Dehidrogenaze

Dehidrogenaze so encimi, ki sodelujejo v oksidacijskih procesih. Pojavijo se v različnih različicah v človeškem telesu in na primer katalizirajo razpad alkohola v jetrih.

Kaj so dehidrogenaze?

Dehidrogenaze so specializirani encimi. Biokatalizatorji pospešijo naravno oksidacijo substratov. Snov, ki oksidira, izgubi elektrone. V bioloških reakcijah so dehidrogenaze odcepile vodikove anione iz substrata. Anioni so negativno nabiti delci.

V tem primeru vodikov atom sprejme elektron in s tem prejme negativni električni naboj. Dejanska reakcija poteka v aktivnem središču encima. Ko dehidrogenaza cepi vodikov anion iz substrata, kofaktorji prevzamejo elektrone in vodik. Kofaktorji so molekule, ki igrajo pomoč pri encimskih procesih, vendar niso same vključene v cepitev. Kofaktorji dehidrogenaze vključujejo nikotinamid adenin dinukleotid (NAD +) in flavin adenin dinukleotid (FAD).

V nasprotju z dehidrogenazami dehidrataze cepijo celotne molekule vode iz svojega substrata. Dehidrogenaze lahko povzročijo tudi nasprotno reakcijo in prispevajo k zmanjšanju namesto oksidacije. Delček med redukcijo sprejme elektrone, namesto da jih odda. Biologija dodeli dehidrogenaze oksidnim reduktazam. Te vrste encimov obstajajo v vsakem živem organizmu.

Funkcija, učinek in naloge

Dehidrogenaze so skupina, sestavljena iz številnih specializiranih encimov. Posamezni encimi imajo v človeškem telesu različne naloge. Biologija razdeli različne dehidrogeneze v nadaljnje podskupine.

Na primer, aldehidne dehidrogenaze (ALDH) tvorijo skupino dehidrogenaz, ki jih najdemo predvsem v jetrih. ALDH je praviloma odgovoren le za določen substrat in ne more prispevati k oksidaciji drugih substratov. Na primer, ALDH1A1, -1A2 in -1A3 predelajo mrežnico, ki jo najdemo v vitaminu A. Vendar pa pri tem pravilu obstajajo izjeme: ALDH2 lahko na primer deluje z različnimi substrati in ni omejen na eno snov.

V jetrih dehidrogenaze razgrajujejo alkohol, na primer etanol. Pomagajo pri čiščenju krvi, kar je ena najpomembnejših nalog jeter. Molekula etanola se najprej priklopi v aktivno središče alkoholne hidrogenaze (ADH). S pomočjo encima etanol oksidira tako, da odcepi negativno nabit atom vodika in ga da v svoj kofaktor NAD +: ADH na ta način pretvori etanol v acetaldehid. Acetaldehid ali etanal je strupen in povzroča številne zdravstvene težave.

Hrana običajno vsebuje le majhno količino etanola, ki ga telo lahko hitro pretvori. Zato so etanske količine le majhne. Vrednost acetaldehida je substrat za ALDH, ALDH pa katalizira pretvorbo acetaldehida v ocetno kislino, preden se ocetna kislina lahko še naprej cepi in razgradi na vodo in ogljikov dioksid. V tej obliki so molekule popolnoma neškodljive.

Izobraževanje, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti

Dehidrogenaze se večinoma nahajajo v tekočih delih celične plazme ali v mitohondrijih. Ženska telesa proizvajajo manj ADH kot moška telesa. To prispeva k dejstvu, da so ženske v povprečju bolj občutljive na alkohol.

Natančne vrednosti različnih dehidrogenaz se ne razlikujejo samo med različnimi skupinami encimov, ampak tudi med različnimi posamezniki in etničnimi skupinami. V vzhodni Aziji ter med avtohtonimi prebivalci Amerike in Avstralije so ravni ADH v povprečju nižje kot na primer pri Evropejcih. Človeški genom ima 19 znanih genov, ki določajo ALDH. Ti geni so na dvanajstem kromosomu. Določajo, kateri vrstni red imajo aminokisline v beljakovinskih verigah.

Lastnosti proteinskih struktur izhajajo iz tega zaporedja. Oblika dehidrogenaz in s tem njihova funkcija sta odvisni tudi od zaporedja aminokislin med sintezo. Na primer, ALDH2 sestavlja 500 aminokislin. Praviloma celice sintetizirajo dehidrogeneze, ki jih kasneje tudi potrebujejo; Transport snovi zato ni več potreben.

Bolezni in motnje

Ko se alkohol razgradi v človeškem telesu, nastane acetaldehid kot vmesna faza. Snov je strupena; zato ga mora encim ALDH čim hitreje pretvoriti v ocetno kislino. Pri večjih količinah alkohola pa to ponavadi ne deluje popolnoma. Zato se mamica zadržuje nekaj ur po zaužitju alkohola.

Medicina mu pravijo tudi veisalgija. Tipični simptomi so glavobol, slabo počutje, nelagodje v želodcu, bruhanje in izguba apetita. Sposobnost koncentracije in reakcije je pogosto omejena. Od tega, kako občutljivi so ljudje na alkohol, je med drugim odvisno tudi od tega, koliko dehidrogenaz proizvajajo jetrne celice. Dehidrogenaze igrajo tudi vlogo pri razvoju ali vzdrževanju različnih bolezni. Na primer, maščobna aldehidna dehidrogenaza (FALDH) ima osrednjo vlogo pri razvoju Sjogrenovega sindroma.

Glavni simptomi klinične slike so duševna zaostalost in progresivna spastična paraplegija. Spastična paraplegija je nevrodegenerativna bolezen, za katero je značilna spastična paraliza v nogah. Sjögren-Larsson sindrom pomeni tudi, da je pohotna plast kože bolj izrazita in tvori jasno vidne kožne luske (ihtioza). Poleg teh treh kardinalnih simptomov so motnje mrežnice pogoste. Vzrok sindroma leži v genih, ki kodirajo FALDH. Zaradi mutacije telo ne sintetizira pravilno encimskega kompleksa s FALDH. Posledično se poveča koncentracija maščobnih alkoholov in maščobnih aldehidov v krvni plazmi.