مس: توابع

مس یک جز integ جدایی ناپذیر از تعدادی متالوپروتئین است و برای عملکرد آنزیم آنها ضروری است. دو حالت اکسیداسیون آن عنصر کمیاب را قادر می سازد تا در واکنش های آنزیمی انتقال دهنده الکترون شرکت کند. به عنوان یک فاکتور از متالوآنزیم ها ، مس نقش گیرنده و دهنده الکترون را بازی می کند و بنابراین برای فرآیندهای اکسیداسیون و کاهش از اهمیت زیادی برخوردار است.مسوابسته آنزیم ها بیشتر به گروه اکسیدازها یا هیدروکسیلازها تعلق دارند که به نوبه خود به گروه اکسیدورداکتازها با پتانسیل اکسایش ردوکس بالا تعلق دارند. اکسیدازها هستند آنزیم ها که الکترونهای آزاد شده در طی اکسیداسیون یک بستر را به اکسیژن.هیدروکسیلازها هستند آنزیم ها که یک گروه هیدروکسیل (OH) را از طریق یک واکنش شیمیایی واکنش اکسیداسیون وارد یک مولکول می کند که در آن ماده ای که اکسید می شود الکترون اهدا می کند. اکسیددوروکتازهای حاوی مس برای فرآیندهای زیر ضروری است.

• همراه سوخت و ساز انرژی و سلولی اکسیژن به ترتیب (زنجیره تنفسی)
• سم زدایی به ترتیب خنثی سازی رادیکال های آزاد
• متابولیسم آهن و هموگلوبین سنتز - تشکیل رنگ قرمز خون رنگدانه (هموگلوبین) از اریتروسیت ها (گلبولهای قرمز) و خون سازی (به ترتیب تشکیل سلولهای خونی از سلولهای بنیادی خونساز و بلوغ آنها).
• سنتز از بافت همبند، رنگدانه ملانین و پپتید عصبی فعال هورمون، از جمله کاتلولامین ها و انکفالین ها (پنتا پپتیدهای درون زا از گروه پپتیدهای مخدر).
• تشکیل میلین - میلین غلاف میلین موجود در سلولهای عصبی (رشته های عصبی) را تشکیل می دهد ، که برای عایق بندی الکتریکی آکسونهای سلولهای عصبی کار می کنند و برای انتقال تحریک ضروری هستند.

علاوه بر این ، مس بر عوامل مختلف رونویسی تأثیر می گذارد و بنابراین در تنظیم یکپارچه می شود ژن اصطلاح.

