De cytokrom c oxidas Det är ett komplex av enzymatiska proteiner som kan korsa lipid-dubbelskiktet i cellmembranet. Det är hemolösligt och är främst associerat med mitokondriernas inre membran, som finns i både prokaryota organismer (bakterier) och eukaryoter (encelliga och multicellulära)..
Även kallat komplex IV är detta enzym avgörande för organismernas aeroba metaboliska funktioner, eftersom det är viktigt i elektrontransportkedjan där cellen bränner socker och fångar en del av den energi som frigörs för att lagra adenosintrifosfat eller ATP..
Namnet cytokrom betyder "cellulära pigment." Dessa är blodproteiner som bär elektroner. Cytokromer upptäcktes av den irländska läkaren Charles Alexander MacMunn 1884. MacMunn var banbrytande i upptäckten av andningspigmentet i blodet, idag kallat cytokrom 1..
På 1920-talet återupptäckte och karakteriserade den ryska entomologen och parasitologen David Keilin andningspigment och var den som kallade dem cytokromer. Även om MacMunn hade upptäckt dem 1884 hade vetenskapssamhället glömt honom och en del hade till och med misstolkat hans arbete..
Artikelindex
I allmänhet har andningspigment karakteristiska synliga ljusspektra. Det är känt att det finns minst fyra integrerade membranproteinkomplex där det finns 5 olika typer av cytokromer: a, a3, b, c1 och c, klassificerade enligt våglängderna för de spektrala absorptionsmaxima.
De finns vanligtvis på mitokondriernas inre membran. De har emellertid också observerats i endoplasmatisk retikulum och kloroplaster, i eukaryota och prokaryota organismer..
De presenterar den hemmprotesgrupp som innehåller järn (Fe). Var och en av de kända cytokromerna verkar i multienzymkomplex vid transport av elektroner i andningsprocessen eller kedjan..
Cytokromer har funktionen att delta i oxidationsreduktionsreaktioner. Reduktionsreaktioner, där de accepterar elektroner, förekommer olika för varje typ av cytokrom, och deras värde bestäms av flödet av elektroner från andningskedjan.
Fyra klasser av cytokrom c är kända, vilka är följande.
Inom denna klass finns de lösliga cytokromerna c (lågspinn) med låg centrifugering, närvarande i bakterier och mitokondrier. De är oktaedriska. Hembindningsstället är vid histidins N-terminal och den sjätte liganden tillförs av en metioninrest vid C-terminalen..
Av denna klass kan flera underklasser till och med kännas igen, vars tredimensionella struktur har bestämts..
Cytokrom c med hög centrifugering och vissa cytokrom c med låg centrifugering finns i denna klass. De höga svängarna har bindningsstället nära C-terminalen, och i de låga svängarna verkar den sjätte liganden vara en metioninrest nära N-terminalen. De pentakoordineras med histidin från den femte liganden.
Denna klass kännetecknas av att man presenterar cytokromer c med multipel hem (c3 och c7) och en lågoxidereducerande potential, med endast 30 aminosyrarester per hemgrupp. I representanter för denna klass har hem-c-grupper icke-ekvivalent struktur och funktioner, förutom att de presenterar olika redoxpotentialer. De är oktaedriska.
Enligt vissa författare skapades denna klass endast för att inkludera komplexa proteiner som andra protesgrupper presenterar, såväl som heme c, eller flavocytokrom c, bland andra..
Cytokrom c oxidas är ett mitokondrialt enzym som utför den sista fasen av elektrontransport i cellulär andning. Detta enzym katalyserar transporten av elektroner från reducerat cytokrom c till syre..
Vissa kemiska föreningar som cyanid, koldioxid och azid kan hämma funktionen hos detta enzym och orsaka så kallad cellulär kemisk kvävning. Andra former av hämning av komplex IV är genetiska mutationer.
Ur en evolutionär synpunkt finns cytokrom c oxidas endast i aeroba organismer, och flera grupper av forskare föreslår att närvaron av detta protein indikerar evolutionära förhållanden där växter, svampar och även djur delade en gemensam förfader.
Cytokrom c oxidas bildar ett homodimert komplex, dvs består av två liknande monomerer i mitokondriernas inre membran. Enzymkomplexet består av 3 till 4 underenheter i prokaryota organismer och upp till maximalt 13 (vissa föreslår 14) polypeptider i organismer såsom däggdjur..
I dessa organismer är 3 polypeptider av mitokondriellt ursprung och resten har sitt ursprung i kärnan. Varje monomer har 28 transmembranhelixar som separerar hydrofila domäner mot membranmatrisen och intermembranutrymmet..
Den har en enda katalytisk enhet, som finns i alla enzymer som katalyserar oxidations- / reduktionsreaktioner, med hjälp av molekylärt syre (oxidaser, särskilt hem-koppar). Komplexet innehåller cytokromer a och a3 kopplade av underenhet I och två kopparcentra.
