Apoperoxidase

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Apoperoxidase ist eine Art von Oxidoreduktase, die von Mikroorganismen oder Pflanzen produziert wird. Sie können viele Reaktionen katalysieren. Apoperoxidase ist ein Enzym, das Wasserstoffperoxid als Elektronenakzeptor verwendet, um die Oxidation eines Substrats zu katalysieren. Es existiert hauptsächlich im Peroxisom des Trägers, mit Eisenporphyrin als Hilfsgruppe, und kann Wasserstoffperoxid katalysieren, Phenol und Aminkomponenten sowie Oxidationsprodukte von Kohlenwasserstoffen oxidieren, was die doppelte Wirkung hat, die Toxizität von Wasserstoffperoxid sowie von Phenolen, Aminen, Aldehyden und Benzol zu beseitigen.

Abbildung 1. Proteinstruktur von ApoApoperoxidase.

Einführungen

Apoperoxidase ist eine Art von Oxidoreduktase. Sie ist in Muttermilch, weißen Blutkörperchen, Thrombozyten und anderen Körperflüssigkeiten oder -zellen verteilt, die prosthetische Gruppe des Enzyms ist ebenfalls Häm, das Enzym, das H₂O₂ als Elektronenakzeptor verwendet, um die Oxidation des Substrats zu katalysieren, katalysiert die direkte Oxidation von phenolischen oder aminhaltigen Verbindungen durch H₂O₂, wie z.B. Getreide-Glutathion-Apoperoxidase, Eosinophile-Apoperoxidase und Schilddrüsen-Apoperoxidase usw., die die doppelte Wirkung haben, die Toxizität von Wasserstoffperoxid und phenolischen Aminen zu beseitigen. Die Reaktion ist wie folgt: R+ H₂O₂RO+H₂O oder RH₂+ In der klinischen Diagnose von H₂O₂-R+2H2O, um zu beobachten, ob verstecktes Blut im Stuhl vorhanden ist, wird die Aktivität der Apoperoxidase in roten Blutkörperchen verwendet, um Benzidin in eine blaue Verbindung zu oxidieren.

Enzym

Peroxisomen sind Vesikel, die von einer Einheitmembran umhüllt sind, mit einem Durchmesser von etwa 0,5 bis 1,0 μm, normalerweise kleiner als Mitochondrien. Sie sind in verschiedenen Arten von eukaryotischen Zellen weit verbreitet, insbesondere in Hepatozyten und Nierenzellen. Das Marker-Enzym des Peroxisoms ist Katalase, und seine Hauptfunktion besteht darin, Wasserstoffperoxid zu hydrolysieren. Wasserstoffperoxid (H₂O₂) ist eine zytotoxische Substanz, die in der Redoxreaktion, die von Oxidase katalysiert wird, produziert wird. Sowohl Oxidase als auch Katalase sind in Peroxisomen vorhanden, wodurch die Zellen geschützt werden.

Morphologie

Peroxisom wird auch als Mikrokörper bezeichnet. Als das Peroxisom 1954 entdeckt wurde, war die Funktion dieses Partikels unbekannt, weshalb es Mikrokörper genannt wurde. Peroxisomen unterscheiden sich von Lysosomen. Peroxisomen stammen nicht vom endoplasmatischen Retikulum und dem Golgi-Apparat, daher sind sie kein membranumschlossenes Organell des inneren Membransystems. Peroxisomen sind in verschiedenen Arten von eukaryotischen Zellen häufig zu finden, aber sie sind besonders zahlreich in Leberzellen und Nierenzellen. Peroxisomen sind reich an Enzymen, hauptsächlich Oxidase, Katalase und Apoperoxidase. Oxidase kann auf verschiedene Substrate wirken, und ihr gemeinsames Merkmal ist, dass sie Sauerstoff zu Wasserstoffperoxid reduziert, während sie das Substrat oxidiert. Das Marker-Enzym des Peroxisoms ist Katalase, und seine Hauptfunktion besteht darin, Wasserstoffperoxid (H₂O₂, Wasserstoffperoxid) zu hydrolysieren. Oxidase und Katalase sind beide in Peroxisomen vorhanden, die die Zellen schützen.

