Cobre: ​​Funciones

Cobre es un componente integral de varias metaloproteínas y es esencial para su función enzimática. Sus dos estados de oxidación permiten que el oligoelemento participe en reacciones enzimáticas de transferencia de electrones. Como cofactor de metaloenzimas, cobre Desempeña el papel de receptor y donante de electrones y, por lo tanto, es de gran importancia para los procesos de oxidación y reducción.Cobre-dependiente enzimas CRISPR-Cas pertenecen en su mayoría a la clase de oxidasas o hidroxilasas, que a su vez pertenecen al grupo de las oxidorreductasas con alto potencial redox. Las oxidasas son enzimas CRISPR-Cas que transfieren los electrones liberados durante la oxidación de un sustrato a oxígeno.Las hidroxilasas son enzimas CRISPR-Cas que introducen un grupo hidroxilo (OH) en una molécula a través de una reacción de oxidación-reacción química en la que una sustancia a oxidar dona electrones. Las oxidorreductasas que contienen cobre son esenciales para los siguientes procesos.

  • Celular metabolismo energético Y celular oxígeno utilización (cadena respiratoria), respectivamente.
  • Desintoxicación respectivamente neutralización de radicales libres
  • Metabolismo del hierro y hemoglobina síntesis - formación de rojo sangre el pigmentohemoglobina de eritrocitos (glóbulos rojos) y hematopoyesis (formación de glóbulos a partir de células madre hematopoyéticas y su maduración, respectivamente).
  • Síntesis de tejido conectivo, el pigmento melanina y péptido neuroactivo hormonas, Tales como catecolaminas y encefalinas (pentapéptidos endógenos de la clase de péptidos opioides).
  • Formación de mielina: la mielina forma las vainas de mielina en las neuronas (fibras nerviosas), que sirven para aislar eléctricamente los axones de las neuronas y son esenciales para la transmisión de la excitación.

Además, el cobre afecta a varios factores de transcripción y, por lo tanto, se integra en la regulación de genoma expresión.