Den har en eller flera hem-C-grupper kopplade till den omgivande proteinstrukturen med en eller flera (vanligtvis två) tioeterbindningar. Andra författare föreslår att det finns en enda hem-C-grupp kovalent kopplad till proteinet mellan porfyrinringen och två cysteinrester..
Den enda heme c-gruppen som nämns ovan är omgiven av hydrofoba rester och är hexakoordinerad, med histidin vid position 18 i polypeptidkedjan och metionin i position 80..
Cytokrom c oxidaser är huvudpersoner i tre huvudsakliga fysiologiska mekanismer, som vi kommer att se nedan.
Apoptos är programmerad cellförstörelse eller död, orsakad av själva organismen och vars syfte är att kontrollera tillväxt, utveckling, eliminering av skadad vävnad och reglering av immunsystemet. I denna fysiologiska process deltar cytokrom c-oxidas som mellanprodukt.
Detta protein, som frigörs av mitokondrierna, leder till en interaktion med det endoplasmatiska retikulumet, vilket orsakar utsöndring eller frisättning av kalcium. Den progressiva ökningen av kalcium utlöser en massiv frisättning av cytokrom c-oxidas tills cytotoxiska nivåer av kalcium uppnås..
Cytotoxiska kalciumnivåer och frisättningen av cytokromer c orsakar kaskadaktivering av flera kaspasenzymer, som är ansvariga för förstörelsen av celler.
Flera studier indikerar att när cytokrom c-oxidas utsätts för våglängder på 670 nanometer, deltar det i ett funktionellt komplex som tränger igenom skadad eller skadad vävnad och ökar graden av cellregeneration..
Detta är kanske den mest kända och mest relevanta funktionen av cytokrom c oxidas. Det är just oxidaskomplexet (i andningskedjan) som ansvarar för att samla in elektronerna från cytokrom c och överföra dem till syremolekylen och reducera den till två vattenmolekyler..
Ansluten till denna process sker en protontranslokation genom membranet, vilket resulterar i alstringen av en elektrokemisk gradient som ATP-syntetas-komplexet använder för att producera eller syntetisera ATP (adenosintrifosfat)..
Cytokrom c-oxidas hämmas av olika kemiska föreningar och processer. Sättet på vilket det kan uppstå kan uppstå som ett naturligt sätt att reglera enzymets produktion eller verkan eller så kan det inträffa av misstag på grund av förgiftning.
I närvaro av azid, cyanid eller kolmonoxid binder cytokrom c-oxidas till dessa och funktionen av proteinkomplexet hämmas. Detta orsakar ett avbrott i den cellulära andningsprocessen och orsakar därför kemisk kvävning av cellerna..
Andra föreningar såsom kväveoxid, vätesulfid, metanol och vissa metylerade alkoholer orsakar också hämning av cytokrom c-oxidas..
Cytokrom c oxidas är ett enzym som styrs av gener i både kärnan och mitokondrierna. Det finns genetiska förändringar eller mutationer som kan leda till brist på cytokrom c-oxidas.
Dessa mutationer stör enzymets funktionalitet, eftersom de förändrar dess enzymatiska struktur och medför metaboliska störningar under embryonal utveckling (enligt studier på människor), vilket senare kommer att påverka organismen under de första levnadsåren..
Cytokrom c-oxidasbrist påverkar vävnader med högt energibehov, såsom hjärta, lever, hjärna och muskler. Symtomen på dessa mutationer återspeglas före de två levnadsåren och kan manifestera sig som starka eller milda tillstånd.
Milda symtom kan ses även strax efter det första åldern, och individer med dem har vanligtvis bara minskad muskelspänning (hypotoni) och muskelatrofi (myopati)..
Å andra sidan kan individer med starkare symtom ha muskelatrofi och encefalomyopati. Andra tillstånd orsakade av frånvaron av cytokrom c-oxidas är hypertrof kardiomyopati, patologisk förstoring av levern, Leighs syndrom och mjölksyraacidos..
Fylogeni är den vetenskap som är ansvarig för studier av organismernas ursprung, bildande och evolutionära utveckling ur förfäder-ättlingens synvinkel. Under de senaste decennierna har fylogenistudier med molekylär analys varit mer och mer frekventa, vilket har gett mycket information och löst taxonomiska problem..
I denna mening indikerar vissa fylogenetiska studier att användningen av cytokrom c-oxidaser kan hjälpa till att etablera evolutionära förhållanden. Detta beror på att detta proteinkomplex är mycket konserverat och finns i en mängd olika organismer, allt från encelliga protister till stora ryggradsdjur..
Ett exempel på detta är de tester som gjorts med människor, schimpanser (Paniscusbröd) och Rhesus-makaker (Macaca mulatta). Sådana tester visade att humana och schimpanscytokrom c-oxidasmolekyler var identiska..
Det visade också att cytokrom c-oxidasmolekylerna i Rhesus-makaken skilde sig åt med en aminosyra från de två första, vilket följaktligen bekräftade förhållandet mellan förfäder och ättlingar mellan schimpanser och människor..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.