Varis: funkcijos

Varis yra neatskiriamas daugelio metaloproteinų komponentas ir yra būtinas jų fermentų funkcijai. Jo dvi oksidacijos būsenos leidžia mikroelementui dalyvauti elektronus perduodančiose fermentų reakcijose. Kaip metalofermentų kofaktorius, varis vaidina elektronų imtuvą ir donorą, todėl yra labai svarbus oksidacijos ir redukcijos procesams.Varis-priklausomas fermentai (enzimai) dažniausiai priklauso oksidazių arba hidroksilazių klasei, kurios savo ruožtu priklauso oksidoreduktazių, turinčių didelį redoksinį potencialą, grupei. Oksidazės yra fermentai (enzimai) kad perneša elektronus, išsiskyrusius substrato oksidacijos metu, į deguonis.Hidroksilazės yra fermentai (enzimai) kad oksidacijos reakcijos-cheminės reakcijos metu į molekulę hidroksilo grupė (OH) įvedama, kai oksiduojama medžiaga dovanoja elektronus. Vario turinčios oksidoreduktazės yra būtinos šiems procesams.

• Ląstelių energijos apykaita Ir korinio deguonis panaudojimas (kvėpavimo grandinė).
• Detoksikacija, atitinkamai, laisvųjų radikalų neutralizavimas
• Geležies apykaita ir hemoglobinas sintezė - raudonos spalvos susidarymas kraujas pigmentas (hemoglobinas) apie eritrocitai (raudonieji kraujo kūneliai) ir kraujodara (kraujo ląstelių susidarymas iš kraujodaros kamieninių ląstelių ir atitinkamai jų brendimas).
• Sintezė jungiamasis audinys, pigmentas melanino ir neuroaktyvus peptidas hormonai, Pavyzdžiui, katecholaminai ir enkefalinai (endogeniniai pentapeptidai iš opioidinių peptidų klasės).
• Mielino susidarymas - mielinas sudaro mielonų apvalkalus neuronuose (nervų skaidulose), kurie elektriškai izoliuoja neuronų aksonus ir yra būtini sužadinimo perdavimui.

Be to, varis veikia įvairius transkripcijos veiksnius ir yra integruotas į genas išraiška.

