Dehydrogenazy

Dehydrogenazy to enzymy biorące udział w procesach utleniania. Występują w różnych wariantach w organizmie człowieka i np. Katalizują rozkład alkoholu w wątrobie.

Co to są dehydrogenazy?

Dehydrogenazy to wyspecjalizowane enzymy. Biokatalizatory przyspieszają naturalne utlenianie substratów. Substancja, która utlenia się, traci elektrony. W reakcjach biologicznych dehydrogenazy odszczepiają aniony wodoru z podłoża. Aniony to ujemnie naładowane cząstki.

W tym przypadku atom wodoru przyjmuje elektron i tym samym otrzymuje ujemny ładunek elektryczny. Właściwa reakcja zachodzi w aktywnym centrum enzymu. Kiedy dehydrogenaza odszczepia anion wodoru z podłoża, kofaktory pobierają elektrony i wodór. Kofaktory to cząsteczki, które odgrywają pomocniczą rolę w procesach enzymatycznych, ale nie biorą udziału w samym rozszczepieniu. Kofaktory dehydrogenaz obejmują dinukleotyd nikotynamidoadeninowy (NAD +) i dinukleotyd flawinoadeninowy (FAD).

W przeciwieństwie do dehydrogenaz, dehydratazy odszczepiają całe cząsteczki wody od podłoża. Dehydrogenazy mogą również powodować reakcję przeciwną i przyczyniać się do redukcji zamiast utleniania. Podczas redukcji cząstka przyjmuje elektrony zamiast je oddawać. Biologia przypisuje dehydrogenazy reduktazom tlenkowym. Tego typu enzymy występują w każdym żywym organizmie.

Funkcja, efekt i zadania

Dehydrogenazy to grupa złożona z wielu wyspecjalizowanych enzymów. Poszczególne enzymy mają różne zadania w organizmie człowieka. Biologia dzieli różne dehydrogenazy na dalsze podgrupy.

Na przykład dehydrogenazy aldehydowe (ALDH) tworzą grupę dehydrogenaz, które występują głównie w wątrobie. Z reguły ALDH odpowiada tylko za określony substrat i nie może przyczyniać się do utleniania innych substratów. Na przykład ALDH1A1, -1A2 i -1A3 przetwarzają siatkówkę, która znajduje się w witaminie A. Są jednak wyjątki od tej reguły: na przykład ALDH2 może działać z różnymi substratami i nie jest ograniczony do jednej substancji.

W wątrobie dehydrogenazy rozkładają alkohol, na przykład etanol. Pomagają w oczyszczaniu krwi, co jest jednym z najważniejszych zadań wątroby. Cząsteczka etanolu najpierw przyłącza się do aktywnego centrum hydrogenazy alkoholowej (ADH). Z pomocą enzymu etanol utlenia się, odszczepiając ujemnie naładowany atom wodoru i przekazując go kofaktorowi NAD +: W ten sposób ADH przekształca etanol w aldehyd octowy. Aldehyd octowy lub etanal jest toksyczny i powoduje szereg dolegliwości zdrowotnych.

Pożywienie zwykle zawiera tylko niewielką ilość etanolu, który organizm może szybko przekształcić. Dlatego ilości etanalu są tylko niewielkie. Z kolei aldehyd octowy jest substratem dla ALDH ALDH katalizuje przemianę aldehydu octowego w kwas octowy, zanim kwas octowy będzie mógł zostać dalej rozszczepiony i rozłożony na wodę i dwutlenek węgla. W tej formie cząsteczki są całkowicie nieszkodliwe.

Edukacja, występowanie, właściwości i optymalne wartości

Dehydrogenazy znajdują się głównie w płynnych częściach plazmy komórkowej lub w mitochondriach. Ciała kobiet wytwarzają mniej ADH niż ciała mężczyzn. Przyczynia się to do tego, że kobiety są średnio bardziej wrażliwe na alkohol.

Dokładne wartości różnych dehydrogenaz różnią się nie tylko między różnymi grupami enzymów, ale także między różnymi osobami i grupami etnicznymi. W Azji Wschodniej oraz wśród rdzennych mieszkańców Ameryki i Australii poziomy ADH są średnio niższe niż np. U Europejczyków. Ludzki genom ma 19 znanych genów determinujących ALDH. Te geny znajdują się na dwunastym chromosomie. Określają kolejność aminokwasów w łańcuchach białek.

Z tej sekwencji wynikają właściwości struktur białkowych. Kształt dehydrogenaz, a tym samym ich funkcja, zależy również od sekwencji aminokwasów podczas syntezy. Na przykład ALDH2 składa się z 500 aminokwasów. Z reguły komórki syntetyzują dehydrogenazy, których później również potrzebują; Oznacza to, że nie ma potrzeby transportu substancji.

Choroby i zaburzenia

Kiedy alkohol rozkłada się w ludzkim ciele, na etapie pośrednim powstaje aldehyd octowy. Substancja jest trująca; dlatego enzym ALDH musi jak najszybciej przekształcić go w kwas octowy. Jednak w przypadku większych ilości alkoholu zwykle nie działa to całkowicie. Dlatego kac utrzymuje się kilka godzin po spożyciu alkoholu.

Medycyna nazywa to również Veisalgia. Typowe objawy to ból głowy, złe samopoczucie, mdłości w żołądku, wymioty i utrata apetytu. Zdolność do koncentracji i reagowania jest często ograniczona. To, jak wrażliwi są ludzie na alkohol, zależy między innymi od tego, ile dehydrogenaz wytwarzają komórki wątroby. Dehydrogenazy również odgrywają rolę w rozwoju lub utrzymywaniu się różnych chorób. Na przykład dehydrogenaza aldehydu tłuszczowego (FALDH) odgrywa kluczową rolę w rozwoju zespołu Sjogrena.

Głównymi objawami obrazu klinicznego są upośledzenie umysłowe i postępująca paraplegia spastyczna. Paraplegia spastyczna jest chorobą neurodegeneracyjną i charakteryzuje się spastycznym porażeniem kończyn dolnych. Zespół Sjögrena-Larssona oznacza również, że zrogowaciała warstwa skóry jest bardziej uwydatniona i tworzy wyraźnie widoczne łuski skórne (rybia łuska). Oprócz tych trzech głównych objawów, często występują zaburzenia siatkówki. Przyczyną zespołu są geny kodujące FALDH. Z powodu mutacji organizm nie syntetyzuje prawidłowo kompleksu enzymatycznego z FALDH. W efekcie wzrasta stężenie alkoholi tłuszczowych i aldehydów tłuszczowych w osoczu krwi.