Metaloenzimas dependientes de Cu y sus funciones

Caeruloplasmina Caeruloplasmina es una globulina alfa-2 monocatenaria con un contenido de carbohidratos del 7%. Una sola molécula de caeruloplasmina contiene seis átomos de cobre, que están presentes predominantemente en su forma bivalente en sistemas biológicos y son esenciales para la función oxidativa de la enzima en el rango de pH 2-5.4. La ceruloplasmina exhibe varias funciones: Como unión y transporte proteína, caeruloplasmina contiene 5.9-80% de cobre plasmático y lo distribuye a varios tejidos y órganos según sea necesario. Además, participa en el transporte de de hierro (Fe) y manganeso (Mn) en el sangre plasma Al unir cobre libre, de hierro y manganeso iones, la caeruloplasmina previene la formación de radicales libres. Estos últimos representan altamente reactivos oxígeno moléculas o compuestos orgánicos que contienen oxígeno, como superóxido, hiperóxido o hidroxilo. En forma libre, tanto de cobre, de hierro y manganeso son elementos muy agresivos que tienen un efecto prooxidante. Se esfuerzan por arrebatar electrones de un átomo o molécula, creando radicales libres, que a su vez también arrebatan electrones de otras sustancias. Por lo tanto, en una reacción en cadena, hay un aumento constante de radicales en el cuerpo: oxidativo estrés. Los radicales libres pueden dañar, entre otros, ácidos nucleicos - ADN y ARN -, proteínas, lípidos y ácidos grasos, Colágeno, elastina así como sangre vasos. Como resultado de la unión de Cu, Fe y Mn, la caeruloplasmina previene el daño celular oxidativo y vascular. Además, la caeruloplasmina exhibe funciones enzimáticas. Cataliza múltiples reacciones de oxidación y, por lo tanto, participa en metabolismo del hierro. Por este motivo, la caeruloplasmina también se denomina ferroxidasa I. Su tarea esencial es convertir el oligoelemento hierro de su forma bivalente (Fe2 +) a su forma trivalente (Fe3 +). Para ello, el cobre contenido en la enzima extractos electrones del hierro y los acepta, cambiando así su estado de oxidación de Cu2 + a Cu +. Al oxidar el hierro, la caeruloplasmina permite que el Fe3 + se una al plasma. transferrina, una proteína de transporte responsable de suministrar hierro a las células del cuerpo. Solo en forma de Fe-transferrina ¿Puede el hierro alcanzar el eritrocitos (glóbulos rojos) o células, y estar disponibles allí para hemoglobina síntesis. La hemoglobina es el pigmento rojo de la sangre que contiene hierro de eritrocitos (glóbulos rojos) .El hecho de que el transporte de hierro a las células del cuerpo, especialmente a los eritrocitos, se ve afectado por la deficiencia de cobre muestra la importancia de la caeruloplasmina y su función. Finalmente, el metabolismo del hierro y el cobre están estrechamente relacionados. -caeruloplasmina también oxida otros sustratos, como la p-fenilendiamina y sus derivados dimetílicos.Superoxido dismutasa (SOD) Hay varias formas de superóxido dismutasa. Puede ser de cobre, zinc- y dependiente del manganeso. Zn-SOD se encuentra exclusivamente en el citosol de las células, Mn-SOD se encuentra en mitocondrias, y Cu-SOD se encuentra en el citosol de la mayoría de las células del cuerpo, incluidos los eritrocitos, así como en el plasma sanguíneo. La enzima solo puede desarrollar su actividad de manera óptima en los compartimentos correspondientes si el cobre, zinc o manganeso están presentes en cantidades suficientes. La superóxido dismutasa es un componente esencial de la endógena antioxidante sistema de protección. Al reducir los radicales libres mediante la transferencia de electrones, actúa como eliminador de radicales, evitando la oxidación de los moléculas.SOD cataliza la conversión de radicales superóxido en hidrógeno peróxido y oxígeno. El cobre contenido en SOD transfiere electrones al radical superóxido. El hidrógeno La molécula de peróxido se reduce posteriormente a agua por catalasa o selenioglutatión peroxidasa dependiente, haciéndola inofensiva. Si los radicales superóxido no se desintoxican, pueden Lead a la peroxidación de lípidos, el daño vascular y de la membrana, y posteriormente a las enfermedades "relacionadas con los radicales" (enfermedades radicales) como la aterosclerosisarteriosclerosis, endurecimiento de las arterias), coronaria corazón enfermedad (CHD), enfermedades tumorales, diabetes mellitus, y enfermedades neurodegenerativas como La enfermedad de Alzheimer y Enfermedad de Parkinson. Citocromo c oxidasa La citocromo c oxidasa es una proteína transmembrana en la membrana mitocondrial interna de las células somáticas. La enzima consta de varias subunidades, con un grupo hemo y un ión de cobre que forman el sitio catalítico activo. Los grupos hemo que contienen hierro y los iones Cu de la citocromo c oxidasa son esenciales para las reacciones de oxidación y reducción. En consecuencia, la función de la oxidasa es limitada en casos de cobre pronunciado o deficiencia de hierroComo complejo enzimático mitocondrial, la citocromo c oxidasa representa un componente esencial de la cadena respiratoria. La cadena respiratoria, también llamada fosforilación oxidativa, es el último paso de la glucólisis (glucosa degradación) y, por lo tanto, integrado en metabolismo energético. Consiste en una cadena de reacciones sucesivas de oxidación y reducción que sirven para sintetizar ATP a partir de ADP - adenosina difosfato - y fosfato. El ATP es el producto final real de la glucólisis y proporciona energía a todo tipo de procesos metabólicos celulares en forma de un enlace difosfato rico en energía. La citocromo c oxidasa se encuentra como complejo IV al final de la cadena respiratoria y es responsable tanto de la oxidación de oxígeno y producción de energía en forma de ATP. Ambos pasos de reacción se acoplan a través de un mecanismo que aún no se conoce.En un primer paso, la subunidad II de la citocromo c oxidasa, el centro metálico con actividad redox Cu, acepta electrones del citocromo c, que previamente estaba cargado con electrones por la citocromo c reductasa. , complejo III de la cadena respiratoria. Además, la citocromo c oxidasa elimina los protones (H +) de la matriz mitocondrial, el interior de una mitocondria. El centro catalíticamente activo de la oxidasa se une al oxígeno, al que se transfieren los electrones y protones. El oxígeno se reduce así a aguaEn un segundo paso, la citocromo c oxidasa utiliza la energía liberada durante la reducción de oxígeno para agua para bombear protones desde la matriz mitocondrial a través de la membrana mitocondrial interna hacia el espacio intermembrana. A través de este transporte de protones, la oxidasa mantiene el gradiente de protones que existe entre el espacio intermembrana y la matriz. El gradiente de protones electroquímico a través de las membranas también se denomina gradiente de pH porque la cantidad de protones refleja el pH. Representa un concentración gradiente, donde en mitocondrias en condiciones normales, el H + concentración es alto en el espacio intersticial de la membrana - pH ácido - y bajo en la matriz - pH básico. Por lo tanto, de acuerdo con las leyes de la termodinámica, hay una fuerza impulsora de protones en el espacio intermembrana hacia la matriz de la mitocondria. La citocromo c oxidasa transporta los protones contra un concentración gradiente, es decir, de baja a alta concentración de H +. Este proceso es activo y solo puede tener lugar con el suministro de energía. El gradiente de H + en la membrana mitocondrial interna es esencial para la metabolismo energético de todos los organismos conocidos y es un requisito previo esencial para la síntesis de ATP. La ATP sintasa - complejo V de la cadena respiratoria - es responsable de la producción de energía en forma de ATP. Como proteína transmembrana, forma un túnel entre el interior de la la mitocondria y el espacio entre la membrana interna y externa. Esta enzima utiliza la energía necesaria para la producción de ATP a partir de ADP y fosfato del gradiente de protones. Así, los protones bombeados hacia el espacio intermembrana por el flujo de oxidasa "cuesta abajo" a través del túnel de ATP sintasa hacia el gradiente en la matriz mitocondrial. Este flujo de protones genera un movimiento de rotación en la molécula de ATP sintasa. Por medio de esta energía cinética, la transferencia de un fosfato sin el transporte activo de protones (bomba de protones) hacia el espacio intermembrana por la citocromo c oxidasa, el gradiente de protones colapsaría, la ATP sintasa ya no podría producir ATP y el cuerpo la célula "moriría de hambre" debido a los procesos metabólicos deficientes. Además del metabolismo energético celular, la citocromo c oxidasa es esencial para la formación de Fosfolípidos que forman la capa de mielina de las vainas de mielina en las neuronas - fibras nerviosas.Otras metaloenzimas dependientes de Cu y sus funciones.

