Varš: funkcijas

varš ir neatņemama vairāku metaloproteīnu sastāvdaļa un ir būtiska to enzīmu darbībai. Tās divi oksidācijas stāvokļi ļauj mikroelementam piedalīties elektronu pārneses enzīmu reakcijās. Kā metaloenzīmu kofaktors, varš spēlē elektronu uztvērēja un donora lomu, un tāpēc tai ir liela nozīme oksidēšanās un reducēšanas procesos.varš-atkarīgs fermenti pārsvarā pieder oksidāžu vai hidroksilāžu klasei, kas savukārt pieder oksidoreduktāžu grupai ar augstu redokspotenciālu. Oksidāzes ir fermenti kas pārnes substrāta oksidēšanās laikā izdalītos elektronus uz skābeklis.Hidroksilāzes ir fermenti kas oksidēšanās reakcijas-ķīmiskās reakcijas laikā molekulā ievada hidroksilgrupu (OH), kurā oksidējamā viela ziedo elektronus. Vara saturošās oksidoreduktāzes ir būtiskas šādos procesos.

• Šūnu enerģijas metabolisms Un šūnu skābeklis attiecīgi (elpošanas ķēde).
• Detoksikācija, attiecīgi, brīvo radikāļu neitralizēšana
• Dzelzs vielmaiņa un hemoglobīns sintēze - sarkanās krāsas veidošanās asinis pigments (hemoglobīns) no eritrocīti (sarkanās asins šūnas) un hematopoēzi (asins šūnu veidošanos attiecīgi no asinsrades cilmes šūnām un to nobriešanu).
• Sintēze saistaudi, pigments melanīna un neiroaktīvais peptīds hormoni, Piemēram, kateholamīni un enkefalīni (endogēni pentapeptīdi no opioīdu peptīdu klases).
• Mielīna veidošanās - mielīns veido mielīna apvalkus neironos (nervu šķiedras), kas kalpo neironu aksonu elektriskai izolācijai un ir būtiski ierosmes pārnešanai

Turklāt varš ietekmē dažādus transkripcijas faktorus un tādējādi tiek integrēts gēns izteiksme.

