דהידרוגנזים

דהידרוגנזים הם אנזימים המעורבים בתהליכי חמצון. הם מופיעים בוואריאנטים שונים בגוף האדם, למשל, מזרזים את התמוטטות האלכוהול בכבד.

מהם דיהידרוגנזים?

Dehydrogenases הם אנזימים מיוחדים. הבי-קטליסטים מאיצים את החמצון הטבעי של המצעים. חומר שמתחמצן מאבד אלקטרונים. בתגובות ביולוגיות, דה-הידרוגנזים מפיצים אניוני מימן ממצע. אניונים הם חלקיקים טעונים באופן שלילי.

במקרה זה, אטום מימן מקבל אלקטרון ובכך מקבל מטען חשמלי שלילי. התגובה בפועל מתרחשת במרכז הפעיל של האנזים. כאשר הדהידרוגנז סותק את אניון המימן מצע, קופקטורים תופסים את האלקטרונים ואת המימן. קופקטורים הם מולקולות הממלאות תפקיד עוזר בתהליכים אנזימטיים, אך אינם מעורבים במחשוף עצמו. הקופקטורים של דה-הידרוגנזים כוללים ניקוטינאמיד אדנין דינוקלוטיד (NAD +) ופלדין אדרן דינוקלוטיד (FAD).

בניגוד לדה-הידרוגנזים, דה-הידראזות מפצלים מולקולות מים שלמות מהמצע שלהם. Dehydrogenases יכולים גם לגרום לתגובה הנגדית ולתרום להפחתה במקום חמצון. במהלך הפחתה, חלקיק מקבל אלקטרונים במקום לוותר עליהם. הביולוגיה מקצה dehydrogenases להפחתת תחמוצות. אנזימים מסוגים אלה קיימים בכל אורגניזם חי.

פונקציה, אפקט ומשימות

Dehydrogenases הם קבוצה המורכבת מרבים אנזימים מיוחדים. לאנזימים האישיים יש משימות שונות בגוף האדם. הביולוגיה מחלקת את dehydrogenases השונים לתתי קבוצות נוספות.

אלדהיד dehydrogenases (ALDH), למשל, יוצרים קבוצה של dehydrogenases שנמצאים בעיקר בכבד. ככלל, ALDH אחראי רק על מצע מסוים ואינו יכול לתרום לחמצון של מצעים אחרים. לדוגמא, ALDH1A1, -1A2 ו- -1A3 מעבד רשתית, שנמצא בוויטמין A. עם זאת, ישנם יוצאים מן הכלל מכלל זה: ALDH2, למשל, יכול לעבוד עם מצעים שונים ואינו מוגבל לחומר אחד.

בכבד, דה-הידרוגנזים מפרקים אלכוהול, למשל אתנול. הם עוזרים לנקות את הדם, וזו אחת המשימות החשובות ביותר של הכבד. מולקולת האתנול עגינה לראשונה למרכז הפעיל של הידרוגנזה אלכוהול (ADH). בעזרת האנזים, האתנול מתחמצן על ידי פיצול אטום המימן הנטען לשלילה ומסר אותו לקופקטור שלו NAD +: ADH ממיר אתנול לאצטלדהיד בדרך זו. אצטאלדהיד, או אתנל, הוא רעיל וגורם למספר מחלות בריאות.

מזון בדרך כלל מכיל רק כמות קטנה של אתנול, שהגוף יכול להמיר במהירות. לכן הכמויות האתניות קטנות בלבד. האצטלדהיד בתורו הוא המצע ל- ALDH. ALDH מזרז את ההמרה של אצטאלדהיד לחומצה אצטית לפני שניתן יהיה לפצל את החומצה האצטית נוספת ולפרק אותה למים ופחמן דו חמצני. בצורה זו המולקולות אינן מזיקות לחלוטין.

חינוך, התרחשות, תכונות וערכים מיטביים

הדהידרוגנזים נמצאים ברובם בחלקים הנוזלים של פלסמת התא או במיטוכונדריה. גופות נשים מייצרות פחות ADH מגופם של גברים. זה תורם לעובדה שנשים בממוצע רגישות יותר לאלכוהול.

הערכים המדויקים של הדהידרוגנזים השונים משתנים לא רק בין קבוצות אנזים שונות, אלא גם בין פרטים שונים לקבוצות אתניות. במזרח אסיה ובקרב העמים הילידים של אמריקה ואוסטרליה, רמות ה- ADH נמוכות בממוצע מאשר למשל באירופים. בגנום האנושי 19 גנים ידועים שקובעים ALDH. גנים אלה נמצאים בכרומוזום השתים עשרה. הם קובעים באיזה סדר חומצות האמינו לוקחות בתוך שרשראות חלבון.

תכונות מבני החלבון נובעות מרצף זה. צורת הדהידרוגנזים וכך גם תפקודם תלויה ברצף של חומצות האמינו במהלך הסינתזה. לדוגמא, ALDH2 מורכב מ- 500 חומצות אמינו. ככלל, התאים מסנתזים דה-הידרוגנזים, שהם זקוקים להם גם לאחר מכן; הובלת החומרים לפיכך אינה הכרחית.

מחלות והפרעות

כאשר מתפרק אלכוהול בגוף האדם, אצטלדהיד נוצר כשלב ביניים. החומר רעיל; על כן האנזים ALDH להמיר אותו לחומצה אצטית במהירות האפשרית. עם זאת, עם כמויות גדולות יותר של אלכוהול, זה בדרך כלל לא עובד לחלוטין. לכן ההנגאובר מתמהמה כמה שעות לאחר צריכת אלכוהול.

הרפואה מכנה זאת גם Veisalgia. תסמינים אופייניים הם כאב ראש, סבל, כאבי בטן, הקאות ואובדן תיאבון. היכולת להתרכז ולהגיב מוגבלת לרוב. כמה אנשים רגישים לאלכוהול תלוי, בין היתר, בכמה dehydrogenases תאי הכבד מייצרים. Dehydrogenases גם תפקיד בפיתוח או תחזוקה של מחלות שונות. FALDH, למשל, ממלא תפקיד מרכזי בהתפתחות תסמונת סיוגרן.

הסימפטומים העיקריים של התמונה הקלינית הם פיגור שכלי ופרפלגיה ספסטית מתקדמת. Paraplegia ספסטית היא מחלה ניוונית ומאופיינת בשיתוק ספסטי ברגליים. תסמונת Sjögren-Larsson פירושה גם שהשכבה החרמנית של העור בולטת יותר ויוצרת פתיתי עור נראים בבירור (איכתיוזיס). בנוסף לשלושת הסימפטומים הקרדינליים הללו, הפרעות ברשתית הנפוצה הן שכיחות. הגורם לתסמונת טמון בגנים המקודדים ל- FALDH. בגלל מוטציה, הגוף אינו מסנתז נכון את קומפלקס האנזים בעזרת FALDH. כתוצאה מכך, ריכוז האלכוהולים השומניים והאלדהידים השומניים בפלסמת הדם עולה.