Peroksidaze predstavljajo encime, ki razgrajujejo vodikov peroksid ali organske perokside v vsakem organizmu. Peroksidi so močni celični toksini, ki nastajajo v številnih biokemičnih oksidacijskih reakcijah. Zaradi tega je peroksidaze eden najpomembnejših antioksidantov.
Kaj so peroksidaze?
Peroksidaze so encimi, ki v večini primerov razgradijo strupeni vodikov peroksid. Ti encimi tudi zmanjšujejo organske perokside.
V teh reakcijah ustrezni peroksid v delnih korakih prejme dva elektrona in dva protona. To pomeni, da pride do prenosa vodikovih atomov. Vez med dvema kisikovima atomoma peroksida je pretrgana. Peroksidaze vključujejo katalazo, citokrom c peroksidazo, ščitnično peroksidazo in glutation peroksidazo. Atomi vodika prihajajo iz tako imenovanih donatorjev vodika. Podlaga sta vodikov peroksid ali organski peroksidi, poseben primer je katalaz.
V primeru katalaze kot peroksidaze druga molekula vodikovega peroksida deluje kot darovalec vodika. Torej prenaša vodikove atome. Dve molekuli vodikovega peroksida sta sestavljeni v dve molekuli vode in ena molekula kisika. S pomočjo vodikovega peroksida citokrom c peroksidaza oksidira na primer feroform citokroma C. S pomočjo ščitnične peroksidaze se v prisotnosti vodikovega peroksida zmanjša jodidni ion, ki se takoj pretvori z aminokislino tirozin in tvori ščitnične hormone.
Glutation peroksidaza je pomembna peroksidaza. To katalizira oksidacijo glutationa z vodikovim peroksidom s tvorbo vode. Zaradi tega je eden najpomembnejših antioksidantov v telesu.
Funkcija, učinek in naloge
Najpomembnejša naloga peroksidaz je razgraditi strupeni vodikov peroksid in organske perokside v organizmu. Peroksidi so zelo agresivne snovi, ki lahko zelo enostavno oksidirajo telesne lastne biomolekule.
V mnogih oksidativnih presnovnih procesih pogosto nastanejo kot presnovki. Ko se peroksidi razgradijo, se običajno sprošča vodikov peroksid, ki napada druge endogene snovi. Prosti radikali se pri pretvorbi peroksidov vedno tvorijo tudi kot vmesni produkti. Da bi omejili učinek prostih radikalov, je zato treba razgraditi tudi perokside. Encim katalaza je odgovoren za neposredno razpadanje vodikovega peroksida v vodi in kisiku. Glutation peroksidaza oksidira glutation-sulfid in hkrati zmanjša vodikov peroksid v vodo. Glutation je tripeptid iz glutaminske kisline, cisteina in glicina.
V jetrih kot antioksidant je najpomembnejša učinkovina pri razstrupljanju telesa. V procesu se oksidira. Če ga apliciramo do izčrpanosti, lahko pride do akutne odpovedi jeter, ker reakcije razstrupljanja, ki so vedno potrebne, ne potekajo več. Posledično je encim glutation peroksidaza izredno pomemben kot sestavni del celične obrambe pred oksidativnim stresom. Pomanjkanje tega encima lahko vodi do arterioskleroze, tumorjev in nevrodegenerativnih bolezni.
Ščitnična peroksidaza posledično z oksidacijo jodida vgradi jod v ščitnične hormone. Tudi tu se vodikovi atomi med oksidacijo jodidnega iona prenesejo iz tirozina v vodikov peroksid. Pri tem nastajajo ščitnični hormoni in voda.
Izobraževanje, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti
Peroksidaze se nahajajo v glavnem v peroksisomih celice. Peroksizomi so membransko zaprti celični organeli, v katerih se razgradijo agresivni peroksidi. Te reakcije morajo potekati ločeno od preostalega območja celice, ker so lahko nevarne za preostali del celice. Peroksizomi vsebujejo peroksidaze, ki tam razgradijo vodikov peroksid in druge perokside, ki jih citoplazma celice ne moti.
Število in velikost peroksisomov ter njihova vsebnost beljakovin sta odvisni od vrste celice. Več reakcij razstrupljanja, večje je število in prostornina veziklov. Peroksizomi vsebujejo približno 60 oksidaz in monooksigenaz, ki katalizirajo razpad maščobnih kislin in drugih snovi z vključitvijo kisika. Peroksidi nastajajo kot posebno reaktivni vmesni produkti, ki jih je treba razgraditi s pomočjo peroksidaz.
Bolezni in motnje
Vodikov peroksid kot vmesni izdelek, predvsem pri oksidativnem razpadu maščob, ima velik vpliv na organizem. Sam ima oksidativni učinek in lahko poškoduje telo. Zato imajo peroksidaze zelo pomembno vlogo, zlasti kar zadeva oksidativni stres.
Kot antioksidanti so zlasti glutation-peroksidaze del celičnega obrambnega sistema. Glutation peroksidaze so sestavljene iz glutationa. Kot kofaktor so odvisni od selena. Glutation je tripeptid, sestavljen iz glutaminske kisline, cisteina in glicina. Selen se v encimih veže na cistein, pri čemer je selenski cistein reaktivno središče encima. Okvara ali pomanjkanje glutation peroksidaze lahko privede do resnih zdravstvenih težav. To pomanjkanje pogosto povzroči pomanjkanje selena. To omejuje delovanje encima. Zlasti na nekaterih območjih Kitajske, kjer so tla selena zelo slaba, se pojavi tako imenovani sindrom Keshan (imenovan po okrožju Keshan).
Bolezen se kaže v srčnih težavah, kot so srčne aritmije, srčno popuščanje ali celo kardiogeni šok. Glutation peroksidaze izhajajo iz glutationa. To še posebej najdemo v jetrih in se nenehno proizvaja v telesu. Kadar pa so prisotne večje koncentracije peroksidov, glutation zelo hitro porabi z oksidacijo. To se lahko hitro zgodi s telesno vadbo, čustvenim stresom ali okužbami. Nezdrav življenjski slog s slabo prehrano, toksini iz okolja, alkoholom, cigaretnim dimom in še marsikaj drugega lahko privede tudi do pomanjkanja glutationa.
To pomanjkanje se kaže v oslabljenem imunskem sistemu in preobremenitvi jeter. Če zdravstvene pritožbe še niso postale kronične, sprememba življenjskega sloga hitro pripelje do okrevanja, saj se glutation hitro ponovno oblikuje.
