הידרוקסילציה: פונקציה, תפקיד ומחלות

הידרוקסילציות הן תגובות כימיות הכוללות הכנסת קבוצות הידרוקסיל למולקולה. בהקשר של חילוף החומרים, אנזימים לספק זרז של הידרוקסילציות. המקביל אנזימים נקראים הידרוקסילאזות.

מהי הידרוקסילציה?

בהקשר של חילוף החומרים, אנזימים לספק זרז של הידרוקסילציות. האנזימים המתאימים נקראים הידרוקסילאזות. הידרוקסילציות שכיחות מאוד בכימיה ובביוכימיה. באופן כללי, הידרוקסילציה פירושה הקדמה של קבוצת אחת או יותר של הידרוקסיל למולקולה. קבוצת ההידרוקסיל מורכבת מ- הידרוגנציה ו חמצן אָטוֹם. כך, בין היתר, ה כּוֹהֶל מתנול נוצר במהלך חמצון קטליטי של מתאן. תוספת קטליטית של א מַיִם מולקולה לאתין מייצרת אתנול. בתהליכים ביוכימיים, תוספת של קבוצת הידרוקסיל נתמכת באופן קטליטי על ידי מה שמכונה הידרוקסילאזות. בעזרת הידרוקסילאזים, למשל, בטוחים חומצות אמינו ניתן להמיר לחומרים פעילים חשובים באורגניזם. הידרוקסילציות, למשל, ממירות פנילאלנין לטירוזין וטירוזין בתורו ל- DOPA. האנזימים המתאימים הם פנילאלנין הידרוקסילאז וטירוזין הידרוקסילאז. בעזרת טריפטופן הידרוקסילאז, טריפטופן הופך ל -5 הידרוקסיטריפטופן. ב רקמת חיבור, ה חומצות אמינו פרולין ו ליזין מומרים להידרוקסי פרולין והידרוקסיליזין, בהתאמה, על ידי הידרוקסילציה. שם, ההידרוקסילציה חומצות אמינו להבטיח קישור רוחב חזק של קולגן וכך גם ה כוח של רקמת חיבור. תגובה הידרוקסילציה חשובה נוספת מייצגת את ההמרה של פרוגסטרון לקורטיקוסטרואידים.

פונקציה ותפקיד

הידרוקסילציות הן תגובות ביוכימיות חשובות מאוד. לדוגמא, ה כוח of רקמת חיבור תלוי בתגובות הידרוקסילציה. בתוך ה קולגן של רקמת חיבור, האמינו חומצות פרולין ו ליזין נמצאים בריכוזים גבוהים. ניתן לספק את שתי התרכובות בקבוצת הידרוקסיל נוספת באמצעות הידרוקסילאזות. בתהליך זה, הידרוקסילציה מתרחשת בתוך החלבון. Hydroxyproline נוצר מ- proline ו- hydroxylysine מ ליזין. האנזימים פרולין הידרוקסילאז וליזין הידרוקסילאז אחראים לכך בעזרת חומצה אסקורבית (ויטמין C). קבוצות ההידרוקסיל יוצרות אתרי התקשרות עבור סוכר שאריות או שהם מבטיחים מיד קישור צולב של החלבון האישי מולקולות. קישור צולב זה גורם לרקמת חיבור חזקה וגמישה. תגובה הידרוקסילציה נוספת היא הפיכת חומצת האמינו פנילאלנין לטירוזין. תגובה זו חשובה לאורגניזמים איקריוטים מכיוון שריכוזים גבוהים של פנילאלנין בתא מזיקים. טירוזין הוא הידרוקסילציה נוספת L-DOPA. L-DOPA הוא קטכולאמין והמבשר של דופמין. לפיכך, הידרוקסילציות בסופו של דבר ממירות אמינו חשוב חומצות לתוך נוירוטרנסמיטרים. כך גם לגבי ההידרוקסילציה של חומצת האמינו טריפטופן ל- 5-hydroxytryptophan. תרכובת זו בתורה מייצגת מבשר של סרוטונין, אחר נוירוטרנסמיטר והורמון רקמות. לבסוף, הורמון המין פרוגסטרון מומר על ידי הידרוקסילציה לקורטיקוסטרואידים, שהם הורמונים שמבצעות מגוון משימות בגוף. אלה כוללים את הגלוקוקורטיקואיד קורטיזול והמינרוקורטיקואיד אלדוסטרון. אלה הורמונים מסונתזים על ידי הידרוקסילציות של פרוגסטרון והמרות של קבוצות ההידרוקסיל לקבוצות קטו או אלדהיד. בסך הכל, הידרוקסילציות אחראיות על הרכבת גורמים ביולוגיים שונים באורגניזם. שיבושים בתגובות אלה יכולים עוֹפֶרֶת לחמור בריאות בעיות.

