Đồng: Chức năng

Copper là một thành phần không thể thiếu của một số metalloprotein và cần thiết cho chức năng enzym của chúng. Hai trạng thái oxy hóa của nó cho phép nguyên tố vi lượng tham gia vào các phản ứng enzym chuyển điện tử. Là một đồng yếu tố của metalloenzyme, đồng đóng vai trò nhận và cho electron do đó có tầm quan trọng lớn đối với các quá trình oxi hóa và khử.Copper -phụ thuộc enzyme hầu hết thuộc về lớp oxydase hoặc hydroxylases, lần lượt thuộc về nhóm các chất oxy hóa có khả năng oxy hóa khử cao. Oxidaza là enzyme chuyển các điện tử được giải phóng trong quá trình oxy hóa chất nền thành ôxy.Hydroxylases là enzyme đưa nhóm hydroxyl (OH) vào phân tử thông qua phản ứng oxy hóa-phản ứng hóa học, trong đó chất bị oxy hóa sẽ tặng electron. Các chất oxy hóa chứa đồng là cần thiết cho các quá trình sau.

• Di động sự chuyển hoá năng lượng Và di động ôxy sử dụng (chuỗi hô hấp), tương ứng.
• Giải độc tương ứng trung hòa các gốc tự do
• Chuyển hóa sắt và huyết cầu tố tổng hợp - hình thành màu đỏ máu thuốc màu (huyết cầu tố) của hồng cầu (tế bào hồng cầu) và tạo máu (sự hình thành các tế bào máu từ các tế bào gốc tạo máu và sự trưởng thành của chúng, tương ứng).
• Tổng hợp mô liên kết, sắc tố melanin và peptide hoạt tính thần kinh kích thích tố, Chẳng hạn như catecholamine và enkephalins (pentapeptit nội sinh từ lớp peptit opioid).
• Sự hình thành myelin - myelin tạo nên vỏ myelin trong tế bào thần kinh (sợi thần kinh), dùng để cách điện các sợi trục của tế bào thần kinh và cần thiết cho việc truyền kích thích

Ngoài ra, đồng ảnh hưởng đến các yếu tố phiên mã khác nhau và do đó được tích hợp trong quy định của gen biểu hiện.

