Dehydrogenázy jsou enzymy podílí se na oxidačních procesech. Vyskytují se v lidském těle v různých variantách a katalyzují například rozpad alkohol v játra.
Co jsou dehydrogenázy?
Dehydrogenázy jsou specializované enzymy. Tyto biokatalyzátory urychlují přirozenou oxidaci substrátů. Látka, která oxiduje, ztrácí elektrony. V biologických reakcích se dehydrogenázy štěpí vodík anionty ze substrátu. Anionty jsou záporně nabité částice. V tomto případě a vodík atom přijímá elektron a získává tak záporný elektrický náboj. Skutečná reakce probíhá v aktivním místě enzymu. Když dehydrogenáza štěpí vodík anion ze substrátu, kofaktory přijímají elektrony a vodík. Kofaktory jsou molekuly které hrají pomocnou roli v enzymatických procesech, ale nejsou zapojeny do samotného štěpení. Kofaktory dehydrogenáz zahrnují nikotinamidadeninindinukleotid (NAD +) a flavinadeninindinukleotid (FAD). Na rozdíl od dehydrogenáz se dehydratázy štěpí celé voda molekuly z jejich substrátu. Dehydrogenázy mohou také způsobit opačnou reakci, přispívají spíše k redukci než k oxidaci. Při redukci částice přijímá elektrony místo toho, aby je darovala. Biologie klasifikuje dehydrogenázy jako oxid reduktázy. Tento typ enzymu existuje v každém živém organismu.
Funkce, akce a úkoly
Dehydrogenázy tvoří skupinu složenou z mnoha specializovaných enzymy. Jednotlivé enzymy mají v lidském těle různé úkoly. Biologie dále rozděluje různé dehydrogenázy do podskupin. Například aldehyddehydrogenázy (ALDH) tvoří skupinu dehydrogenáz vyskytujících se primárně v játra. ALDH je zpravidla odpovědný pouze za konkrétní substrát a nemůže se podílet na oxidaci jiných substrátů. ALDH1A1, -1A2 a -1A3 například zpracovávají sítnici, která se nachází v vitamin. Z tohoto pravidla však existují výjimky: Například ALDH2 může pracovat s různými substráty a není omezen na jednu látku. V játra, dehydrogenázy se rozpadají alkohol, Například ethanol. Podílejí se tak na čištění krev, což je jeden z nejdůležitějších úkoly jater, ethanol molekula nejprve zakotví na aktivním místě an alkohol hydrogenáza (ADH). Pomocí enzymu, ethanol oxiduje odštěpením záporně nabitého atomu vodíku a jeho uvolněním do svého kofaktoru NAD +: ADH tímto způsobem převádí ethanol na acetaldehyd. Acetaldehyd nebo ethanal jsou toxické a vyvolávají řadu zdraví stížnosti. Jídlo obvykle obsahuje málo ethanolu, který tělo dokáže rychle přeměnit. Proto je množství ethanalu také malé. Acetaldehyd zase poskytuje substrát pro ALDH. ALDH katalyzuje přeměnu acetaldehydu na octová kyselina než může být kyselina octová dále štěpena a rozložena na voda a uhlík oxid uhličitý. V této podobě molekuly jsou zcela neškodné.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty
Dehydrogenázy se většinou nacházejí v kapalných částech buněčné plazmy nebo v mitochondrie. Ženská těla produkují méně ADH než těla mužů. To přispívá k tomu, že ženy jsou na alkohol v průměru citlivější. Přesné hladiny různých dehydrogenáz se liší nejen mezi různými enzymovými skupinami, ale také mezi různými jednotlivci a etnickými skupinami. Ve východní Asii a mezi původními obyvateli Ameriky a Austrálie jsou hladiny ADH v průměru nižší než například u Evropanů. Lidský genom má 19 známých genů, které určují ALDH. Tyto geny jsou lokalizovány na dvanáctém chromozomu. Určují posloupnost aminokyseliny v proteinových řetězcích. Tato sekvence zase určuje vlastnosti proteinových struktur. Tvar dehydrogenáz a tedy jejich funkce závisí také na posloupnosti aminokyseliny během syntézy. Například ALDH2 se skládá z 500 aminokyseliny. Buňky zpravidla syntetizují dehydrogenázy, které také potřebují později; to vylučuje potřebu transportu látek.
Nemoci a poruchy
Při rozkladu alkoholu v lidském těle vzniká jako meziprodukt acetaldehyd. Látka je toxická; enzym ALDH jej proto musí převést na octová kyselina tak rychle, jak je to možné. U většího množství alkoholu to však obvykle není úplně úspěšné. Několik hodin po požití alkoholu tedy kocovina Zůstává. Medicína to také označuje jako veisalgii. Typické příznaky jsou bolest hlavymalátnost, pocit potopení v žaludek, zvracení a ztráta chuti k jídlu. Schopnost soustředit se a reagovat je často narušena. Jak citliví jsou lidé na alkohol závisí mimo jiné na tom, kolik dehydrogenáz produkují jaterní buňky. Dehydrogenázy také hrají roli ve vývoji nebo udržování různých nemocí. Například mastná aldehyddehydrogenáza (FALDH) zaujímá ústřední pozici ve vývoji Sjögrenův syndrom. Základní příznaky syndromu jsou duševní zpoždění a progresivní spastická paraplegie. Spastický paraplegie je neurodegenerativní porucha a je charakterizována spastickou paralýzou nohou. Sjögren-Larssonův syndrom také způsobuje zrohovatělou vrstvu kůže aby byly výraznější a jasně viditelné kožní šupiny (ichtyóza). Kromě těchto tří hlavních příznaků jsou časté poruchy sítnice. Příčina syndromu spočívá v genech, které kódují FALDH. Kvůli mutaci tělo nesprávně syntetizuje enzymový komplex obsahující FALDH. V důsledku toho koncentrace mastných alkoholy a mastné aldehydy v krev zvyšuje se plazma.
