Hidroksilasi

Hidroksilasi adalah reaksi kimia di mana gugus hidroksil dimasukkan ke dalam molekul. Sebagai bagian dari metabolisme, enzim mengkatalisasi hidroksilasi. Enzim yang sesuai disebut hidroksilase.

Apa itu hidroksilasi?

Hidroksilasi sangat umum dalam kimia dan biokimia. Secara umum, hidroksilasi berarti masuknya satu atau lebih gugus hidroksil ke dalam molekul. Gugus hidroksil terdiri dari satu hidrogen dan satu atom oksigen. Misalnya, oksidasi katalitik metana menghasilkan metanol alkohol. Penambahan katalitik dari molekul air ke etena menghasilkan etanol.

Dalam proses biokimia, penambahan gugus hidroksil didukung secara katalitik oleh apa yang disebut hidroksilase. Dengan bantuan hidroksilase, misalnya, asam amino tertentu dapat diubah menjadi bahan aktif penting dalam organisme. Misalnya, fenilalanin diubah menjadi tirosin dan tirosin diubah menjadi DOPA melalui hidroksilasi. Enzim yang sesuai adalah fenilalanin hidroksilase dan tirosin hidroksilase. Triptofan diubah menjadi 5-hidroksitriptophan dengan bantuan triptofan hidroksilase.

Dalam jaringan ikat, asam amino prolin dan lisin diubah menjadi hidroksiprolin dan hidroksrolisis melalui hidroksilasi. Asam amino terhidroksilasi di sana memastikan ikatan silang yang kuat dari kolagen dan dengan demikian juga kekuatan jaringan ikat.

Reaksi hidroksilasi penting lainnya adalah konversi progesteron menjadi kortikosteroid.

Fungsi & tugas

Hidroksilasi adalah reaksi biokimia yang sangat penting. Kekuatan jaringan ikat bergantung pada reaksi hidroksilasi. Asam amino prolin dan lisin hadir dalam konsentrasi tinggi di kolagen jaringan ikat. Kedua senyawa dapat dengan mudah diberikan dengan gugus hidroksil tambahan menggunakan hidroksilase. Hidroksilasi terjadi di dalam protein. Hidroksiprolin terbentuk dari prolin dan hidroksisin dari lisin. Enzim prolin hidroksilase dan lisin hidroksilase bertanggung jawab untuk ini dengan bantuan asam askorbat (vitamin C). Gugus hidroksil membentuk titik perlekatan untuk residu gula atau memastikan bahwa molekul protein individu saling terkait. Jaringan ini menghasilkan jaringan ikat yang kuat dan fleksibel.

Reaksi hidroksilasi lainnya adalah pengubahan fenilalanin asam amino menjadi tirosin Reaksi ini penting bagi organisme eukariotik, karena konsentrasi fenilalanin yang tinggi dalam sel berbahaya. Tirosin selanjutnya dihidroksilasi menjadi L-DOPA. L-DOPA adalah katekolamin dan prekursor dopamin. Asam amino penting akhirnya diubah menjadi neurotransmiter melalui hidroksilasi.

Hal yang sama berlaku untuk hidroksilasi asam amino triptofan menjadi 5-hydroxytryptophan. Senyawa ini, pada gilirannya, merupakan prekursor serotonin, neurotransmitter lain dan hormon jaringan.

Akhirnya, hormon seks progesteron diubah menjadi kortikosteroid melalui hidroksilasi, yang, sebagai hormon, melakukan berbagai tugas di dalam tubuh. Ini termasuk kortisol glukokortikoid dan aldosteron mineralokortikoid. Hormon-hormon ini disintesis melalui hidroksilasi progesteron dan konversi gugus hidroksil menjadi gugus keto atau aldehida.

Secara keseluruhan, hidroksilasi bertanggung jawab atas pembentukan agen biologis yang berbeda dalam organisme. Gangguan pada reaksi ini dapat menyebabkan masalah kesehatan yang serius.

Penyakit & penyakit

Banyak hidroksilasi merupakan langkah perantara penting dalam metabolisme. Jika terjadi gangguan dalam hidroksilasi, langkah reaksi selanjutnya juga terhambat. Akibat gangguan tersebut, gangguan kesehatan yang signifikan dapat terjadi. Misalnya, penghambatan hidroksisis prolin dan lisin di kolagen jaringan ikat menyebabkan kelemahan jaringan ikat. Dalam beberapa kasus, jaringan ikat bisa meregang berlebihan. Kulit bisa melorot dan organ dalam tidak lagi terlindungi secara optimal oleh jaringan ikat.

Ada banyak mutasi, meskipun sangat jarang, yang menyebabkan kerusakan pada struktur enzim lisin hidroksilase atau prolin hidroksilase. Setiap cacat genetik menunjukkan gejala yang berbeda. Namun, kesamaan mereka semua adalah kelemahan jaringan ikat. Gejala lainnya bervariasi.

Penyakit kudis adalah kelemahan jaringan ikat yang didapat. Penyakit kudis terjadi jika kekurangan vitamin C. Vitamin C atau asam askorbat mendukung kedua hidroksilase yang disebutkan di atas. Jika tubuh tidak disuplai dengan vitamin C, lisin dan prolin hidroksilase hampir tidak dapat mendukung hidroksilasi lisin dan prolin. Jaringan ikat, seperti jaringan lain di dalam tubuh, mengalami proses penumpukan dan kerusakan yang konstan. Jika terjadi kekurangan vitamin C dalam waktu lama, jaringan ikat yang lemah terbentuk karena hidroksilasi tidak lagi berfungsi. Ada banyak gejala serius dengan infeksi yang sering terjadi, kelelahan, penyembuhan luka yang buruk, masalah kulit, kerusakan otot, gusi berdarah, demam tinggi dan banyak lagi. Namun gejala tersebut hilang setelah pemberian vitamin C.

Penyakit lain yang terkait dengan gangguan hidroksilasi adalah fenilketonuria. Dalam fenilketonuria, asam amino fenilalanin tidak dapat lagi dipecah secara memadai karena enzim fenilalanin hidroksilase (PAH) hilang atau tidak berfungsi. Fenilalanin berbahaya dalam konsentrasi yang lebih tinggi. Ada gangguan perkembangan otak. Pertumbuhan tengkorak juga terhenti. Hasilnya adalah cacat intelektual. Diet rendah fenilalanin di masa kanak-kanak dapat mencegah timbulnya penyakit.

Jika tirosin tidak dapat dihidroksilasi karena tirosin hidroksilase (TYH) hilang, sindrom Segawa yang sangat langka berkembang. Dopamin neurotransmitter tidak lagi diproduksi dalam jumlah yang cukup. Gejalanya adalah gaya berjalan tidak stabil dan gejala mirip Parkinson.

Jika triptofan tidak dapat lagi dihidroksilasi karena kurangnya enzim triptofan hidroksilase, maka serotonin yang terbentuk terlalu sedikit. Depresi biasa terjadi. Akhirnya, gangguan hidroksilasi progesteron dapat menyebabkan penyakit terkait hormon.