Nuo Cu priklausantys metalofermentai ir jų funkcijos

Caeruloplazminas yra vienos grandinės alfa-2 globulinas, kuriame yra 7% angliavandenių. Vienoje caeruloplazmino molekulėje yra šeši vario atomai, kurių biologinė sistema daugiausia yra 2-valentinė forma ir kurie yra būtini fermento oksidacinei funkcijai esant 5.4–5.9 pH diapazone. Caeruloplazminas turi keletą funkcijų: kaip rišamasis ir transportuojantis baltymų, caeruloplazminas turi 80-95% plazmos vario ir prireikus paskirsto jį įvairiems audiniams ir organams. Be to, jis dalyvauja gabenant geležies (Fe) ir manganas (Mn) į kraujas plazma. Susiejant laisvą varį, geležies ir manganas jonai, caeruloplazminas apsaugo nuo laisvųjų radikalų susidarymo. Pastarieji yra labai reaktyvūs deguonis molekulės arba organiniai junginiai, turintys deguonies, tokie kaip superoksidas, hiperoksidas arba hidroksilas. Laisvoje formoje tiek varis, tiek geležies ir manganas yra labai agresyvūs elementai, turintys prooksidacinį poveikį. Jie stengiasi išplėšti elektronus iš atomo ar molekulės, sukurdami laisvuosius radikalus, kurie savo ruožtu taip pat išplėšia elektronus iš kitų medžiagų. Taigi grandininėje reakcijoje organizme nuolat auga radikalai - oksidaciniai stresas. Laisvieji radikalai, be kitų, gali pakenkti nukleorūgštys - DNR ir RNR, baltymai, lipidai ir riebalų rūgštys, Kolageno, elastino, taip pat kraujas laivai. Dėl Cu, Fe irMn prisijungimo, caeruloplazminas apsaugo nuo tokių oksidacinių ląstelių ir kraujagyslių pažeidimų. Be to, caeruloplazminas turi fermentines funkcijas. Jis katalizuoja kelias oksidacijos reakcijas ir taip dalyvauja geležies apykaita. Dėl šios priežasties caeruloplazminas taip pat vadinamas feroksidaze I. Svarbiausia jo užduotis yra paversti mikroelementą geležį iš dvivalenčio (Fe2 +) į trivalentę (Fe3 +). Šiuo tikslu fermente esantis varis ekstraktai elektronai iš geležies ir juos priima, tuo pačiu pakeisdami jo oksidacijos būseną iš Cu2 + į Cu +. Oksiduodamas geležį, caeruloplazminas leidžia Fe3 + prisijungti prie plazmos transferinas, transportinis baltymas, atsakingas už geležies tiekimą kūno ląstelėms. Tik FE formatransferinas ar geležis gali pasiekti eritrocitai (raudonieji kraujo kūneliai) arba ląstelės - ir bus ten prieinami hemoglobinas sintezė. Hemoglobinas yra geležies turintis raudonasis kraujo pigmentas eritrocitai (raudonieji kraujo kūneliai). Tai, kad geležies pernešimą į organizmo ląsteles, ypač į eritrocitus, pažeidžia vario trūkumas, rodo caeruloplazmino svarbą ir jo funkciją. Galiausiai geležies ir vario apykaita yra glaudžiai susiję. Be geležies, Cu -ceruloplazminas taip pat oksiduoja kitus substratus, tokius kaip p-fenilendiaminas ir jo dimetilo dariniai. Superoksido dismutazė (SOD) Yra keletas superoksido dismutazės formų. Tai gali būti varis, cinkas- ir priklauso nuo mangano. Zn-SOD yra išskirtinai ląstelių citozolyje, Mn-SOD yra mitochondrijos, o Cu-SOD yra daugumos kūno ląstelių, įskaitant eritrocitus, citozolyje, taip pat kraujo plazmoje. Fermentas gali optimaliai vystyti savo aktyvumą atitinkamuose skyriuose tik tuo atveju, jei varis, cinkas arba mangano yra pakankamu kiekiu.Superoksido dismutazė yra esminis endogeninės komponentas antioksidantas apsaugos sistema. Mažindamas laisvuosius radikalus perduodant elektronus, jis veikia kaip radikalų valiklis, užkertantis kelią jautrių oksidacijai molekulės.SOD katalizuoja superoksido radikalų virsmą vandenilis peroksidas ir deguonis. Vario, esančio SOD, elektronai perduodami superoksido radikalui. vandenilis peroksido molekulė vėliau redukuojama iki vanduo katalazės arba selenas-priklausoma glutationo peroksidazė, paversdama ją nekenksminga. Jei superoksido radikalai nėra detoksikuojami, jie gali vadovauti lipidų peroksidacijai, membranų ir kraujagyslių pažeidimams, vėliau - su radikalais susijusioms ligoms - radikaliosioms ligoms, tokioms kaip aterosklerozė (arteriosklerozė, arterijų sukietėjimas), koronarinė širdis liga (ŠKL), naviko