Hidroksilasi

Hidroksilasi adalah tindak balas kimia di mana kumpulan hidroksil diperkenalkan ke dalam molekul. Sebagai sebahagian daripada metabolisme, enzim memangkin hidroksilasi. Enzim yang sesuai disebut hidroksilase.

Apakah hidroksilasi?

Hidroksilasi sangat biasa dalam kimia dan biokimia. Secara umum, hidroksilasi bermaksud pengenalan satu atau lebih kumpulan hidroksil ke dalam molekul. Kumpulan hidroksil terdiri daripada satu hidrogen dan satu atom oksigen. Contohnya, pengoksidaan katalitik metana menghasilkan metanol alkohol. Penambahan pemangkin molekul air ke etena menghasilkan etanol.

Dalam proses biokimia, penambahan kumpulan hidroksil disokong secara pemangkin oleh apa yang disebut hidroksilase. Dengan bantuan hidroksilase, misalnya, asid amino tertentu dapat diubah menjadi bahan aktif penting dalam organisma. Contohnya, fenilalanin diubah menjadi tirosin dan tirosin menjadi DOPA melalui hidroksilasi. Enzim yang sesuai adalah fenilalanin hidroksilase dan tirosin hidroksilase. Tryptophan diubah menjadi 5-hydroxytryptophan dengan bantuan hidroksilase triptofan.

Dalam tisu penghubung, asid amino prolin dan lisin diubah menjadi hidroksiprolin dan hidroksilisin dengan hidroksilasi. Asid amino hidroksilasi di sana memastikan hubungan silang kolagen yang kuat dan juga kekuatan tisu penghubung.

Tindak balas hidroksilasi penting lain adalah penukaran progesteron menjadi kortikosteroid.

Fungsi & tugas

Hidroksilasi adalah tindak balas biokimia yang sangat penting. Kekuatan tisu penghubung bergantung pada tindak balas hidroksilasi. Prolin asid amino dan lisin terdapat dalam kepekatan tinggi dalam kolagen tisu penghubung. Kedua-dua sebatian dengan mudah dapat dibekalkan dengan kumpulan hidroksil tambahan menggunakan hidroksilase. Hidroksilasi berlaku di dalam protein. Hydroxyproline terbentuk dari proline dan hydroxylysine dari lisin. Enzim prolin hidroksilase dan lisin hidroksilase bertanggungjawab untuk ini dengan bantuan asid askorbik (vitamin C). Kumpulan hidroksil membentuk titik lampiran untuk residu gula atau mereka memastikan molekul protein masing-masing dihubungkan. Jaringan ini menghasilkan tisu penghubung yang kuat dan fleksibel.

Tindak balas hidroksilasi lain ialah penukaran fenilalanin asid amino menjadi tirosin.Resan ini penting bagi organisma eukariotik, kerana kepekatan fenilalanin yang tinggi dalam sel berbahaya. Tyrosine selanjutnya dihidroksilasi menjadi L-DOPA. L-DOPA adalah katekolamin dan pendahulu dopamin. Asid amino penting akhirnya ditukar menjadi neurotransmitter melalui hidroksilasi.

Perkara yang sama berlaku untuk hidroksilasi asid amino triptofan kepada 5-hidroksitryptofan. Sebaliknya, sebatian ini mewakili pendahulu serotonin, neurotransmitter dan hormon tisu yang lain.

Akhirnya, hormon seks progesteron diubah menjadi kortikosteroid melalui hidroksilasi, yang, sebagai hormon, melakukan pelbagai tugas dalam tubuh. Ini termasuk kortisol glukokortikoid dan aldosteron mineralokortikoid. Hormon ini disintesis melalui hidroksilasi progesteron dan penukaran kumpulan hidroksil menjadi kumpulan keto atau aldehid.

Secara keseluruhan, hidroksilasi bertanggungjawab untuk penambahan agen biologi yang berbeza dalam organisma. Gangguan pada reaksi ini boleh menyebabkan masalah kesihatan yang serius.

Penyakit & penyakit

Banyak hidroksilasi mewakili langkah perantaraan penting dalam metabolisme.Jika gangguan berlaku dalam hidroksilasi, langkah tindak balas seterusnya juga dihambat. Akibat daripada gangguan tersebut, gangguan kesihatan yang ketara dapat terjadi. Sebagai contoh, penghambatan hidroksiisis prolin dan lisin dalam kolagen tisu penghubung menyebabkan kelemahan tisu penghubung. Dalam beberapa kes, tisu penghubung dapat dilebih-lebihkan. Kulit boleh kendur dan organ dalaman tidak lagi dilindungi secara optimum oleh tisu penghubung.

Terdapat banyak mutasi, tetapi sangat jarang berlaku dalam setiap kes, yang menyebabkan kecacatan pada struktur enzim lisin hidroksilase atau prolin hidroksilase. Setiap kecacatan genetik menunjukkan gejala yang berbeza. Namun, kesamaan mereka semua adalah kelemahan tisu penghubung. Gejala lain bervariasi.

Scurvy adalah kelemahan tisu penghubung yang diperoleh. Scurvy berlaku apabila terdapat kekurangan vitamin C. Vitamin C atau asid askorbik menyokong dua hidroksilase yang disebutkan di atas. Sekiranya badan tidak dibekalkan dengan vitamin C, lisin dan hidroksilase prolin tidak dapat menyokong hidroksilasi lisin dan prolin. Tisu penghubung, seperti tisu lain di dalam badan, mengalami proses penumpukan dan pemecahan berterusan. Sekiranya vitamin C hilang untuk jangka masa yang lebih lama, tisu penghubung yang lemah dibuat kerana hidroksilasi tidak lagi berfungsi. Terdapat banyak gejala yang serius dengan jangkitan, keletihan, penyembuhan luka yang teruk, masalah kulit, kerosakan otot, gusi berdarah, demam tinggi dan banyak lagi. Walau bagaimanapun, gejala ini hilang selepas pemberian vitamin C.

Penyakit lain yang berkaitan dengan gangguan hidroksilasi adalah fenilketonuria.Dalam fenilketonuria, fenilalanin asid amino tidak lagi dapat dipecahkan dengan cukup kerana enzim fenilalanin hidroksilase (PAH) tidak ada atau tidak berfungsi. Phenylalanine berbahaya dalam kepekatan yang lebih tinggi. Perkembangan otak terganggu. Pertumbuhan tengkorak juga dihentikan. Hasilnya adalah kecacatan intelektual. Diet rendah fenilalanin pada masa kanak-kanak dapat mencegah timbulnya penyakit ini.

Sekiranya tirosin tidak dapat dihidroksilasi kerana kekurangan tirosin hidroksilase (TYH), sindrom Segawa yang sangat jarang berlaku. Dopamin neurotransmitter tidak lagi dihasilkan dalam jumlah yang mencukupi. Gait yang tidak stabil dan gejala seperti Parkinson muncul sebagai gejala.

Sekiranya triptofan tidak lagi dapat dihidroksilasi kerana kekurangan enzim triptofan hidroksilase, serotonin terlalu sedikit terbentuk. Kemurungan adalah perkara biasa. Akhirnya, gangguan dalam hidroksilasi progesteron boleh menyebabkan penyakit yang berkaitan dengan hormon.