متالوآنزیم های وابسته به مس و عملکرد آنها

Caeruloplasmin یک گلوبولین آلفا-2 تک زنجیره ای با محتوای کربوهیدرات 7٪ است. یک مولکول واحد کارولوپلاسمین حاوی شش اتم مس است که در سیستم های بیولوژیکی عمدتاً به شکل 2 ظرفیتی وجود دارد و برای عملکرد اکسیداتیو آنزیم در محدوده pH 5.4-5.9 ضروری است. پروتئین ، سرولوپلاسمین حاوی 80-95٪ مس پلاسما است و در صورت لزوم آن را در بافتها و اندام های مختلف توزیع می کند. علاوه بر این ، در حمل و نقل نیز نقش دارد اهن (Fe) و منگنز (منگنز) در خون پلاسما. با اتصال مس رایگان ، اهن و منگنز یونها ، سرولوپلاسمین از تشکیل رادیکالهای آزاد جلوگیری می کند. دومی بسیار واکنش پذیر است اکسیژن مولکول ها یا ترکیبات آلی حاوی اکسیژن ، مانند سوپراکسید ، هایپراکسید یا هیدروکسیل. به صورت آزاد ، هر دو مس ، اهن و منگنز عناصر بسیار تهاجمی هستند که دارای اثر پروکسیدانی هستند. آنها تلاش می کنند تا الکترون ها را از یک اتم یا مولکول ربوده و رادیکال های آزاد ایجاد کنند که به نوبه خود الکترون ها را از مواد دیگر نیز می ربایند. بنابراین ، در یک واکنش زنجیره ای ، افزایش مداوم رادیکال ها در بدن - اکسیداتیو وجود دارد فشار. رادیکال های آزاد قادر به آسیب رساندن ، از جمله اسیدهای نوکلئیک - DNA و RNA - ، پروتئین ها, لیپیدها و اسیدهای چرب, کلاژن، الاستین و همچنین خون عروق. در نتیجه اتصال Cu ، Fe و Mn ، caeruloplasmin از چنین آسیب اکسیداتیو سلول و عروقی جلوگیری می کند. بعلاوه ، caeruloplasmin توابع آنزیمی را نشان می دهد. این واکنش های اکسیداسیون متعدد را کاتالیز می کند و بنابراین درگیر می شود متابولیسم آهن. به همین دلیل از سرولوپلاسمین به عنوان فروکسیداز I نیز یاد می شود. وظیفه اصلی آن تبدیل عنصر کمیاب آهن از دو ظرفیتی (Fe2 +) به شکل سه ظرفیتی آن (Fe3 +) است. برای این منظور ، مس موجود در آنزیم است عصاره ها الکترونها را از آهن گرفته و آنها را می پذیرد ، در نتیجه خود حالت اکسیداسیون خود را از Cu2 به Cu + تغییر می دهد. با اکسید کردن آهن ، caeruloplasmin Fe3 + را قادر می سازد تا به پلاسما متصل شود ترانسفرین، یک پروتئین حمل کننده مسئول تأمین آهن به سلولهای بدن است. فقط به شکل Fe-ترانسفرین می تواند آهن به اریتروسیت ها (گلبولهای قرمز) یا سلولها - و در آنجا برای آنها در دسترس قرار می گیرد هموگلوبین سنتز. هموگلوبین رنگدانه قرمز خون حاوی آهن است اریتروسیت ها (گلبول های قرمز). این واقعیت که حمل و نقل آهن به سلول های بدن ، به ویژه به گلبول های قرمز ، در اثر کمبود مس مختل می شود ، نشان دهنده اهمیت کارولوپلاسمین و عملکرد آن است. در نهایت ، متابولیسم آهن و مس با هم ارتباط تنگاتنگی دارند. -سرولوپلاسمین همچنین لایه های دیگر مانند p- فنیلن دی آمین و مشتقات دی متیل آن را اکسید می کند. سوپراکسید دیسموتاز (SOD) اشکال مختلفی از سوپراکسید دیسموتاز وجود دارد. می تواند مس باشد ، روی- ، و وابسته به منگنز. Zn-SOD منحصراً در سیتوزول سلولها وجود دارد ، Mn-SOD در آن یافت می شود میتوکندریو Cu-SOD در سیتوزول اکثر سلولهای بدن از جمله گلبول های قرمز و همچنین در پلاسمای خون یافت می شود. آنزیم فقط در صورت مس ، می تواند فعالیت خود را به طور مطلوب در بخشهای مربوطه توسعه دهد ، روی یا منگنز به مقدار کافی وجود دارد. سوپراکسید دیسموتاز یک جز an اساسی از درون است آنتی اکسیدان سیستم حفاظت با کاهش رادیکال های آزاد از طریق انتقال الکترون ، به عنوان یک پاک کننده رادیکال عمل می کند ، از اکسیداسیون حساسیت جلوگیری می کند مولکول ها.SOD تبدیل رادیکال های سوپراکسید به را کاتالیز می کند هیدروژن پراکسید و اکسیژن. مس موجود در SOD الکترون ها را به رادیکال سوپراکسید منتقل می کند. هیدروژن مولکول پراکسید متعاقباً کاهش می یابد آب توسط کاتالاز یا سلنیومگلوتاتیون پراکسیداز وابسته ، آن را بی ضرر می کند. اگر رادیکال های سوپراکسید سم زدایی نشوند ، می توانند رهبری به پراکسیداسیون لیپیدها ، آسیب غشایی و عروقی ، و متعاقباً به بیماریهای "مربوط به رادیکال" - بیماریهای رادیکال - مانند تصلب شرایین (آترواسکلروز، تصلب شرایین) ، کرونر قلب بیماری (CHD) ، بیماری های تومور, دیابت ملیتوس و بیماریهای تخریب کننده اعصاب مانند بیماری آلزایمر و فلج مرتعش. سیتوکروم c اکسیداز سیتوکروم c اکسیداز یک پروتئین غشایی در غشای میتوکندری داخلی سلولهای سوماتیک است. آنزیم از چندین زیر واحد تشکیل شده است ، با یک گروه هم و یک یون مس که محل فعال کاتالیزوری را تشکیل می دهد. گروه های همو حاوی آهن و یون های مس سیتوکروم c اکسیداز برای واکنش های اکسیداسیون و کاهش ضروری است. بر این اساس ، عملکرد اکسیداز در موارد مس مس یا فقر آهنبه عنوان یک مجموعه آنزیمی میتوکندریایی ، سیتوکروم c اکسیداز نشان دهنده یک جز essential اساسی از زنجیره تنفسی است. زنجیره تنفسی ، فسفوریلاسیون اکسیداتیو نیز نامیده می شود ، آخرین مرحله از گلیکولیز است (گلوکز تخریب) و بنابراین در سوخت و ساز انرژی. این شامل زنجیره ای از واکنش های اکسیداسیون و کاهش متوالی است که برای سنتز ATP از ADP استفاده می شود - آدنوزین دی فسفات - و فسفات. ATP محصول نهایی گلیکولیز است و انرژی را برای انواع فرآیندهای متابولیک سلولی به صورت پیوند دی فسفات غنی از انرژی فراهم می کند. سیتوکروم c اکسیداز به عنوان IV پیچیده در انتهای زنجیره تنفسی قرار دارد و مسئول هر دو مورد است. اکسیداسیون اکسیژن و تولید انرژی به شکل ATP. هر دو مرحله واکنش از طریق مکانیزمی همراه است که هنوز مشخص نیست. در مرحله اول ، زیر واحد II اکسیداز سیتوکروم c ، مرکز فلزی فعال اکسیداسیون اکسیداسیون ، الکترونها را از سیتوکروم c می پذیرد ، که قبلا توسط الکترون توسط سیتوکروم c ردوکتاز بارگیری شده بود ، III پیچیده از زنجیره تنفسی. علاوه بر این ، سیتوکروم c اکسیداز پروتون ها (H +) را از ماتریس میتوکندری - فضای داخلی میتوکندری - حذف می کند. مرکز فعال کاتالیزوری اکسیداز ، اکسیژن را متصل می کند و الکترونها و پروتون ها بر روی آن منتقل می شوند. اکسیژن به این ترتیب کاهش می یابد آبدر مرحله دوم ، سیتوکروم c اکسیداز از انرژی آزاد شده در هنگام کاهش اکسیژن به استفاده می کند آب برای پمپاژ پروتون ها از ماتریس میتوکندری از طریق غشای میتوکندری داخلی به فضای بین غشایی. از طریق این انتقال پروتون ، اکسیداز شیب پروتون را که بین فضای بین غشایی و ماتریس وجود دارد حفظ می کند. همچنین به گرادیان پروتون الکتروشیمیایی در غشاها ، گرادیان pH گفته می شود زیرا مقدار پروتون ها PH را منعکس می کنند. این نشان دهنده یک غلظت شیب ، که در آن است میتوکندری در شرایط عادی ، H + غلظت در فضای بینابینی غشا - pH اسیدی - و در ماتریس - pH پایه کم است. بنابراین ، طبق قوانین ترمودینامیک ، یک نیروی محرکه پروتون در فضای بین غشایی به سمت ماتریس میتوکندری وجود دارد. سیتوکروم c اکسیداز باعث انتقال پروتون ها در برابر a می شود غلظت گرادیان ، یعنی از غلظت کم تا زیاد H +. این فرایند فعال است و فقط با تأمین انرژی می تواند انجام شود. شیب H + در غشای میتوکندری داخلی برای سوخت و ساز انرژی از تمام موجودات شناخته شده و یک پیش نیاز اساسی برای سنتز ATP است. سنتاز ATP - V پیچیده از زنجیره تنفسی - مسئول تولید انرژی به شکل ATP است. به عنوان یک پروتئین غشایی ، یک تونل بین داخلی میتوکندری و فضای بین غشای داخلی و خارجی. این آنزیم از انرژی مورد نیاز برای تولید ATP از ADP و فسفات از شیب پروتون. بنابراین ، پروتون ها با جریان اکسیداز "سرازیری" از طریق تونل سنتاز ATP به سمت گرادیان در ماتریس میتوکندری به فضای بین غشایی پمپ می شوند. این جریان پروتون یک حرکت چرخشی در مولکول ATP سنتاز ایجاد می کند. با استفاده از این انرژی جنبشی ، انتقال a فسفات باقی مانده به ADP رخ می دهد ، و در نتیجه ATP تشکیل می شود. بدون انتقال پروتون فعال (پمپ پروتون) به فضای بین غشایی توسط سیتوکروم c اکسیداز ، شیب پروتون سقوط می کند ، سنتاز ATP دیگر قادر به تولید ATP و بدن نیست سلول به دلیل کمبود فرایندهای متابولیکی "از گرسنگی می میرد". علاوه بر متابولیسم انرژی سلولی ، سیتوکروم c اکسیداز برای تشکیل ضروری است فسفولیپیدها که لایه میلین غلاف میلین را در سلولهای عصبی - رشته های عصبی تشکیل می دهند. سایر متالوآنزیم های وابسته به مس و عملکرد آنها.