Dehidrogenazės yra fermentai, kurie dalyvauja oksidacijos procesuose. Jie būna įvairių variantų žmogaus organizme ir, pavyzdžiui, katalizuoja alkoholio skilimą kepenyse.
Kas yra dehidrogenazės?
Dehidrogenazės yra specializuoti fermentai. Biokatalizatoriai pagreitina natūralų substratų oksidaciją. Medžiaga, kuri oksiduojasi, praranda elektronus. Vykstant biologinėms reakcijoms, dehidrogenazės nuo substrato išskiria vandenilio anijonus. Anijonai yra neigiamai įkrautos dalelės.
Šiuo atveju vandenilio atomas priima elektroną ir tokiu būdu gauna neigiamą elektrinį krūvį. Tikroji reakcija vyksta aktyviame fermento centre. Kai dehidrogenazė skaido vandenilio anijoną iš substrato, kofaktoriai įgauna elektronus ir vandenilį. Kofaktoriai yra molekulės, kurios vaidina pagalbinį vaidmenį fermentiniuose procesuose, tačiau nedalyvauja pačios skaidyme. Tarp dehidrogenazių kofaktorių yra nikotinamido adenino dinukleotidas (NAD +) ir flavino adenino dinukleotidas (FAD).
Priešingai nei dehidrogenazės, dehidratazės iš savo substrato padalija visas vandens molekules. Dehidrogenazės taip pat gali sukelti priešingą reakciją ir prisidėti prie redukcijos, o ne oksiduoti. Redukcijos metu dalelė priima elektronus, užuot juos atidavusi. Biologija priskiria dehidrogenazes oksido reduktazėms. Šios rūšies fermentai egzistuoja kiekviename gyvame organizme.
Funkcija, poveikis ir užduotys
Dehidrogenazės yra grupė, kurią sudaro daugybė specializuotų fermentų. Atskiri fermentai žmogaus organizme turi skirtingas užduotis. Biologija padalina įvairias dehidrogenazes į kitus pogrupius.
Pavyzdžiui, aldehido dehidrogenazės (ALDH) sudaro dehidrogenazių grupę, kuri daugiausia randama kepenyse. Paprastai ALDH yra atsakingas tik už tam tikrą substratą ir negali prisidėti prie kitų substratų oksidacijos. Pavyzdžiui, ALDH1A1, -1A2 ir -1A3 apdoroja tinklainę, kurioje randama vitamino A. Tačiau yra ir šios taisyklės išimčių: pavyzdžiui, ALDH2 gali veikti su skirtingais substratais ir nėra ribojamas tik viena medžiaga.
Kepenyse dehidrogenazės skaido alkoholį, pavyzdžiui, etanolį. Jie padeda išvalyti kraują, o tai yra viena iš svarbiausių kepenų užduočių. Etanolio molekulė pirmiausia jungiasi prie aktyvaus alkoholio hidrogenazės (ADH) centro. Padedamas fermento, etanolis oksiduojasi, padalijęs neigiamai įkrautą vandenilio atomą ir atiduodamas jį į savo kofaktorių NAD +: Tokiu būdu ADH paverčia etanolį acetaldehidu. Acetaldehidas, arba etanalis, yra toksiškas ir sukelia daugybę sveikatos negalavimų.
Paprastai maiste yra tik nedidelis kiekis etanolio, kurį organizmas greitai konvertuoja. Todėl etanalo kiekiai yra tik maži. Savo ruožtu acetaldehidas yra ALDH substratas. ALDH katalizuoja acetaldehido virsmą acto rūgštimi, kad acto rūgštis galėtų būti toliau skaidoma ir padalijama į vandenį ir anglies dioksidą. Šioje formoje molekulės yra visiškai nekenksmingos.
Išsilavinimas, atsiradimas, savybės ir optimalios vertės
Dehidrogenazės dažniausiai yra skystose ląstelės plazmos dalyse arba mitochondrijose. Moterų kūnai gamina mažiau ADH nei vyrų kūnai. Tai prisideda prie to, kad moterys vidutiniškai yra jautresnės alkoholiui.
Tikslios skirtingų dehidrogenazių vertės skiriasi ne tik tarp skirtingų fermentų grupių, bet ir tarp skirtingų asmenų ir etninių grupių. Rytų Azijoje ir tarp vietinių Amerikos ir Australijos tautų ADH lygis yra vidutiniškai mažesnis nei, pavyzdžiui, europiečių. Žmogaus genome yra 19 žinomų genų, lemiančių ALDH. Šie genai yra dvyliktoje chromosomoje. Jie nustato, kokia aminorūgščių eilė vyksta baltymų grandinėse.
Dėl šios sekos atsiranda baltymų struktūrų savybės. Dehidrogenazių forma ir atitinkamai jų funkcija taip pat priklauso nuo aminorūgščių sekos sintezės metu. Pavyzdžiui, ALDH2 sudaro 500 aminorūgščių. Paprastai ląstelės sintetina dehidrogenazes, kurių joms taip pat vėliau reikia; Tai reiškia, kad nereikia gabenti medžiagų.
Ligos ir sutrikimai
Kai žmogaus organizme suskaidomas alkoholis, kaip tarpinis etapas susidaro acetaldehidas. Medžiaga yra nuodinga; todėl fermentas ALDH turi kuo greičiau jį paversti acto rūgštimi. Turint didesnį alkoholio kiekį, tai dažniausiai neveikia visiškai. Todėl pagirios praeina praėjus kelioms valandoms po alkoholio vartojimo.
Medicina taip pat vadina Veisalgija. Tipiški simptomai yra galvos skausmas, bendras negalavimas, mieguistumas skrandyje, vėmimas ir apetito praradimas. Gebėjimas susikaupti ir reaguoti dažnai yra ribotas. Kaip jautrūs žmonės alkoholiui, be kita ko, priklauso nuo to, kiek dehidrogenazių gamina kepenų ląstelės. Dehidrogenazės taip pat vaidina vaidmenį kuriant ar palaikant įvairias ligas. Pvz., Riebalų aldehido dehidrogenazė (FALDH) vaidina pagrindinį vaidmenį plėtojant Sjogreno sindromą.
Pagrindiniai klinikinio vaizdo simptomai yra protinis atsilikimas ir progresuojanti spazminė paraplegija. Spastinis paraplegija yra neurodegeneracinė liga ir jai būdingas spazminis kojų paralyžius. Sjögren-Larsson sindromas taip pat reiškia, kad raginis odos sluoksnis yra ryškesnis ir sudaro aiškiai matomus odos dribsnius (ichtiozę). Be šių trijų kardinalių simptomų, dažni tinklainės sutrikimai. Sindromo priežastis slypi genuose, koduojančiuose FALDH. Dėl mutacijos kūnas netinkamai sintezuoja fermentų kompleksą su FALDH. Dėl to padidėja riebalinių alkoholių ir riebalų aldehidų koncentracija kraujo plazmoje.
