Αφυδρογονάσες

Αφυδρογονάσες είναι ένζυμα που εμπλέκονται σε διαδικασίες οξείδωσης. Εμφανίζονται σε διαφορετικές παραλλαγές στο ανθρώπινο σώμα και, για παράδειγμα, καταλύουν τη διάσπαση του αλκοόλ στο ήπαρ.

Τι είναι οι αφυδρογονάσες;

Οι αφυδρογονάσες είναι εξειδικευμένα ένζυμα. Οι βιοκαταλύτες επιταχύνουν τη φυσική οξείδωση των υποστρωμάτων. Μια ουσία που οξειδώνει χάνει ηλεκτρόνια. Στις βιολογικές αντιδράσεις, οι αφυδρογονάσες διαχωρίζουν τα ανιόντα υδρογόνου από ένα υπόστρωμα. Τα ανιόντα είναι αρνητικά φορτισμένα σωματίδια.

Σε αυτήν την περίπτωση, ένα άτομο υδρογόνου δέχεται ένα ηλεκτρόνιο και έτσι λαμβάνει ένα αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Η πραγματική αντίδραση λαμβάνει χώρα στο ενεργό κέντρο του ενζύμου. Όταν η αφυδρογονάση διασπά το ανιόν υδρογόνου από ένα υπόστρωμα, οι συμπαράγοντες λαμβάνουν τα ηλεκτρόνια και το υδρογόνο. Οι συντελεστές είναι μόρια που παίζουν βοηθητικό ρόλο στις ενζυματικές διεργασίες, αλλά δεν εμπλέκονται στην ίδια τη διάσπαση. Οι συμπαράγοντες των αφυδρογονάσης περιλαμβάνουν το νικοκλεοτίδιο νικοτιναμίδης αδενίνη (NAD +) και το δινουκλεοτίδιο φλαβίνης αδενίνης (FAD).

Σε αντίθεση με τις αφυδρογονάσες, οι αφυδατάσες διαχωρίζουν ολόκληρα τα μόρια του νερού από το υπόστρωμά τους. Οι αφυδρογονάσες μπορούν επίσης να προκαλέσουν την αντίδραση και να συμβάλουν στη μείωση αντί της οξείδωσης. Κατά τη διάρκεια της μείωσης, ένα σωματίδιο δέχεται ηλεκτρόνια αντί να τα εγκαταλείψει. Η βιολογία εκχωρεί αφυδρογονάσες σε αναγωγάσεις οξειδίων. Αυτοί οι τύποι ενζύμων υπάρχουν σε κάθε ζωντανό οργανισμό.

Λειτουργία, εφέ & εργασίες

Οι αφυδρογονάσες είναι μια ομάδα που αποτελείται από πολλά εξειδικευμένα ένζυμα. Τα μεμονωμένα ένζυμα έχουν διαφορετικά καθήκοντα στο ανθρώπινο σώμα. Η βιολογία χωρίζει τις διάφορες αφυδρογονάσες σε περαιτέρω υποομάδες.

Οι αλδεϋδικές αφυδρογονάσες (ALDH), για παράδειγμα, σχηματίζουν μια ομάδα αφυδρογονάσης που βρίσκονται κυρίως στο ήπαρ. Κατά κανόνα, ένα ALDH ευθύνεται μόνο για ένα συγκεκριμένο υπόστρωμα και δεν μπορεί να συμβάλει στην οξείδωση άλλων υποστρωμάτων. Για παράδειγμα, οι ALDH1A1, -1A2 και -1A3 επεξεργάζονται αμφιβληστροειδή, η οποία βρίσκεται στη βιταμίνη Α. Υπάρχουν, ωστόσο, εξαιρέσεις σε αυτόν τον κανόνα: το ALDH2, για παράδειγμα, μπορεί να λειτουργήσει με διαφορετικά υποστρώματα και δεν περιορίζεται σε μία ουσία.

Στο ήπαρ, οι αφυδρογονάσες διαλύουν το αλκοόλ, για παράδειγμα αιθανόλη. Βοηθούν στον καθαρισμό του αίματος, το οποίο είναι ένα από τα πιο σημαντικά καθήκοντα του ήπατος. Το μόριο αιθανόλης προσγειώνεται πρώτα στο ενεργό κέντρο μιας υδρογονάσης αλκοόλης (ADH). Με τη βοήθεια του ενζύμου, η αιθανόλη οξειδώνεται διαχωρίζοντας το αρνητικά φορτισμένο άτομο υδρογόνου και δίνοντάς τον στον συμπαράγοντά του NAD +: Η ADH μετατρέπει την αιθανόλη σε ακεταλδεΰδη με αυτόν τον τρόπο. Η ακεταλδεΰδη ή η αιθανάλη είναι τοξική και προκαλεί ορισμένες ασθένειες στην υγεία.

