol hoaëc caùc
hôïp chaát hidrocarbon nhö ocimen, mircen. Sau ñoù nhöõng hôïp chaát naøy coù theå bò
oxid hoùa hoaëc hoaøn nguyeân ñeå taïo thaønh nhöõng hôïp chaát khaùc nhö citral vaø
citronelal,…
Sô ñoà söï sinh toång hôïp caùc monoterpen chi phöông nhö sau:
CH2OPP
GPP
OH
L
i
na
l
o
l
CH2OH
Geran
i
o
l
M
i
rcen
CHO
C
i
tra
l
CHO
C
i
trone
l
a
l
Oc
i
men
Söï sinh toång hôïp monoterpen ñôn hoaøn
Caùc hôïp chaát monoterpen ñôn hoaøn ñöôïc hình thaønh ngang qua phaûn öùng taïo
voøng noäi phaân töû cuûa pirophosphat linalil (LPP), hôïp chaát naøy laø saûn phaåm
chuyeån vò cuûa GPP. LPP bò ñoùng voøng bôûi enzym prenil ciclaz (Croteau 1987),
moät trong nhöõng saûn phaåm thöôøng gaëp nhaát laø monoterpen hidrocarbon limonen.
Limonen taïo thaønh coù theå phaûn öùng nhö moät chaát neàn ñeå taïo thaønh
trans
-
carveol.
trans
-Carveol tieáp tuïc bò oxid hoùa thaønh carvon, laø caáu phaàn chính cuûa
tinh daàu baïc haø luïc (
Mentha spicata
). Sô ñoà sinh toång hôïp monoterpen ñôn hoaøn
coù theå ñöôïc trình baøy nhö sau: