biotechnologia


 
 

Ubichinon

ubichinon Z powodu umiejscowienia w wewnętrznej błonie mitochondrialnej, łańcuch transportu elektronów był przez wiele lat niedostępny dla biochemików, którzy usiłowali zrozumieć jego działanie. Rozwiązanie tej zagadki nastąpiło we wczesnych latach sześćdziesiątych, wkrótce po tym, gdy zaproponowano, że podstawową rolę w wytwarzaniu biologicznie użytecznej energii odgrywają protonowe gradienty transbłonowe. Jednak proces sprzężenia chemiosmotycznego wymaga wzajemnego oddziaływania sił elektrycznych i chemicznych, co nie jest łatwe do rozszyfrowania na poziomie molekularnym. Rzeczywiście, pomysł był tak nowatorski, że nie miał szans na powszechną akceptację, aż do momentu nagromadzenia dalszych dowodów uzyskanych z doświadczeń zaplanowanych w celu sprawdzenia hipotezy, co nastąpiło kilka lat później.
Chociaż naukowcy jeszcze dzisiaj prowadzą badania nad szczegółami dotyczącymi sprzężenia chemiosmotycznego, to jego podstawy, jak i podstawy transportu elektronów są obecnie zrozumiałe.


Metale ściśle związane z białkami stanowią uniwersalne przenośniki elektronów.

W łańcuchu oddechowym przenośniki elektronów są ułożone w kolejności według wzrastającego potencjału redoks, co umożliwia stopniowe uwalnianie energii zmagazynowanej w elektronach NADH. W każdym z trzech enzymatycznych kompleksów oddechowych elektrony poruszają się głównie między atomami metali ściśle związanymi z białkami, przeskakując z jednego jonu metalu do następnego w ustalonej kolejności.


Chinonowy przenośnik elektronów.

Ubichinon (koenzym Q), to mała hydrofobowa cząsteczka rozpuszczalna w dwuwarstwie lipidowej, jest jedynym przenośnikiem nie będącym częścią białka. W łańcuchu transportu elektronów ubichinon odbiera jeden H+ ze środowiska wodnego z każdym przejmowanym elektronem, a może on przenosić jeden lub dwa elektrony jako część atomu wodoru. Kiedy zredukowany ubichinon oddaje swoje elektrony do następnego przenośnika w łańcuchu, protony te zostają uwalniane. Ubichinon jest przytrzymywany w błonie przez długi hydrofobowy ogon zawierający 6-10 pięciowęglowych jednostek izoprenowych, przy czym ich liczba zależy od typu organizmu.
W kategorii ubywania energii, przenoszenie elektronów przy pomocy przenośnika jakim jest ubichinon, potencjał redoks wynoszący +30 mV umiejscawia ubichinon ok. jednej czwartej drogi od NADH „ w dół” łańcucha.
Wszystkie pozostałe przenośniki elektronów w łańcuchu oddechowym są małymi cząsteczkami ściśle związanymi z białkami. Pomiędzy NADH a ubichinonem, wewnątrz kompleksu dehydrogenazy NADH, elektrony przechodzą między grupą flawonową związaną z kompleksem białkowym a centrami żelazo-siarkowymi, ułożonymi według wzrastającego potencjału oksydoredukcyjnego. Ostatnie centrum w dehydrogenazie oddaje elektrony do ubichinonu. Centra żelazowo-siarkowe mają względnie małe powinowactwo do elektronów, dlatego są mniej przydatne w dalszym odcinku łańcucha transportu elektronów, na drodze prowadzącej od ubichinonu do O2.


Biologiczne funkcje koenzymu Q10.

Po raz pierwszy koenzym Q 10 został zidentyfikowany przez naukowców w 1957 roku. Koenzym Q10 jest niezbędnym elementem łańcucha oddechowego - bierze udział w mitochondrialnym (wewnątrzkomórkowym) transporcie elektronów oraz warunkuje wytwarzanie oraz wykorzystywanie wysokoenergetycznych związków fosforanowych. Jest także jednym z najważniejszych antyoksydantów lipofilowych, zapobiega produkcji wolnych rodników, oksydacyjnym modyfikacjom białek, lipidów oraz DNA. Przyczynia się także do regeneracji silnego antyoksydantu lipofilowego, czyli alfa- tokoferolu.
Wspomniane właściwości uzasadniają wykorzystanie koenzymu Q10 w chorobach, które mogą być wynikiem nieodpowiedniego wytwarzania energii lub niekorzystnego działania wolnych rodników. Nie tylko w wyniku przewlekłych stanów chorobowych, ale także w wyniku starzenia, aktywność antyoksydacyjna mitochondriów komórkowych maleje, w rezultacie czego następuje peroksydacja lipidowa, niszcząca wrażliwe błony komórkowe, a tym samym całe komórki. W efekcie spada poziom energii, aż do jej całkowitego braku, powodując takie objawy jak przewlekłe zmęczenie, zaburzenia pamięci, czy schorzenia degeneracyjne.
W ostatnich latach ugruntowano pozycję koenzymu Q10 jako związku wspomagającego leczenie takich chorób jak: niewydolność krążenia, choroba niedokrwienna serca, nadciśnienie tętnicze, miażdżyca, niektóre choroby mięśni i paradontoza.


Podsumowanie

Od zarania dziejów człowiek poszukuje sposobów na przedłużanie życia i nieśmiertelność. Średniowieczni jatrochemicy i alchemicy produkowali "eliksiry młodości", destylując, ekstrahując i macerując przeróżne rośliny, jady, tkanki zwierzęce i minerały. Powstawały w ten sposób substancje zwane "piątą esencją", "kamieniem filozoficznym" lub "eliksirem młodości". Na wzór średniowiecznych alchemików, współcześni naukowcy wykrywają coraz to inne substancje, hamując starzenie się organizmu. Co pewien czas media donoszą o wykryciu cudownego "eliksiru młodości".
Koenzym Q10 nazywany został "cudowną witaminą" przedłużającą życie komórek. Przyjmuje się, że zawartość ubichinonów w organizmie dorosłego człowieka wynosi 0,5-1,5 g, w tym około 5-10 mg dostarczane jest z pożywieniem. Około 60 - 80% koenzymu występuje w postaci zredukowanej (ubichinol). Szacuje się, że dziennie z pożywieniem należy dostarczyć 5-10 mg ubichinonów. Resztę niezbędnej organizmowi ilości pokrywa biosynteza. Maksymalna zawartość ubichinonu w tkankach człowieka występuje około 20 roku życia. Osoby powyżej 50 roku życia powinny zażywać suplementy z koenzymem Q10, ponieważ sprawność ich biosyntezy jest za niska. Nie stwierdzono ubocznych niekorzystnych skutków suplementacji koenzymem Q10. Wraz ze starzeniem organizmu ludzkiego następuje spowolnienie procesów biochemicznych, w tym biosyntezy ubichinonów i innych elementów bariery antyoksydacyjnej. Dochodzi wówczas do większego zużycia ubichinolu na neutralizowanie wolnych rodników.
Ubichinony są naturalnymi składnikami ludzkiego pożywienia. Szczególnie bogate w koenzym Q10 są ziarna zbóż i otręby. Dlatego wyroby z pełnego ziarna zawierają większe ilości ubichinonów niż wypieki z białej mąki. Koenzym Q10 zawierają w dużych ilościach mięso (serca, nerki) i ryby. Wśród warzyw na czele są szpinak i brokuły. Duże ilości ubichinonów występują w niektórych olejach.
Działanie koenzymu Q10 jako przeciwutleniacza jest uwarunkowane obecnością cynku. Szybkość regeneracji ubichinolu z ubichinonu, w obecności cynku wzrasta dziesięciokrotnie. Koenzym Q10 z witaminą E obniża poziom cholesterolu, pobudza układ immunologiczny i stymuluje syntezę neuroprzekaźników w mózgu.


Karolina Bobolewska


Literatura:
1. Alberst B., 2007. Podstawy biologii komórki. W wydawnictwo Naukowe PWN.
2. Berg J.M., Stryer L., Tymoczko J.L., 2007. Biochemia. Wydawnictwo Naukowe PWN.
3. Beal M.F., 2004. Mitochondrial dysfunction and oxidative damage in Alzheimer’s and Parkinson’s diseases and coenzyme Q10 as a potential treatment. J. Bioenerg. Biomembr, 36: 381–386.
4. Aberg F., Appelkvist E.L., Dallner G., Ernster L., 1992. Distribution and redox state of ubiquinones in rat and human tissues. Arch. Biochem. Biophys, 295: 230–234.
5. http://www.biolsci.org


Komentarze

Widok Uszereguj
Tylko zarejestrowani mogą dodawać komentarze. Zarejestruj się/Zaloguj

Podręcznik biotechnologii

Kto jest online

51 gości oraz 0 użytkowników online.

Jesteś niezarejestrowanym lub niezalogowanym użytkownikiem.


 
 
 
Partnerzy:

laboratoria.net Nauka w Polsce Academio Fundacja NanoNet BioCen - BioCentrum Edukacji Naukowej Notatek.pl cebioforum.com materialyinzynierskie.pl Wspieram.to - POLSKI KICKSTARTER - Polska platforma finansowania społecznoœciowego.Tu zrealizujš się Twoje pomysły. VitaInSilica Portal popularnonaukowy matura.biomist.pl

Portal: Redakcja . Współpraca . Kontakt . Polecamy



Wszystkie prawa zastrzeżone 2006-2016 e-biotechnologia.pl
stat4u