Enzima Localización Función
Ferroxidasa II Plasma Oxidación de Fe2 + a Fe3 +.
Ss-hidroxilasa de dopamina Médula suprarrenal, sistema nervioso central Síntesis de catecolaminas, como dopamina, epinefrina y norepinefrina Hidroxilación de tirosina a L-dopa, el precursor del neurotransmisor dopamina, que a su vez puede convertirse en epinefrina y norepinefrina Efecto antioxidante - neutralización de radicales libres
Tirosinasa Piel, médula renal y otros tejidos Oxidación de tirosina para formar melanina en los melanocitos, lo que provoca pigmentación de ojos, cabello y piel Hidroxilación de tirosina a L-dopa, el precursor del neurotransmisor dopamina, que a su vez puede convertirse en adrenalina y noradrenalina.
Lisil oxidasa Cartílago, hueso, piel y otros tejidos Tejido conectivo y formación de hueso Desaminación de lisina e hidrolisina Reticulación de elastina y Colágeno microfibrillas: formación de tejidos conectivos fuertes e igualmente elásticos, especialmente sangre vasos y el corazón.
Tiol oxidasa Epitelio, córnea (parte anterior de la piel exterior del ojo) y otros tejidos Formación de puentes disulfuro, por ejemplo en la queratina, proteína estructural responsable de la estabilidad y la forma de las células.
Uratoxidasa - uricasa Hígado, bazo y riñones Degradación del ácido úrico a alantoína, el producto final de la descomposición de las bases purínicas.
Aminoxidasa Las mitocondrias Oxidación de aminas primarias, como histamina, tiramina, dopamina, serotonina y putrescina, a aldehídos.
Monoamina oxidasa Sistema nervioso central y otros tejidos de la periferia del cuerpo. Metabolismo de los neurotransmisores epinefrina, norepinefrina y dopamina Desaminación de catecolaminas, incluida la degradación del neurotransmisor serotonina: esta es la base para el uso de inhibidores de la MAO como antidepresivos