Coure: Funcions

De coure és un component integral d’una sèrie de metaloproteïnes i és essencial per a la seva funció enzimàtica. Els seus dos estats d’oxidació permeten que l’element traça participi en reaccions enzimàtiques de transferència d’electrons. Com a cofactor de metalloenzims, de coure juga el paper de receptor i donador d’electrons i, per tant, és de gran importància per als processos d’oxidació i reducció.De coure-dependent enzims pertanyen majoritàriament a la classe de les oxidases o hidroxilases, que al seu torn pertanyen al grup de les oxidoreductases amb alt potencial redox. Les oxidases ho són enzims que transfereixen electrons alliberats durant l’oxidació d’un substrat a oxigen.Les hidroxilases són enzims que introdueixen un grup hidroxil (OH) en una molècula mitjançant una reacció d’oxidació-reacció química en què una substància que s’oxida dona electrons.Les oxidoreductases que contenen coure són essencials per als processos següents.

• Cel · lular metabolisme energètic I mòbils oxigen utilització (cadena respiratòria), respectivament.
• Desintoxicació, respectivament, neutralització dels radicals lliures
• Metabolisme del ferro i hemoglobina síntesi: formació del vermell sang pigment (hemoglobina) de eritròcits (glòbuls vermells) i hematopoiesi (formació de cèl·lules sanguínies a partir de cèl·lules mare hematopoètiques i la seva maduració, respectivament).
• Síntesi de teixit connectiu, el pigment melanina i pèptid neuroactiu les hormones, Com ara catecolamines i les encefalines (pentapèptids endògens de la classe dels pèptids opioides).
• Formació de mielina: la mielina constitueix les beines de mielina de les neurones (fibres nervioses), que serveixen per aïllar elèctricament els axons de les neurones i són essencials per a la transmissió de l’excitació.

A més, el coure afecta diversos factors de transcripció i, per tant, s’integra en la regulació de general expressió.

