Dehidrogenaze so encimi vključeni v oksidacijske procese. V človeškem telesu se pojavljajo v različnih različicah in katalizirajo, na primer, razgradnjo alkohol v jetra.
Kaj so dehidrogenaze?
Dehidrogenaze so specializirane encimi. Ti biokatalizatorji pospešujejo naravno oksidacijo substratov. Snov, ki oksidira, izgubi elektrone. V bioloških reakcijah se dehidrogenaze delijo vodik anioni iz substrata. Anioni so negativno nabiti delci. V tem primeru a vodik atom sprejme elektron in tako dobi negativni električni naboj. Dejanska reakcija poteka na aktivnem mestu encima. Ko dehidrogenaza razcepi vodik anion iz substrata, kofaktorji sprejmejo elektrone in vodik. Kofaktorji so molekule ki igrajo pomoč pri encimskih procesih, vendar niso vključeni v samo cepitev. Kofaktorja dehidrogenaz sta nikotinamid adenin dinukleotid (NAD +) in flavin adenin dinukleotid (FAD). Za razliko od dehidrogenaz se dehidrataze cepijo v celoti vode molekule iz njihove podlage. Dehidrogenaze lahko povzročijo tudi nasprotno reakcijo in prispevajo k redukciji in ne k oksidaciji. Pri zmanjšanju delec sprejme elektrone, namesto da bi jih doniral. Biologija klasificira dehidrogenaze kot oksid-reduktaze. Ta vrsta encima obstaja v vseh živih organizmih.
Funkcija, dejanje in naloge
Dehidrogenaze tvorijo skupino, sestavljeno iz številnih specializiranih encimi. Posamezni encimi imajo različne naloge v človeškem telesu. Biologija nadalje razdeli različne dehidrogenaze v podskupine. Aldehid dehidrogenaze (ALDH) na primer tvorijo skupino dehidrogenaz, ki jih najdemo predvsem v jetra. ALDH je praviloma odgovoren samo za določen substrat in ne more sodelovati pri oksidaciji drugih substratov. ALDH1A1, -1A2 in -1A3 na primer obdelajo mrežnico, ki jo najdemo v vitamin A. Vendar obstajajo izjeme od tega pravila: ALDH2, na primer, lahko deluje z različnimi substrati in ni omejen na eno snov. V jetra, dehidrogenaze se razgradijo alkohol, Na primer Etanol. S tem sodelujejo pri čiščenju kri, ki je ena najpomembnejših naloge jeter. Etanol molekula najprej pristane na aktivno mesto an alkohol hidrogenaza (ADH). S pomočjo encima, Etanol oksidira tako, da odcepi negativno nabit atom vodika in ga sprosti v svoj kofaktor NAD +: ADH na ta način pretvori etanol v acetaldehid. Acetaldehid ali etanal je toksičen in sproži številne zdravje pritožbe. Običajno hrana vsebuje malo etanola, ki ga telo lahko hitro pretvori. Zato so tudi količine etanala majhne. Acetaldehid pa je substrat za ALDH. ALDH katalizira pretvorbo acetaldehida v ocetna kislina preden se ocetna kislina lahko še naprej cepi in razgradi vode in ogljika dioksid. V tej obliki molekule so popolnoma neškodljivi.
Oblikovanje, pojavnost, lastnosti in optimalne vrednosti
Dehidrogenaze večinoma najdemo v tekočih delih celične plazme ali v mitohondriji. Ženska telesa proizvajajo manj ADH kot moška telesa. To prispeva k temu, da so ženske v povprečju bolj občutljive na alkohol. Natančne ravni različnih dehidrogenaz se razlikujejo ne le med različnimi encimskimi skupinami, ampak tudi med različnimi posamezniki in etničnimi skupinami. V vzhodni Aziji in med avtohtonimi prebivalci Amerike in Avstralije je raven ADH v povprečju nižja kot na primer pri Evropejcih. Človeški genom ima 19 znanih genov, ki določajo ALDH. Ti geni se nahajajo v dvanajstem kromosomu. Določajo zaporedje aminokisline znotraj beljakovinskih verig. To zaporedje pa določa lastnosti beljakovinskih struktur. Oblika dehidrogenaz in s tem njihova funkcija je odvisna tudi od zaporedja aminokisline med sintezo. Na primer, ALDH2 vsebuje 500 aminokisline. Celice praviloma sintetizirajo dehidrogenaze, ki jih kasneje tudi rabijo; to odpravlja potrebo po prevozu snovi.
Bolezni in motnje
Ko se alkohol razgradi v človeškem telesu, nastane acetaldehid kot vmesni produkt. Snov je strupena; encim ALDH ga mora torej pretvoriti v ocetna kislina čim prej. Pri večjih količinah alkohola pa to običajno ni povsem uspešno. Nekaj ur po uživanju alkohola torej mačka ostanki. Medicina jo imenuje tudi veisalgija. Tipični simptomi so glavobol, slabo počutje, občutek potapljanja v želodec, bruhanje in izguba apetita. Sposobnost koncentracije in reagiranja je pogosto oslabljena. Kako občutljivi so ljudje na alkohol, je med drugim odvisno od tega, koliko dehidrogenaz proizvajajo jetrne celice. Dehidrogenaze imajo tudi vlogo pri razvoju ali vzdrževanju različnih bolezni. Na primer, maščobna aldehid dehidrogenaza (FALDH) zavzema osrednji položaj pri razvoju Sjögrenov sindrom. Osrednji simptomi sindroma so duševni zaostalost in progresivno spastično paraplegija. Spastično paraplegija je nevrodegenerativna motnja in je zanjo značilna spastična paraliza nog. Sjögren-Larssonov sindrom povzroča tudi poroženelo plast koža da postanejo bolj izrazite in jasno vidne kožne luske (ihtioza). Poleg teh treh glavnih simptomov so pogoste tudi motnje mrežnice. Vzrok sindroma je v genih, ki kodirajo FALDH. Zaradi mutacije telo ne sintetizira pravilno encimskega kompleksa, ki vsebuje FALDH. Kot rezultat, koncentracija maščobnih alkoholi in maščobne aldehidi v kri plazma se poveča.