Cu atkarīgie metaloenzīmi un to funkcijas

Caeruloplazmīns ir vienas ķēdes alfa-2 globulīns ar ogļhidrātu saturu 7%. Viena caeruloplazmīna molekula satur sešus vara atomus, kas bioloģiskajās sistēmās pārsvarā atrodas 2-valentu formā un ir būtiski fermenta oksidācijas funkcijai pH diapazonā 5.4–5.9. Caeruloplazmīnam ir vairākas funkcijas: kā saistošs un transportējošs olbaltumvielu, caeruloplazmīns satur 80-95% plazmas vara un pēc nepieciešamības izplata to dažādos audos un orgānos. Turklāt tā ir iesaistīta dzelzs (Fe) un mangāns (Mn) asinis plazma. Saistot brīvo varu, dzelzs un mangāns jonus, caeruloplazmīns novērš brīvo radikāļu veidošanos. Pēdējie ir ļoti reaģējoši skābeklis molekulas vai organiski savienojumi, kas satur skābekli, piemēram, superoksīds, hiperoksīds vai hidroksilgrupa. Brīvā formā varš, dzelzs un mangāns ir ļoti agresīvi elementi, kuriem ir prooksidanta iedarbība. Viņi cenšas izvilkt elektronus no atoma vai molekulas, radot brīvos radikāļus, kas savukārt arī sagrābj elektronus no citām vielām. Tādējādi ķēdes reakcijā organismā vienmērīgi palielinās radikāļi - oksidatīvie uzsvars. Brīvie radikāļi, cita starpā, var sabojāt nukleīnskābes - DNS un RNS - proteīni, lipīdi un taukskābes, Kolagēns, elastīns, kā arī asinis kuģi. Cu, Fe unMn saistīšanās rezultātā caeruloplazmīns novērš šādus oksidatīvos šūnu un asinsvadu bojājumus. Turklāt caeruloplazmīnam ir fermentatīvas funkcijas. Tas katalizē vairākas oksidēšanās reakcijas un tādējādi ir iesaistīts dzelzs vielmaiņa. Caeruloplazmīnu šī iemesla dēļ sauc arī par ferroksidāzi I. Tās būtiskais uzdevums ir pārveidot mikroelementu dzelzi no tā divvērtīgās (Fe2 +) trīsvērtīgajā formā (Fe3 +). Šim nolūkam vara, kas atrodas fermentā ekstrakti elektroni no dzelzs un tos pieņem, tādējādi pats mainot tā oksidēšanās stāvokli no Cu2 + uz Cu +. Caeruloplazmīns oksidējot dzelzi, ļauj Fe3 + saistīties ar plazmu transferīns, transporta olbaltumviela, kas atbildīga par dzelzs piegādi ķermeņa šūnām. Tikai FE formātransferīns var dzelzs sasniegt eritrocīti (sarkanās asins šūnas) vai šūnas - un tās tur būs pieejamas hemoglobīns sintēze. Hemoglobīns ir dzelzi saturošs sarkano asins pigmentu eritrocīti (sarkanās asins šūnas). Fakts, ka vara deficīts traucē dzelzs transportu uz ķermeņa šūnām, īpaši uz eritrocītiem, parāda caeruloplazmīna nozīmi un tā funkciju. Visbeidzot, dzelzs un vara vielmaiņa ir cieši saistītas. Papildus dzelzs, Cu -caeruloplazmīns oksidē arī citus substrātus, piemēram, p-fenilēndiamīnu un tā dimetilatvasinājumus. Superoksīda dismutāze (SOD) Ir vairākas superoksīda dismutāzes formas. Tas var būt vara, cinks-, un atkarīgs no mangāna. Zn-SOD ir atrodams tikai šūnu citozolā, Mn-SOD ir atrodams mitohondriji, un Cu-SOD ir atrodams lielākās daļas ķermeņa šūnu, ieskaitot eritrocītus, citosolā, kā arī asins plazmā. Enzīms optimāli var attīstīt savu darbību attiecīgajos nodalījumos tikai tad, ja varš, cinks vai mangāna ir pietiekamā daudzumā. Superoksīda dismutāze ir būtiska endogēnā sastāvdaļa antioksidants aizsardzības sistēma. Samazinot brīvos radikāļus, pārvietojot elektronus, tas darbojas kā radikāļu uztvērējs, novēršot jutīgo oksidēšanu molekulas.SOD katalizē superoksīda radikāļu pārveidošanos par ūdeņradis peroksīds un skābeklis. SOD saturošais varš elektronus pārnes uz superoksīda radikāļu. The ūdeņradis peroksīda molekula pēc tam tiek samazināta līdz ūdens ar katalāzi vai selēns-atkarīga glutationa peroksidāze, padarot to nekaitīgu. Ja superoksīda radikāļi nav detoksicēti, viņi to var vadīt uz lipīdu peroksidāciju, membrānas un asinsvadu bojājumiem un pēc tam ar “radikālām radniecīgām” slimībām - radikālām slimībām -, piemēram, aterosklerozi (arterioskleroze, artēriju sacietēšana), koronārā sirds slimība (CHD), audzēju slimības, diabēts mellitus un neirodeģeneratīvas