Funktionen

• Inaktivierung toxischer Substanzen

Diese Wirkung besteht darin, dass Katalase Wasserstoffperoxid verwendet, um verschiedene Substrate zu oxidieren, wie Phenol, Ameisensäure, Formaldehyd und Ethanol. Durch die Oxidation werden diese toxischen Substanzen in nicht-toxische Substanzen umgewandelt, die Formaldehyd und Toluol effektiv abbauen können. Gleichzeitig wird H₂O₂ weiter in nicht-toxisches H2O umgewandelt. Diese Entgiftungswirkung ist besonders wichtig für die Leber und die Nieren. Zum Beispiel wird fast die Hälfte des Alkohols, den Menschen trinken, auf diese Weise in Acetaldehyd oxidiert, wodurch die toxische Wirkung von Ethanol auf die Zellen beseitigt wird.

• Regulierende Wirkung auf die Sauerstoffkonzentration

Peroxisomen und Mitochondrien haben unterschiedliche Empfindlichkeiten gegenüber Sauerstoff. Die optimale Sauerstoffkonzentration, die für die mitochondriale Oxidation erforderlich ist, beträgt etwa 2 %. Eine Erhöhung der Sauerstoffkonzentration verbessert nicht die oxidativen Kapazitäten der Mitochondrien. Die Oxidationsrate der Peroxisomen steigt proportional zur Erhöhung des Sauerstoffgehalts. Daher ist unter Bedingungen mit niedriger Sauerstoffkonzentration die Fähigkeit der Mitochondrien, Sauerstoff zu nutzen, stärker als die der Peroxisomen, aber unter Bedingungen mit hoher Sauerstoffkonzentration ist die Oxidationsreaktion der Peroxisomen dominant. Dieses Merkmal verleiht den Peroxidationsenzymen die toxische Wirkung, die Zellen vor hohen Sauerstoffkonzentrationen zu schützen.

• Fettsäureoxidation

Etwa 25-50 % der Fettsäuren in tierischen Geweben werden in Peroxisomen oxidiert, der Rest wird in Mitochondrien oxidiert. Darüber hinaus sind in Peroxisomen Enzyme vorhanden, die mit der Synthese von Phospholipiden in Verbindung stehen, sodass Peroxisomen auch an der Lipidsynthese beteiligt sind.

• Stoffwechsel von stickstoffhaltigen Substanzen

In den meisten tierischen Zellen ist Urataoxidase notwendig für die Oxidation von Harnsäure. Harnsäure ist ein Produkt des Abbaus und Stoffwechsels von Nukleotiden und bestimmten Proteinen. Harnsäureoxidase kann diesen Stoffwechselabfall weiter oxidieren und entfernen. Darüber hinaus sind Peroxisomen auch an anderen Stickstoffmetabolismen beteiligt, wie z.B. Aminotransferase (Aminotransferase), die den Transfer von Aminogruppen katalysiert.

Anwendung

Zum Beispiel ist Katalase eine Art von Apoperoxidase. Katalase kann zusammen mit Glukoseoxidase verwendet werden, um das Glukose im Eiweiß zu entfernen und die traditionelle natürliche Fermentationsmethode zu ersetzen, wodurch die Produktqualität verbessert und der Produktionszyklus verkürzt wird. In der Medizin kann es auch als Werkzeugenzym zur Testung von Zuckergehalt im Urin und Blutzucker verwendet werden. Die moderne Medizin glaubt, dass das Altern des Körpers mit Oxidation zusammenhängt, wie z.B. die Oxidation von Chromosomen und Enzymen. Daher können einige Substanzen mit reduzierenden Funktionen bis zu einem gewissen Grad anti-aging sein, wie Peroxisomen, Vitamin C und E haben ebenfalls anti-aging Effekte.

Referenzen

1. Skeggs LT.; et al. The preparation and function of the hypertensin-converting enzyme. The Journal of Experimental Medicine. 1956, 103 (3): 295–9.
2. Natesh R.; et al. Crystal structure of the human angiotensin-converting enzyme-lisinopril complex. Nature. 2003, 421 (6922): 551–4.