ligos, diabetas cukriniu diabetu ir neurodegeneracinėmis ligomis, tokiomis kaip Alzheimerio liga ir Parkinsonizmas. Citochromo c oksidazė yra transmembraninis baltymas vidinėje somatinių ląstelių mitochondrinėje membranoje. Fermentas susideda iš kelių subvienetų, kurių hemo grupė ir vario jonai sudaro katalizės aktyvią vietą. Geležies turinčios hemochemos grupės ir citochromo c oksidazės C jonai yra būtini oksidacijos ir redukcijos reakcijoms. Atitinkamai oksidazės funkcija yra ribota, kai ryškus varis arba geležies trūkumasCitochromo c oksidazė, kaip mitochondrijų fermentų kompleksas, yra esminis kvėpavimo grandinės komponentas. Kvėpavimo grandinė, dar vadinama oksidaciniu fosforilinimu, yra paskutinis glikolizės žingsnis (gliukozė degradacija) ir taip integruota į energijos apykaita. Jis susideda iš eilės oksidacijos ir redukcijos reakcijų grandinės, kurios padeda sintetinti ATP iš ADP - adenozino difosfatas - ir fosfatas. ATP yra tikrasis galutinis glikolizės produktas ir teikia energiją įvairiems ląstelių metaboliniams procesams, turėdamas daug energijos turinčio difosfato ryšį. Citochromo c oksidazė yra sudėtingas IV kvėpavimo grandinės gale ir yra atsakingas tiek už deguonies oksidacija ir energijos gamyba ATP pavidalu. Abi reakcijos pakopos yra sujungtos per dar nežinomą mechanizmą. Pirmajame etape citochromo c oksidazės II subvienetas, redoksu aktyvus metalo centras Cu, priima elektronus iš citochromo c, kurį anksčiau elektronais įkėlė citochromo c reduktazė , kvėpavimo grandinės III kompleksas. Be to, citochromo c oksidazė pašalina protonus (H +) iš mitochondrijų matricos - mitochondrijos vidaus. Kataliziškai aktyvus oksidazės centras suriša deguonį, ant kurio perduodami elektronai ir protonai. Taigi deguonis sumažėja iki vanduo. Antrame etape citochromo c oksidazė naudoja energiją, išsiskiriančią redukuojant deguonį iki vanduo pumpuoti protonus iš mitochondrijų matricos per vidinę mitochondrijų membraną į tarpmembraninę erdvę. Per šį protonų transportavimą oksidazė palaiko protonų gradientą, egzistuojantį tarp membranų erdvės ir matricos. Elektrocheminis protonų gradientas visose membranose taip pat vadinamas pH gradientu, nes protonų kiekis atspindi pH. Tai reiškia a koncentracija gradientas, kur mitochondrijos normaliomis sąlygomis H + koncentracija yra didelis membranos tarpšakinėje erdvėje - rūgštus pH - ir mažas matricoje - bazinis pH. Taigi, remiantis termodinamikos dėsniais, tarpmembraninėje erdvėje protonų varomoji jėga yra mitochondrijos matricos link. Citochromo c oksidazė perneša protonus prieš a koncentracija gradientas, ty nuo mažos iki didelės H + koncentracijos. Šis procesas yra aktyvus ir gali vykti tik tiekiant energiją. H + gradientas ties vidine mitochondrijų membrana yra būtinas energijos apykaita visų žinomų organizmų ir yra būtina sąlyga ATP sintezei. ATP sintazė - kvėpavimo grandinės V kompleksas - yra atsakinga už energijos gamybą ATP pavidalu. Kaip transmembraninis baltymas, jis sudaro tunelį tarp mitochondrija ir tarpas tarp vidinės ir išorinės membranos. Šis fermentas naudoja energiją, reikalingą ATP gamybai iš ADP ir fosfatas nuo protonų gradiento. Taigi protonai į oksidazės srautą pumpuojami į tarpmembraninę erdvę „nuokalnėn“ per ATP sintazės tunelį link mitochondrijų matricos gradiento. Šis protonų srautas sukuria sukimosi judesį ATP sintazės molekulėje. Naudojant šią kinetinę energiją, perduodamas a fosfatas atsiranda ADP likučiai, dėl kurių susidaro ATP. Be aktyvaus protonų pernašos (protonų siurblio) į tarpmembraninę erdvę citochromo c oksidazės pagalba protonų gradientas sugriūtų, ATP sintazė nebegalėtų gaminti ATP, o kūnas ląstelė „badautų“ dėl nepakankamų medžiagų apykaitos procesų. Be ląstelių energijos metabolizmo, citochromo c oksidazė yra būtina norint susidaryti fosfolipidai kurie suformuoja mielino apvalkalų mielino sluoksnį neuronuose - nervų skaidulose.Kiti Cu priklausomi metalofermentai ir jų funkcijos.