Baker: funkcije

Baker je sestavni del številnih metaloproteinov in je bistvenega pomena za njihovo encimsko funkcijo. Njegova dva oksidacijska stanja omogočata elementom v sledovih, da sodelujejo v encimskih reakcijah, ki prenašajo elektrone. Kot kofaktor metaloencimov baker igra vlogo sprejemnika in dajalca elektronov in je zato zelo pomembna za oksidacijske in redukcijske procese.Baker-odvisen encimi večinoma spadajo v razred oksidaz ali hidroksilaz, ki pa spadajo v skupino oksidoreduktaz z visokim redoks potencialom. Oksidaze so encimi ki prenašajo elektrone, ki se sprostijo med oksidacijo substrata, na kisik.Hidroksilaze so encimi ki hidroksilno skupino (OH) vnašajo v molekulo z oksidacijsko reakcijsko-kemijsko reakcijo, v kateri snov, ki jo je treba oksidirati, odda elektrone.

• Cellular presnova energije in celično kisik uporaba (dihalna veriga).
• Razstrupljanje oziroma nevtralizacija prostih radikalov
• Presnova železa in hemoglobina sinteza - tvorba rdeče kri pigment (hemoglobina) eritrocitov (rdeče krvne celice) in hematopoeza (tvorba krvnih celic iz hematopoetskih matičnih celic oziroma njihovo zorenje).
• Sinteza vezivnega tkiva, pigment melanin in nevroaktivni peptid hormoni, Kot je kateholamini in enkefalini (endogeni pentapeptidi iz razreda opioidnih peptidov).
• Nastanek mielina - mielin tvori mielinske ovojnice v nevronih (živčnih vlaknih), ki služijo za električno izolacijo aksonov nevronov in so bistvenega pomena za prenos vzbujanja

Poleg tega baker vpliva na različne transkripcijske dejavnike in je tako vključen v regulacijo gen izraz.

