Asid suksinik

Asid suksinik ialah asid dikarboksilik dengan formula kimia (CH2)2(CO2H)2. Nama itu berasal dari bahasa Latin succinum, yang bermaksud ambar. Dalam organisma hidup, asid suksinik mengambil bentuk anion, suksinat, yang mempunyai pelbagai peranan biologi sebagai perantara metabolik yang ditukar menjadi fumarat oleh enzim suksinat dehidrogenase dalam kompleks 2 rantai pengangkutan elektron yang terlibat dalam penghasilan ATP, dan sebagai molekul isyarat yang mencerminkan keadaan metabolisme sel. Ia dipasarkan sebagai bahan tambahan makanan dengan kod E363. Suksinat dijana dalam mitokondria melalui kitaran asid trikarboksilik. Suksinat boleh keluar dari matriks mitokondria dan berfungsi dalam sitoplasma serta ruang ekstrasel, mengubah corak ekspresi gen, memodulasi landskap epigenetik atau menunjukkan isyarat seperti hormon. Oleh itu, suksinat menghubungkan metabolisme sel, terutamanya pembentukan ATP, kepada pengawalseliaan fungsi selular. Gangguan kawal atur sintesis suksinat, dan oleh itu, sintesis ATP, berlaku dalam beberapa penyakit mitokondria genetik, seperti sindrom Leigh, dan sindrom Melas, dan degradasi boleh membawa kepada keadaan patologi, seperti transformasi malignan, keradangan dan kecederaan tisu.

Ciri fizikal 
Asid suksinik ialah pepejal putih, tidak berbau dengan rasa yang sangat berasid. Dalam larutan akueus, asid suksinik mudah terion untuk membentuk bes konjugatnya, suksinat. Sebagai asid diprotik, asid suksinik mengalami dua tindak balas penyahprotonan berturut-turut:

(CH2)2(CO2 H)2 → (CH2)2(CO2 H)(CO2)− + H+
(CH2)2(CO2 H)(CO2)− → (CH2)2(CO2)22− + H+

pKa bagi proses ini ialah 4.3 dan 5.6, masing-masing. Kedua-dua anion tidak berwarna dan boleh diasingkan sebagai garam, cth, Na(CH2)2(CO2 H)(CO2) dan Na2(CH2)2(CO2)2. Dalam organisma hidup, bentuk suksinat adalah lazim berbanding asid suksinik. Sebagai kumpulan radikal, ia dipanggil suksinil.

Seperti kebanyakan asid mono- dan dikarboksilik ringkas, ia tidak berbahaya, tetapi boleh merengsakan kulit dan mata.

Pengeluaran komersial 
Dalam sejarah, asid suksinik diperoleh daripada ambar melalui penyulingan dan oleh itu dikenali sebagai "semangat" ambar. Laluan perindustrian biasa termasuk penghidrogenan asid maleik, pengoksidaan 1,4-butanadiol, dan karbonilasi etilena glikol. Suksinat juga dihasilkan daripada butana melalui maleik anhidrida. Pengeluaran global dianggarkan 16,000 hingga 30,000 tan setahun, dengan kadar pertumbuhan tahunan sebanyak 10%.

Escherichia coli dan Saccharomyces cerevisiae terubah suai secara genetik telah dicadangkan bagi pengeluaran komersil melalui penapaian glukosa.

Aplikasi 
Asid suksinik ialah bahan pelopor kepada beberapa poliester dan komponen beberapa resin alkid. 1,4-Butanadiol(BDO) boleh disintesis menggunakan asid suksinik sebagai pelopor. Industri automotif dan elektronik sangat bergantung kepada BDO untuk menghasilkan penyambung, penebat, pelitup roda, tombol anjakan gear dan rasuk pengukuhan. Asid suksinik juga berfungsi sebagai asas polimer terbiodegradasi tertentu, yang mendapat perhatian dalam aplikasi kejuruteraan tisu.

Sebagai bahan tambahan makanan dan makanan tambahan, asid suksinik secara amnya diiktiraf sebagai selamat oleh Pentadbiran Makanan dan Dadah AS. Asid suksinik digunakan terutamanya sebagai pengawal keasidan dalam industri makanan dan minuman. Ia juga boleh didapati sebagai agen perasa, menyumbang komponen yang agak masam dan astringen kepada rasa umami. Sebagai eksipien dalam produk farmaseutikal, ia juga digunakan untuk mengawal keasidan atau ion pembalas.

Biosintesis

Kitaran asid trikarboksilik 
Suksinat ialah ion perantara utama kitaran asid trikarboksilik, laluan metabolik utama yang digunakan untuk menghasilkan tenaga kimia dengan kehadiran oksigen. Suksinat dijana daripada suksinil-CoA oleh enzim suksinil-CoA sintetase dalam langkah yang menghasilkan GTP / ATP:

Suksinil-CoA + NDP + Pi → Suksinat + CoA + NTP

Dengan pemangkinan enzim suksinat dehidrogenase(SDH), suksinat kemudiannya dioksidakan kepada fumarat:

Suksinat + FAD → Fumarat + FADH2

SDH juga mengambil bahagian dalam rantaian pengangkutan elektron mitokondria, di mana ia dikenali sebagai kompleks respirasi II. Kompleks enzim ini ialah lipoprotein terikat membran dengan 4 subunit yang menggabungkan pengoksidaan suksinat dengan penurunan ubikuinona melalui pembawa elektron perantaraan FAD dan tiga kelompok 2Fe-2S. Oleh itu, suksinat berfungsi sebagai penderma elektron langsung kepada rantai pengangkutan elektron, dan ia sendiri ditukar menjadi fumarat.

Cawangan penurunan kitaran TCA 
Suksinat secara alternatif boleh dibentuk oleh aktiviti songsang SDH. Dalam keadaan anaerobik bakteria tertentu seperti A. succinogenes, A. succiniciproducens dan M. succiniciproducens, kitaran TCA dibuat secara terbalik, dan glukosa ditukar kepada suksinat melalui perantaraan oksaloasetat, malat dan fumarat. Laluan ini dieksploitasi dalam kejuruteraan metabolik untuk menghasilkan suksinat bagi kegunaan manusia. Selain itu, asid suksinik yang dihasilkan semasa penapaian gula memberikan gabungan rasa masin, kepahitan dan keasidan kepada alkohol yang ditapai.

Pengumpulan fumarat boleh memacu aktiviti songsang SDH, sekali gus meningkatkan penjanaan suksinat. Di bawah keadaan patologi dan fisiologi, pengangkut malat-aspartat atau nukleotida purina boleh meningkatkan fumarat mitokondria, yang kemudiannya mudah ditukar kepada suksinat.

Kitaran glioksilat 
Suksinat juga merupakan produk kitaran glioksilat, yang menukarkan dua unit asetil dua karbon kepada suksinat empat karbon. Kitaran glioksilat digunakan oleh banyak bakteria, tumbuhan dan kulat dan membolehkan organisma ini hidup pada sebatian penghasil asetat atau asetil CoA. Laluan tersebut mengelakkan langkah dekarboksilasi kitaran TCA melalui enzim isositrat liase yang membelah isositrat kepada suksinat dan glioksilat. Suksinat yang dihasilkan kemudiannya tersedia untuk pengeluaran tenaga atau biosintesis.

Rujukan 

Asid dikarboksilik
Nombor E daripada Wikidata