Η τροφή συνήθως περιέχει μόνο μια μικρή ποσότητα αιθανόλης, την οποία ο οργανισμός μπορεί να μετατρέψει γρήγορα. Επομένως, οι αιθανικές ποσότητες είναι μόνο μικρές. Η ακεταλδεΰδη με τη σειρά της είναι το υπόστρωμα για την ALDH. Η ALDH καταλύει τη μετατροπή της ακεταλδεΰδης σε οξικό οξύ προτού το οξικό οξύ μπορεί να διαχωριστεί περαιτέρω και να διαχωριστεί σε νερό και διοξείδιο του άνθρακα. Σε αυτήν τη μορφή, τα μόρια είναι εντελώς ακίνδυνα.

Εκπαίδευση, εμφάνιση, ιδιότητες και βέλτιστες τιμές

Οι αφυδρογονάσες βρίσκονται κυρίως στα υγρά μέρη του κυτταρικού πλάσματος ή στα μιτοχόνδρια. Τα γυναικεία σώματα παράγουν λιγότερο ADH από τα ανδρικά σώματα. Αυτό συμβάλλει στο γεγονός ότι οι γυναίκες είναι κατά μέσο όρο πιο ευαίσθητες στο αλκοόλ.

Οι ακριβείς τιμές των διαφορετικών αφυδρογονάσης ποικίλλουν όχι μόνο μεταξύ διαφορετικών ενζυματικών ομάδων, αλλά επίσης μεταξύ διαφορετικών ατόμων και εθνοτικών ομάδων. Στην Ανατολική Ασία και μεταξύ των αυτόχθονων πληθυσμών της Αμερικής και της Αυστραλίας, τα επίπεδα ADH είναι κατά μέσο όρο χαμηλότερα από, για παράδειγμα, στους Ευρωπαίους. Το ανθρώπινο γονιδίωμα έχει 19 γνωστά γονίδια που προσδιορίζουν την ALDH. Αυτά τα γονίδια βρίσκονται στο δωδέκατο χρωμόσωμα. Καθορίζουν ποια σειρά λαμβάνουν τα αμινοξέα εντός των πρωτεϊνικών αλυσίδων.

Οι ιδιότητες των πρωτεϊνικών δομών προκύπτουν από αυτήν την αλληλουχία. Το σχήμα των αφυδρογονάσης και συνεπώς η λειτουργία τους εξαρτάται επίσης από την αλληλουχία των αμινοξέων κατά τη σύνθεση. Για παράδειγμα, το ALDH2 αποτελείται από 500 αμινοξέα. Κατά κανόνα, τα κύτταρα συνθέτουν αφυδρογονάσες, τις οποίες αργότερα χρειάζονται επίσης. Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχει ανάγκη μεταφοράς των ουσιών.

Ασθένειες & Διαταραχές

Όταν το αλκοόλ διασπάται στο ανθρώπινο σώμα, η ακεταλδεΰδη σχηματίζεται ως ενδιάμεσο στάδιο. Η ουσία είναι δηλητηριώδης. το ένζυμο ALDH πρέπει επομένως να το μετατρέψει σε οξικό οξύ το συντομότερο δυνατό. Ωστόσο, με μεγαλύτερες ποσότητες αλκοόλ, αυτό συνήθως δεν λειτουργεί πλήρως. Ως εκ τούτου, η απόλυση παραμένει λίγες ώρες μετά την κατανάλωση αλκοόλ.

Η ιατρική το αποκαλεί επίσης Veisalgia. Τα τυπικά συμπτώματα είναι πονοκέφαλος, αδιαθεσία, ερεθισμός στο στομάχι, έμετος και απώλεια όρεξης. Η ικανότητα συγκέντρωσης και αντίδρασης είναι συχνά περιορισμένη. Το πόσο ευαίσθητα είναι τα άτομα στο αλκοόλ εξαρτάται, μεταξύ άλλων, από το πόσες αφυδρογονάσες παράγουν τα ηπατικά κύτταρα. Οι αφυδρογονάσες παίζουν επίσης ρόλο στην ανάπτυξη ή τη συντήρηση διαφόρων ασθενειών. Η λιπαρή αλδεΰδη αφυδρογονάση (FALDH), για παράδειγμα, παίζει κεντρικό ρόλο στην ανάπτυξη του συνδρόμου Sjogren.

Τα κύρια συμπτώματα της κλινικής εικόνας είναι η διανοητική καθυστέρηση και η προοδευτική σπαστική παραπληγία. Η σπαστική παραπληγία είναι μια νευροεκφυλιστική ασθένεια και χαρακτηρίζεται από σπαστική παράλυση στα πόδια. Το σύνδρομο Sjögren-Larsson σημαίνει επίσης ότι το κεράτινο στρώμα του δέρματος είναι πιο έντονο και σχηματίζει σαφώς ορατές νιφάδες του δέρματος (ιχθύωση). Εκτός από αυτά τα τρία βασικά συμπτώματα, οι διαταραχές του αμφιβληστροειδούς είναι συχνές. Η αιτία του συνδρόμου έγκειται στα γονίδια που κωδικοποιούν το FALDH. Λόγω μιας μετάλλαξης, το σώμα δεν συνθέτει σωστά το ένζυμο σύμπλεγμα με FALDH. Ως αποτέλεσμα, η συγκέντρωση λιπαρών αλκοολών και λιπαρών αλδεϋδών στο πλάσμα του αίματος αυξάνεται.