Cu-odvisni metaloencimi in njihove funkcije

Caeruloplasmin je enoverižni alfa-2 globulin z vsebnostjo ogljikovih hidratov 7%. Ena molekula keruloplazmina vsebuje šest bakrovih atomov, ki so v svoji 2-valentni obliki pretežno prisotni v bioloških sistemih in so bistveni za oksidacijsko funkcijo encima v območju pH 5.4-5.9. Keruloplazmin ima več funkcij: Kot vezava in transport beljakovine, caeruloplasmin vsebuje 80-95% bakra v plazmi in ga po potrebi razdeli v različna tkiva in organe. Poleg tega se ukvarja s prevozom železo (Fe) in mangan (Mn) v kri z vezavo prostega bakra, železo in mangan ioni, kaeruloplazmin preprečuje nastanek prostih radikalov. Slednji predstavljajo zelo reaktivni kisik molekule ali organske spojine, ki vsebujejo kisik, kot so superoksid, hiperoksid ali hidroksil. V prosti obliki oba bakra, železo in mangan so zelo agresivni elementi, ki delujejo prooksidantno. Prizadevajo si, da bi iz atoma ali molekule izvlekli elektrone in tako ustvarili proste radikale, ti pa iz drugih snovi tudi elektrone. Tako v verižni reakciji v telesu stalno naraščajo radikali - oksidativni stres. Prosti radikali lahko med drugim škodujejo nukleinska kislina - DNA in RNA -, beljakovin, lipidov in maščobne kisline, kolagen, elastin kot tudi kri plovila. Zaradi vezave Cu, Fe in Mn kaeruloplazmin preprečuje takšne oksidativne poškodbe celic in ožilja, poleg tega pa kaeruloplazmin kaže encimske funkcije. Katalizira več oksidacijskih reakcij in tako sodeluje pri presnova železa. Caeruloplasmin se zaradi tega imenuje tudi ferroksidaza I. Njegova glavna naloga je pretvoriti železo v sledovih iz njegove dvovalentnosti (Fe2 +) v njegovo trivalentno obliko (Fe3 +). V ta namen vsebuje baker, ki ga vsebuje encim izvlečki elektrone iz železa in jih sprejme, s čimer sam spremeni svoje oksidacijsko stanje iz Cu2 + v Cu +. Z oksidacijskim železom omogoči Feer +, da se veže na plazmo transferin, transportna beljakovina, odgovorna za oskrbo celic telesa z železom. Samo v obliki Fe-transferin lahko likalnik doseže eritrocitov (rdeče krvne celice) ali celice - in tam dajte na voljo hemoglobina sinteza. Hemoglobin je rdeči krvni pigment, ki vsebuje železo eritrocitov (rdeče krvne celice). Dejstvo, da pomanjkanje bakra poslabša transport železa do telesnih celic, zlasti do eritrocitov, kaže na pomen kaeruloplazmina in njegove funkcije. Končno sta presnova železa in bakra tesno povezana. -eruloplazmin oksidira tudi druge substrate, na primer p-fenilendiamin in njegove dimetilne derivate. Superoksid dismutaza (SOD) Obstaja več oblik superoksid dismutaze. Lahko je baker, cink- in odvisna od mangana. Zn-SOD najdemo izključno v citosolu celic, Mn-SOD pa v mitohondriji, Cu-SOD pa najdemo v citozolu večine telesnih celic, vključno z eritrociti, pa tudi v krvni plazmi. Encim lahko optimalno razvije svojo aktivnost v ustreznih oddelkih le, če baker, cink ali mangan je prisoten v zadostnih količinah. Superoksid dismutaza je bistvena sestavina endogenega antioksidant zaščitni sistem. Z zmanjšanjem prostih radikalov s prenosom elektronov deluje kot odstranjevalec radikalov in preprečuje oksidacijo občutljivih molekule.SOD katalizira pretvorbo superoksidnih radikalov v vodik peroksid in kisik. Baker, ki ga vsebuje SOD, prenaša elektrone v superoksidni radikal. The vodik molekula peroksida se nato zmanjša na vode s katalazo oz selen-odvisna od glutation-peroksidaze, zaradi česar je neškodljiva. Če superoksidni radikali niso razstrupljeni, lahko vodi na lipidno peroksidacijo, poškodbe membran in žil ter posledično na "radikalno povezane" bolezni - radikalne bolezni - kot je ateroskleroza (arterioskleroza, strjevanje arterij), koronarna srce bolezen (CHD), tumorske bolezni, sladkorna bolezen mellitus in nevrodegenerativne bolezni, kot so Alzheimerjeva bolezen in Parkinsonova bolezen. Citohrom c oksidaza Citohrom c oksidaza je transmembranski protein v notranji mitohondrijski membrani somatskih celic. Encim je sestavljen iz več podenot, s hemsko skupino in bakrovim ionom, ki tvorijo katalitično aktivno mesto. Hemske skupine, ki vsebujejo železo, in Cu ioni citokrom c oksidaze so bistvenega pomena za reakcije oksidacije in redukcije. V skladu s tem je funkcija oksidaze omejena v primerih izrazitega bakra oz pomanjkanje železaKot mitohondrijski encimski kompleks predstavlja citokrom c oksidaza bistveni sestavni del dihalne verige. Dihalna veriga, imenovana tudi oksidativna fosforilacija, je zadnji korak glikolize (glukoze degradacija) in tako vključena v presnova energije. Sestavljen je iz verige zaporednih reakcij oksidacije in redukcije, ki služijo za sintezo ATP iz ADP - adenozin difosfat - in fosfat. ATP je dejanski končni produkt glikolize in daje energijo vsem vrstam celičnih presnovnih procesov v obliki energijsko bogate difosfatne vezi. Oksidaza citokroma c se nahaja na koncu dihalne verige kot kompleks IV in je odgovorna za oksidacija kisika in proizvodnja energije v obliki ATP. Oba reakcijska koraka sta povezana z mehanizmom, ki še ni znan. V prvem koraku podenota II citokrom c oksidaze, redoks aktivnega kovinskega središča Cu, sprejema elektrone iz citokroma c, ki je bil predhodno napolnjen z elektroni s citokrom c reduktazo , kompleks III dihalne verige. Poleg tega citokrom c oksidaza odstranjuje protone (H +) iz mitohondrijske matrike - notranjosti mitohondrije. Katalitično aktivno središče oksidaze veže kisik, na katerem se prenesejo elektroni in protoni. Tako se kisik zmanjša na vode.V drugem koraku citokrom c oksidaza porabi energijo, sproščeno med redukcijo kisika na vode za črpanje protonov iz mitohondrijske matrike preko notranje mitohondrijske membrane v medmembranski prostor. S tem protonskim transportom oksidaza vzdržuje protonski gradient, ki obstaja med medmembranskim prostorom in matrico. Elektrokemični protonski gradient skozi membrane se imenuje tudi gradient pH, ker količina protonov odraža pH. Predstavlja a koncentracija gradient, kjer je v mitohondriji v normalnih pogojih H + koncentracija je visoko v membranskem intersticijskem prostoru - kisli pH - in nizko v matriksu - osnovni pH. Tako v skladu z zakoni termodinamike v medmembranskem prostoru deluje gonilna sila protonov proti matriki mitohondrije. Citohrom c oksidaza prenaša protone proti a koncentracija gradient, tj. od nizke do visoke koncentracije H +. Ta proces je aktiven in lahko poteka le z dovajanjem energije. Gradient H + na notranji mitohondrijski membrani je bistvenega pomena za presnova energije vseh znanih organizmov in je bistveni pogoj za sintezo ATP. ATP sintaza - kompleks V dihalne verige - je odgovorna za proizvodnjo energije v obliki ATP. Kot transmembranski protein tvori tunel med notranjostjo mitohondrija in prostor med notranjo in zunanjo membrano. Ta encim izkorišča energijo, potrebno za proizvodnjo ATP iz ADP in fosfat od gradienta protona. Tako protoni, ki jih oksidaza črpa v medmebranski prostor, tečejo "navzdol" skozi tunel ATP sintaze proti gradientu v mitohondrijski matriki. Ta protonski tok ustvarja rotacijsko gibanje v molekuli ATP sintaze. S pomočjo te kinetične energije se prenos a fosfat ostanek ADP, kar povzroči nastanek ATP. Brez aktivnega protonskega protona (protonska črpalka) v medmembranski prostor s citokrom c oksidazo bi se protonski gradient zrušil, ATP sintaza ne bi mogla več proizvajati ATP in telo celica bi zaradi pomanjkljivih presnovnih procesov "stradala". Poleg metabolizma celične energije je za tvorbo bistvenega pomena tudi citokrom c oksidaza Fosfolipidi ki tvorijo mielinsko plast mielinskih ovojnic v nevronih - živčnih vlaknih.Drugi Cu-odvisni metaloencimi in njihove funkcije.