slimības, piemēram, Alcheimera slimība un Parkinsona slimība. Citohroma c oksidāze Citohroma c oksidāze ir transmembrānas proteīns somatisko šūnu iekšējā mitohondriju membrānā. Ferments sastāv no vairākām apakšvienībām, ar hēma grupu un vara jonu, kas veido katalītiski aktīvo vietu. Dzelzi saturošās heme grupas un citohroma c oksidāzes C joni ir būtiski oksidēšanās un reducēšanās reakcijām. Attiecīgi oksidāzes funkcija ir ierobežota izteikta vara vai dzelzs deficītsCitohroma c oksidāze kā mitohondriju enzīmu komplekss ir būtiska elpošanas ķēdes sastāvdaļa. Elpošanas ķēde, ko sauc arī par oksidatīvo fosforilēšanu, ir pēdējais glikolīzes posms (glikoze degradācija) un tādējādi integrēta enerģijas metabolisms. Tas sastāv no secīgu oksidēšanās un reducēšanas reakciju ķēdes, kas kalpo ATP sintezēšanai no ADP - adenozīns difosfāts - un fosfāts. ATP ir faktiskais glikolīzes galaprodukts un nodrošina enerģiju visu veidu šūnu vielmaiņas procesiem ar enerģiju bagātas difosfāta saites veidā. Citohroma c oksidāze atrodas kā komplekss IV elpošanas ķēdes galā un ir atbildīga gan par skābekļa oksidēšana un enerģijas ražošana ATP formā. Abi reakcijas posmi ir savienoti, izmantojot mehānismu, kas vēl nav zināms. Pirmajā posmā citohroma c oksidāzes II apakšvienība, redoksaktīvā metāla centrs Cu, pieņem elektronus no citohroma c, kuru iepriekš ar elektroniem bija ielādējusi citohroma c reduktāze , elpošanas ķēdes III komplekss. Turklāt citohroma c oksidāze noņem protonus (H +) no mitohondriju matricas - mitohondriju iekšpuses. Oksidāzes katalītiski aktīvais centrs saista skābekli, uz kura tiek pārnesti elektroni un protoni. Tādējādi skābeklis tiek samazināts līdz ūdens. Otrajā posmā citohroma c oksidāze izmanto enerģiju, kas izdalās skābekļa reducēšanās laikā līdz ūdens sūknēt protonus no mitohondriju matricas pa iekšējo mitohondriju membrānu starpmembrānas telpā. Izmantojot šo protonu transportēšanu, oksidāze uztur protonu gradientu, kas pastāv starp starpmembrānas telpu un matricu. Elektroķīmisko protonu gradientu pāri membrānām sauc arī par pH gradientu, jo protonu daudzums atspoguļo pH. Tas pārstāv a koncentrācija gradients, kur mitohondriji normālos apstākļos H + koncentrācija ir augsts membrānas intersticiālajā telpā - skābs pH - un zems matricā - bāzes pH. Tādējādi saskaņā ar termodinamikas likumiem starpmembrānas telpā protonu virzītājspēks ir pret mitohondriju matricu. Citohroma c oksidāze transportē protonus pret a koncentrācija gradients, ti, no zemas līdz augstai H + koncentrācijai. Šis process ir aktīvs un var notikt tikai ar enerģijas padevi. H + gradients pie iekšējās mitohondriju membrānas ir būtisks enerģijas metabolisms visu zināmo organismu un ir būtisks ATP sintēzes priekšnoteikums. ATP sintāze - elpošanas ķēdes V komplekss - ir atbildīga par enerģijas ražošanu ATP formā. Kā transmembrānas olbaltumviela tā veido tuneli starp mitohondriju un atstarpi starp iekšējo un ārējo membrānu. Šis ferments izmanto enerģiju, kas nepieciešama ATP ražošanai no ADP un fosfāts no protonu gradienta. Tādējādi protoni tiek iesūknēti starpmembrānas telpā, oksidāzes plūsmai “lejup” caur ATP sintāzes tuneli virzienā uz mitohondriju matricas gradientu. Šī protonu plūsma rada rotācijas kustību ATP sintāzes molekulā. Izmantojot šo kinētisko enerģiju, a fosfāts rodas atlikumi līdz ADP, kā rezultātā veidojas ATP. Bez aktīvā protonu transporta (protonu sūkņa) starpmembrānas telpā ar citohroma c oksidāzes starpniecību protonu gradients sabruktu, ATP sintāze vairs nespētu ražot ATP, un ķermenis šūna “nomirtu badā” nepietiekamu vielmaiņas procesu dēļ. Papildus šūnu enerģijas metabolismam citohroma c oksidāze ir būtiska, lai veidotos fosfolipīdi kas veido mielīna apvalku mielīna slāni neironos - nervu šķiedrās. Citi no Cu atkarīgi metaloenzīmi un to funkcijas.