Dehidrogenāzes

Dehidrogenāzes ir fermenti, kas ir iesaistīti oksidācijas procesos. Tie cilvēka organismā notiek dažādos variantos un, piemēram, katalizē alkohola sadalīšanos aknās.

Kas ir dehidrogenāzes?

Dehidrogenāzes ir specializēti fermenti. Biokatalizatori paātrina substrātu dabisko oksidāciju. Viela, kas oksidējas, zaudē elektronus. Bioloģiskās reakcijās dehidrogenāzes no substrāta sadala ūdeņraža anjonus. Anjoni ir negatīvi lādētas daļiņas.

Šajā gadījumā ūdeņraža atoms pieņem elektronu un tādējādi saņem negatīvu elektrisko lādiņu. Faktiskā reakcija notiek fermenta aktīvajā centrā. Kad dehidrogenāze no substrāta šķeļ ūdeņraža anjonu, kofaktori ievada elektronus un ūdeņradi. Kofaktori ir molekulas, kurām ir palīdzīga loma fermentatīvajos procesos, bet tās nav iesaistītas pašā šķelšanā. Dehidrogenāžu kofaktori ietver nikotinamīda adenīna dinukleotīdu (NAD +) un flavina adenīna dinukleotīdu (FAD).

Pretstatā dehidrogenāzēm dehidratāzes no substrāta sadala veselas ūdens molekulas. Dehidrogenāzes arī var izraisīt pretreakciju un oksidācijas vietā veicina reducēšanu. Samazināšanas laikā daļiņa pieņem elektronus, nevis atsakās no tiem. Bioloģija dehidrogenāzes piešķir oksīdu reduktāzēm. Šie enzīmu veidi pastāv katrā dzīvā organismā.

Funkcija, efekts un uzdevumi

Dehidrogenāzes ir grupa, kas sastāv no daudziem specializētiem fermentiem. Atsevišķiem fermentiem cilvēka ķermenī ir dažādi uzdevumi. Bioloģija dažādas dehidrogenāzes sadala turpmākajās apakšgrupās.

Aldehīddehidrogenāzes (ALDH), piemēram, veido dehidrogenāžu grupu, kas galvenokārt atrodama aknās. Parasti ALDH ir atbildīgs tikai par noteiktu substrātu un nevar veicināt citu substrātu oksidēšanu. Piemēram, ALDH1A1, -1A2 un -1A3 apstrādā tīklenes, kas atrodamas A vitamīnā. Tomēr šim noteikumam ir izņēmumi: piemēram, ALDH2 var darboties ar dažādiem substrātiem, un tas nav ierobežots ar vienu vielu.

Aknās dehidrogenāzes sadala alkoholu, piemēram, etanolu. Tie palīdz attīrīt asinis, kas ir viens no vissvarīgākajiem aknu uzdevumiem. Etanola molekula vispirms piestāj spirta hidrogenāzes (ADH) aktīvajā centrā. Ar fermenta palīdzību etanols oksidējas, sadalot negatīvi uzlādētu ūdeņraža atomu un nododot to savam kofaktoram NAD +: Šādā veidā ADH pārvērš etanolu acetaldehīdā. Acetaldehīds jeb etanāls ir toksisks un izraisa vairākas veselības kaites.

Pārtika parasti satur tikai nelielu daudzumu etanola, kuru ķermenis var ātri pārveidot. Tāpēc etanāla daudzums ir tikai mazs. Acetaldehīds savukārt ir ALDH substrāts ALDH katalizē acetaldehīda pārvēršanu etiķskābē, pirms etiķskābi var vēl sadalīt un sadalīt ūdenī un oglekļa dioksīdā. Šajā formā molekulas ir pilnīgi nekaitīgas.

Izglītība, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības

Dehidrogenāzes lielākoties atrodas šūnu plazmas šķidrajās daļās vai mitohondrijos. Sieviešu ķermeņi rada mazāk ADH nekā vīriešu ķermeņi. Tas veicina faktu, ka sievietes vidēji ir jutīgākas pret alkoholu.

Dažādu dehidrogenāžu precīzās vērtības atšķiras ne tikai starp dažādām enzīmu grupām, bet arī starp dažādiem indivīdiem un etniskajām grupām. Austrumāzijā un starp Amerikas un Austrālijas pamatiedzīvotājiem ADH līmenis ir vidēji zemāks nekā, piemēram, eiropiešiem. Cilvēka genomā ir 19 zināmi gēni, kas nosaka ALDH. Šie gēni atrodas divpadsmitajā hromosomā. Viņi nosaka, kādā secībā aminoskābes ieņem olbaltumvielu ķēdes.

Šīs secības rezultātā rodas olbaltumvielu struktūru īpašības. Dehidrogenāžu forma un tādējādi arī to darbība ir atkarīga arī no aminoskābju secības sintēzes laikā. Piemēram, ALDH2 sastāv no 500 aminoskābēm. Parasti šūnas sintezē dehidrogenāzes, kas tām vēlāk arī vajadzīgas; Tāpēc vielu pārvadāšana nav nepieciešama.

Slimības un traucējumi

Sadalot alkoholu cilvēka ķermenī, kā starpposms veidojas acetaldehīds. Viela ir indīga; tāpēc fermentam ALDH tas pēc iespējas ātrāk jāpārvērš etiķskābē. Tomēr ar lielāku alkohola daudzumu tas parasti nedarbojas pilnībā. Tāpēc paģiras kavējas dažas stundas pēc alkohola lietošanas.

Medicīna to sauc arī par Veisalgia. Raksturīgi simptomi ir galvassāpes, savārgums, nejutīgums kuņģī, vemšana un apetītes zudums. Spēja koncentrēties un reaģēt bieži ir ierobežota. Cik jutīgi cilvēki ir pret alkoholu, cita starpā, ir atkarīgs arī no tā, cik dehidrogenāzes ražo aknu šūnas. Dehidrogenāzēm ir arī loma dažādu slimību attīstībā vai uzturēšanā. Piemēram, taukvielu aldehīddehidrogenāzei (FALDH) ir galvenā loma Sjogrena sindroma attīstībā.

Galvenie klīniskā attēla simptomi ir garīga atpalicība un progresējoša spastiska paraplēģija. Spastiska paraplēģija ir neirodeģeneratīva slimība, un to raksturo spastiska paralīze kājās. Sjögren-Larsson sindroms nozīmē arī to, ka ragveida ādas slānis ir izteiktāks un veido skaidri redzamas ādas pārslas (ihtioze). Papildus šiem trim kardinālajiem simptomiem bieži ir arī tīklenes traucējumi. Sindroma cēlonis ir gēni, kas kodē FALDH. Sakarā ar mutāciju, organisms nepareizi sintezē fermentu kompleksu ar FALDH. Tā rezultātā palielinās taukskābju spirtu un taukskābju aldehīdu koncentrācija asins plazmā.