Metalloenzims dependents de Cu i les seves funcions

La caeruloplasmina és una globulina alfa-2 de cadena única amb un contingut d’hidrats de carboni del 7%. Una única molècula de caeruloplasmina conté sis àtoms de coure, que són predominantment presents en la seva forma 2-valenta en sistemes biològics i són essencials per a la funció oxidativa de l’enzim en el rang de pH 5.4-5.9. La caeruloplasmina presenta diverses funcions: proteïna, la caeruloplasmina conté un 80-95% de coure plasmàtic i la distribueix a diversos teixits i òrgans segons sigui necessari. A més, participa en el transport de de ferro (Fe) i manganès (Mn) al sang plasma Unint el coure lliure, de ferro i manganès ions, la caeruloplasmina impedeix la formació de radicals lliures. Aquests darrers representen una gran reactivitat oxigen molècules o compostos orgànics que contenen oxigen, com ara superòxid, hiperòxid o hidroxil. En forma lliure, tant el coure, de ferro i manganès són elements molt agressius que tenen un efecte prooxidant. S'esforcen per arrabassar electrons d'un àtom o molècula, creant radicals lliures, que al seu torn també arrabassen electrons d'altres substàncies. Així, en una reacció en cadena, hi ha un augment constant de radicals al cos, oxidatius estrès. Els radicals lliures poden danyar, entre d’altres, àcids nucleics - ADN i ARN -, proteïnes, lípids i àcids grassos, col·lagen, elastina i sang d'un sol ús i multiús.. Com a resultat de la unió de Cu, Fe i Mn, la caeruloplasmina evita danys vasculars de les cèl·lules oxidatives i, a més, presenta funcions enzimàtiques. Catalitza múltiples reaccions d’oxidació i, per tant, hi participa metabolisme del ferro. Per aquesta raó, la caeruloplasmina també es coneix com ferroxidasa I. La seva tasca essencial és convertir l’element traça de ferro del seu bivalent (Fe2 +) a la seva forma trivalent (Fe3 +). Amb aquesta finalitat, el coure contingut en l'enzim extractes els electrons del ferro i els accepta, canviant així el seu estat d’oxidació de Cu2 + a Cu +. En oxidar el ferro, la caeruloplasmina permet que el Fe3 + s’uneixi al plasma transferrina, una proteïna de transport responsable del subministrament de ferro a les cèl·lules del cos. Només en forma de Fe-transferrina pot arribar fins al ferro eritròcits (glòbuls vermells) o cèl·lules - i que estiguin disponibles allà per hemoglobina síntesi. L’hemoglobina és el pigment de sang vermell que conté ferro eritròcits (glòbuls vermells). El fet que el transport del ferro a les cèl·lules del cos, especialment als eritròcits, es vegi afectat per la deficiència de coure, demostra la importància de la caeruloplasmina i la seva funció. Finalment, el metabolisme del ferro i el coure estan estretament relacionats. La ceruloplasmina també oxida altres substrats, com la p-fenilendiamina i els seus derivats dimetils. Superòxid dismutasa (SOD) Hi ha diverses formes de superòxid dismutasa. Pot ser de coure, zinc-, i dependent del manganès. Zn-SOD es troba exclusivament al citosol de les cèl·lules, Mn-SOD es troba a mitocòndries, i el Cu-SOD es troba al citosol de la majoria de cèl·lules del cos, inclosos els eritròcits, així com al plasma sanguini. L’enzim només pot desenvolupar la seva activitat de manera òptima als compartiments corresponents si el coure, zinc o el manganès són presents en quantitats suficients. La superòxid dismutasa és un component essencial de l’endogen antioxidant sistema de protecció. En reduir els radicals lliures a través de la transferència d’electrons, actua com un eliminador de radicals, evitant l’oxidació de les persones sensibles molècules.SOD catalitza la conversió de radicals superòxids a hidrogen peròxid i oxigen.El coure contingut en SOD transfereix electrons al radical superòxid. El hidrogen la molècula de peròxid es redueix posteriorment a aigua per catalasa o seleni-glutation peroxidasa dependent, que la fa inofensiva. Si els radicals superòxid no es desintoxiquen, poden fer-ho lead a la peroxidació de lípids, a la membrana i al dany vascular i, posteriorment, a malalties "relacionades amb els radicals", malalties radicals, com l'aterosclerosi (arteriosclerosi, enduriment de les artèries), coronari cor malaltia (CHD), malalties tumorals, diabetis mellitus i malalties neurodegeneratives com La malaltia d'Alzheimer i Malaltia de Parkinson. El citocrom c oxidasa és una proteïna transmembrana de la membrana mitocondrial interna de les cèl·lules somàtiques. L’enzim consta de diverses subunitats, amb un grup hemo i un ió de coure que formen el lloc actiu catalític. Els grups hemos que contenen ferro i els ions Cu de la citocrom c oxidasa són essencials per a les reaccions d’oxidació i reducció. En conseqüència, la funció de l’oxidasa és limitada en casos de coure o de pronúncia deficiència de ferroCom a complex enzimàtic mitocondrial, la citocrom c oxidasa representa un component essencial de la cadena respiratòria. La cadena respiratòria, també anomenada fosforilació oxidativa, és l’últim pas de la glicòlisi (glucosa degradació) i així integrat a metabolisme energètic. Consisteix en una cadena de reaccions successives d’oxidació i reducció que serveixen per sintetitzar ATP a partir de l’ADP - adenosina difosfat - i fosfat. L’ATP és el producte final real de la glicòlisi i proporciona energia a tot tipus de processos metabòlics cel·lulars en forma d’un enllaç difosfat ric en energia. La citocrom c oxidasa es troba com a complex IV al final de la cadena respiratòria i és responsable tant de la oxidació de l’oxigen i producció d’energia en forma d’ATP. Ambdós passos de reacció s’acoblen mitjançant un mecanisme que encara no es coneix. En un primer pas, la subunitat II de la citocrom c oxidasa, el centre metàl·lic actiu redox, accepta electrons del citocrom c, que anteriorment es carregava amb electrons per la citocrom c reductasa. , complex III de la cadena respiratòria. A més, el citocrom c oxidasa elimina els protons (H +) de la matriu mitocondrial, l’interior d’un mitocondri. El centre catalíticament actiu de l’oxidasa uneix l’oxigen, sobre el qual es transfereixen els electrons i els protons. Així, l'oxigen es redueix a aigua.En un segon pas, la citocrom c oxidasa utilitza l’energia alliberada durant la reducció de l’oxigen a aigua per bombar protons de la matriu mitocondrial a través de la membrana mitocondrial interna a l’espai intermembrana. Mitjançant aquest transport de protons, l’oxidasa manté el gradient de protons que existeix entre l’espai intermembrana i la matriu. El gradient de protons electroquímic a través de les membranes també s’anomena gradient de pH perquè la quantitat de protons reflecteix el pH. Representa un concentració gradient, on mitocòndries en condicions normals, l’H + concentració és elevat a l’espai intersticial de la membrana (pH àcid) i baix a la matriu (pH bàsic). Així, segons les lleis de la termodinàmica, hi ha una força motora de protons a l’espai intermembrana cap a la matriu del mitocondri. La citocrom c oxidasa transporta els protons contra a concentració concentració de H + de baixa a alta. Aquest procés és actiu i només es pot produir amb el subministrament d’energia. metabolisme energètic de tots els organismes coneguts i és un requisit previ essencial per a la síntesi d’ATP. L’ATP sintasa (complex V de la cadena respiratòria) és responsable de la producció d’energia en forma d’ATP. Com a proteïna transmembrana, forma un túnel entre l’interior de el mitocondri i l’espai entre la membrana interna i externa. Aquest enzim utilitza l'energia necessària per a la producció d'ATP a partir d'ADP i fosfat a partir del gradient de protons. Per tant, els protons bombats a l'espai intermembrana pel flux d'oxidasa "cap avall" a través del túnel de l'ATP sintasa cap al gradient de la matriu mitocondrial. Aquest flux de protons genera un moviment de rotació a la molècula ATP sintasa. Mitjançant aquesta energia cinètica, la transferència de a fosfat es produeix un residu a l’ADP, que es tradueix en la formació d’ATP. Sense el transport actiu de protons (bomba de protons) a l’espai intermembrana per la citocrom c oxidasa, el gradient de protons s’esfondraria, l’ATP sintasa deixaria de produir ATP i el cos la cèl·lula "moriria de gana" a causa dels processos metabòlics deficients. A més del metabolisme de l’energia cel·lular, la citocrom c oxidasa és essencial per a la formació de fosfolípids que formen la capa de mielina de les beines de mielina a les neurones: fibres nervioses. Altres metalloenzims dependents del Cu i les seves funcions.