מחלות ומחלות

הידרוקסילציות רבות מייצגות שלבי ביניים חשובים בחילוף החומרים. כאשר מתרחשות הפרעות בהידרוקסילציה, מעכבים גם את שלבי התגובה הבאים. לפיכך, שלילי משמעותי בריאות השפעות יכולות להתרחש כתוצאה מהפרעות כאלה. לדוגמא, עיכוב ההידרוקסילציה של פרולין וליזין ברקמת החיבור קולגן מוביל ל חולשת רקמת חיבור. במקרים מסוימים, רקמת החיבור יכולה להיות נמתחת יתר על המידה. נְבִילָה עור עלול לגרום, עם איברים פנימיים כבר לא מוגן בצורה אופטימלית על ידי רקמת החיבור. ישנן מגוון מוטציות, שכל אחת מהן נדירה מאוד, זאת עוֹפֶרֶת לפגמים במבנה האנזימים ליזין הידרוקסילאז או פרולין הידרוקסילאז. כל פגם גנטי פרטני מראה סימפטומים שונים. עם זאת, המשותף לכולם הוא חולשת רקמת החיבור. התסמינים האחרים הם רבים. נרכש חולשת רקמת החיבור הוא צפדינה. צפדינה עוברת כאשר יש מחסור של ויטמין C. ויטמין C או חומצה אסקורבית תומכת בשני ההידרוקסילאזים שהוזכרו לעיל. אם הגוף אינו מסופק עם ויטמין C, ליזין ופרולין הידרוקסילאז בקושי יכולים לתמוך בהידרוקסילציות של ליזין ופרולין. רקמת חיבור, כמו רקמות אחרות בגוף, נתונה להצטברות והתמוטטות מתמדת. היעדרות ממושכת של ויטמין C גורם לרקמת חיבור חלשה מכיוון שההידרוקסילציות אינן פועלות עוד. מגוון תסמינים חמורים מופיעים עם זיהומים תכופים, תשישות, ריפוי לקוי פצעים, עור בעיות, התמוטטות שרירים, דימום חניכים, גבוה חום ועוד הרבה. עם זאת, תסמינים אלה נעלמים לאחר מנהל of ויטמין C.

מחלה נוספת הקשורה להפרעות של הידרוקסילציות היא פנילקטונוריה. ב פנילקטונוריה, לא ניתן עוד לפרק את חומצת האמינו פנילאלנין במידה מספקת מכיוון שהאנזים פנילאלנין הידרוקסילאז (PAH) חסר או אינו תקין. פנילאלנין משפיע מזיק בריכוזים גבוהים יותר. מוֹחַ ההתפתחות נפגעת. הצמיחה של גולגולת גם הוא נעצר. התוצאה היא נפשית פיגור. פנילאלנין נמוך דיאטה in ילדות יכול למנוע את הופעת המחלה. אם לא ניתן לבצע הידרוקסילציה של טירוזין מכיוון שחסר טירוזין הידרוקסילאז (TYH), מתפתחת תסמונת סגאווה הנדירה מאוד. ה נוירוטרנסמיטר דופמין כבר לא מיוצר בכמויות מספיקות. הסימפטומים כוללים חוסר יציבות בהליכה ותסמינים דמויי פרקינסון. מתי טריפטופן כבר לא ניתן לבצע הידרוקסילציה בגלל היעדר האנזים טריפטופן הידרוקסילאז, מעט מדי סרוטונין נוצר. דכאון לעתים קרובות תוצאות. לבסוף, הפרעות בהידרוקסילציה של פרוגסטרון יכולות עוֹפֶרֶת למחלות הקשורות הורמונלית.