Các metalloenzyme phụ thuộc vào Cu và chức năng của chúng

Caeruloplasmin Caeruloplasmin là một globulin alpha-2 chuỗi đơn với hàm lượng carbohydrate là 7%. Một phân tử caeruloplasmin đơn chứa sáu nguyên tử đồng, chủ yếu hiện diện ở dạng hóa trị 2 của chúng trong các hệ thống sinh học và cần thiết cho chức năng oxy hóa của enzym trong khoảng pH 5.4-5.9. protein, caeruloplasmin chứa 80-95% đồng huyết tương và phân phối nó đến các mô và cơ quan khác nhau khi cần thiết. Ngoài ra, nó còn tham gia vào việc vận chuyển ủi (Fe) và mangan (Mn) trong máu plasma. Bằng cách liên kết đồng tự do, ủi và mangan ion, caeruloplasmin ngăn cản sự hình thành các gốc tự do. Cái sau đại diện cho phản ứng cao ôxy phân tử hoặc các hợp chất hữu cơ có chứa oxy, chẳng hạn như superoxide, hyperoxide hoặc hydroxyl. Ở dạng miễn phí, cả đồng, ủi và mangan là những nguyên tố rất mạnh có tác dụng prooxidant. Chúng cố gắng giật các điện tử từ một nguyên tử hoặc phân tử, tạo ra các gốc tự do, do đó chúng cũng cướp các điện tử từ các chất khác. Do đó, trong một chuỗi phản ứng, có sự gia tăng ổn định của các gốc trong cơ thể - oxy hóa căng thẳng. Các gốc tự do có thể gây hại, trong số những gốc khác, axit nucleic - DNA và RNA -, protein, chất béo và axit béo, collagen, elastin cũng như máu tàu. Do liên kết Cu, Fe và Mn, caeruloplasmin ngăn ngừa tổn thương tế bào và mạch oxy hóa như vậy. Hơn nữa, caeruloplasmin thể hiện các chức năng của enzym. Nó xúc tác nhiều phản ứng oxy hóa và do đó tham gia vào chuyển hóa sắt. Caeruloplasmin còn được gọi là ferroxidase I vì lý do này. Nhiệm vụ cơ bản của nó là chuyển nguyên tố vi lượng từ sắt hóa trị hai (Fe2 +) sang dạng hóa trị ba (Fe3 +). Vì mục đích này, đồng có trong enzyme chiết xuất các electron từ sắt và nhận chúng, do đó chính nó thay đổi trạng thái oxy hóa của nó từ Cu2 + thành Cu +. Bằng cách oxy hóa sắt, caeruloplasmin cho phép Fe3 + liên kết với huyết tương chuyển giao, một loại protein vận chuyển chịu trách nhiệm cung cấp sắt cho các tế bào của cơ thể. Chỉ ở dạng Fe-chuyển giao sắt có thể đạt đến hồng cầu (tế bào hồng cầu) hoặc tế bào - và được cung cấp ở đó cho huyết cầu tố sự tổng hợp. Hemoglobin là sắc tố hồng cầu chứa sắt của hồng cầu Thực tế là việc vận chuyển sắt đến các tế bào của cơ thể, đặc biệt là hồng cầu, bị suy giảm do thiếu đồng cho thấy tầm quan trọng của caeruloplasmin và chức năng của nó. -caeruloplasmin cũng oxy hóa các chất nền khác, chẳng hạn như p-phenylenediamine và các dẫn xuất dimethyl của nó. SODideroxide dismutase (SOD) Có một số dạng superoxide dismutase. Nó có thể là đồng-, kẽm-, và phụ thuộc mangan. Zn-SOD chỉ được tìm thấy trong bào tương của tế bào, Mn-SOD được tìm thấy trong mitochondria, và Cu-SOD được tìm thấy trong dịch bào của hầu hết các tế bào cơ thể, bao gồm cả hồng cầu, cũng như trong huyết tương. Enzyme chỉ có thể phát triển hoạt động của nó một cách tối ưu trong các ngăn tương ứng nếu đồng, kẽm hoặc mangan có đủ số lượng. chất chống oxy hóa hệ thống bảo vệ. Bằng cách khử các gốc tự do thông qua việc chuyển các điện tử, nó hoạt động như một chất khử gốc, ngăn chặn quá trình oxy hóa của nhạy cảm phân tử.SOD xúc tác chuyển đổi các gốc superoxide thành khinh khí peroxide và oxy. Đồng có trong SOD chuyển các điện tử đến gốc superoxide. Các khinh khí phân tử peroxit sau đó được khử thành nước bằng catalase hoặc selen-glutathione peroxidase phụ thuộc, khiến nó trở nên vô hại. Nếu các gốc superoxide không được khử độc, chúng có thể dẫn đối với quá trình peroxy hóa lipid, tổn thương màng và mạch máu, và sau đó là các bệnh “liên quan đến gốc rễ” - các bệnh cơ bản - chẳng hạn như xơ vữa động mạch (xơ cứng động mạch, cứng động mạch), mạch vành tim bệnh (CHD), bệnh khối u, bệnh tiểu đường bệnh mellitus và các bệnh thoái hóa thần kinh như Bệnh Alzheimer và Bệnh Parkinson. Cytochrome c oxidase: Cytochrome c oxidase là một protein xuyên màng ở màng trong ty thể của tế bào xôma. Enzyme bao gồm một số tiểu đơn vị, với một nhóm heme và một ion đồng tạo thành vị trí hoạt động xúc tác. Các nhóm heme chứa sắt và các ion Cu của cytochrome c oxidase rất cần thiết cho các phản ứng oxy hóa và khử. Do đó, chức năng của oxidase bị hạn chế trong các trường hợp đồng phát âm hoặc thiếu sắtLà một phức hợp enzyme ty thể, cytochrome c oxidase đại diện cho một thành phần thiết yếu của chuỗi hô hấp. Chuỗi hô hấp, còn được gọi là quá trình phosphoryl hóa oxy hóa, là bước cuối cùng của quá trình đường phân (glucose suy thoái) và do đó được tích hợp trong sự chuyển hoá năng lượng. Nó bao gồm một chuỗi các phản ứng oxy hóa và khử liên tiếp nhằm tổng hợp ATP từ ADP - adenosine diphosphat - và phốt phát. ATP là sản phẩm cuối cùng thực sự của quá trình đường phân và cung cấp năng lượng cho tất cả các loại quá trình trao đổi chất của tế bào dưới dạng liên kết diphosphat giàu năng lượng.Cytochrome c oxidase nằm ở vị trí phức hợp IV ở cuối chuỗi hô hấp và chịu trách nhiệm cho cả hai oxy hóa oxy và sản xuất năng lượng dưới dạng ATP. Cả hai bước phản ứng được kết hợp với nhau thông qua một cơ chế chưa được biết đến. , phức hợp III của chuỗi hô hấp. Ngoài ra, cytochrome c oxidase loại bỏ proton (H +) khỏi chất nền ty thể - phần bên trong của ty thể. Trung tâm hoạt động xúc tác của oxidase liên kết với oxy, trên đó các electron và proton được chuyển giao. Do đó, oxy bị giảm xuống nướcTrong bước thứ hai, cytochrome c oxidase sử dụng năng lượng được giải phóng trong quá trình khử oxy để nước để bơm proton từ chất nền ty thể qua màng trong ty thể vào không gian giữa màng. Thông qua quá trình vận chuyển proton này, oxidase duy trì gradient proton tồn tại giữa không gian giữa màng và chất nền. Gradient proton điện hóa qua màng còn được gọi là gradient pH vì lượng proton phản ánh độ pH. Nó đại diện cho một tập trung gradient, ở đâu trong mitochondria trong điều kiện bình thường, H + tập trung cao trong không gian kẽ màng - pH axit - và thấp trong nền - pH cơ bản. Do đó, theo định luật nhiệt động lực học, có một động lực của các proton trong không gian nội màng về phía ma trận của ty thể. Cytochrome c oxidase vận chuyển các proton chống lại a tập trung gradient, tức là nồng độ H + từ thấp đến cao. Quá trình này hoạt động và chỉ có thể diễn ra khi được cung cấp năng lượng. Gradient H + ở màng trong ty thể rất cần thiết cho sự chuyển hoá năng lượng ATP synthase - phức hợp V của chuỗi hô hấp - chịu trách nhiệm sản xuất năng lượng dưới dạng ATP. Là một protein xuyên màng, nó tạo thành một đường hầm giữa phần bên trong của ty thể và không gian giữa màng trong và màng ngoài. Enzyme này sử dụng năng lượng cần thiết để sản xuất ATP từ ADP và phốt phát từ gradient proton. Do đó, các proton được bơm vào không gian màng tế bào bởi dòng oxydase “xuống dốc” qua đường hầm của ATP synthase về phía gradient trong chất nền ty thể. Dòng proton này tạo ra chuyển động quay trong phân tử ATP synthase. Bằng động năng này, sự chuyển giao của một phốt phát sự dư thừa đối với ADP xảy ra, dẫn đến sự hình thành ATP. Nếu không có sự vận chuyển proton tích cực (bơm proton) vào không gian giữa màng bởi cytochrome c oxidase, gradient proton sẽ sụp đổ, ATP synthase sẽ không thể sản xuất ATP nữa và cơ thể tế bào sẽ "chết đói" do quá trình trao đổi chất bị thiếu hụt. Ngoài quá trình chuyển hóa năng lượng tế bào, cytochrome c oxidase cần thiết cho sự hình thành Phospholipid tạo nên lớp myelin của vỏ myelin trong tế bào thần kinh - sợi thần kinh. Các metalloenzyme phụ thuộc Cu khác và chức năng của chúng.