Микросомальное окислення: сукупність реакцій

Роль мікросомального окислення в житті організму важко переоцінити або не помітити. Інактивація ксенобіотиків (отруйних речовин), розпад і утворення гормонів надниркових залоз, участь в обміні білків і збереження генетичної інформації – це лише мала відома дещиця проблем, які вирішуються завдяки микросомальному окислення. Це автономний процес в організмі, який запускається після потрапляння тригерній речовини і закінчується з його эллиминацией.

Визначення

Микросомальное окислення – це каскад реакцій, які входять в першу фазу перетворення ксенобіотиків. Суть процесу полягає в гидроксилировании речовин з використанням атомів кисню та утворенням води. Завдяки цьому змінюється структура початкового речовини, а його властивості можуть придушуватися, так і посилюватися.

Микросомальное окислення дозволяє перейти до реакції кон'югації. Це друга фаза перетворення ксенобіотиків, в кінці якої до вже існуючої функціональної групи приєднаються молекули, що виробляються всередині організму. Іноді утворюються проміжні речовини, що викликають пошкодження клітин печінки, некроз і онкологічне переродження тканин.

Окислення оксидазного типу

Реакції мікросомального окислення відбуваються поза мітохондрій, тому на них витрачається близько десяти відсотків усього кисню, що потрапляє в організм. Основні ферменти в цьому процесі – оксидази. В їх структурі присутні атоми металів із змінною валентністю, такі як залізо, молібден, мідь та інші, а значить, вони здатні приймати електрони. У клітці оксидази розташовані в особливих бульбашках (пероксисомах), які знаходяться на зовнішніх мембранах мітохондрій та ЕПР (зернистий ендоплазматичний ретикулюм). Субстрат, потрапляючи на пероксисома, втрачає молекули водню, які приєднуються до молекулі води утворюють перекис.

Більше:

Адгезивний капсуліт плеча: симптоми, причини, стадії та особливості лікування

Однією з головних складових скелета людини є плечовий суглоб. Він складається з трьох кісток: плечова, ключиця і лопатка, кожна частина кістки вкрита оболонкою, містить рідину.патологіїСуглобова капсула - це оболонка, що запобігає тертя кісток суглоб...

Ортопедичні роздільники для пальців ніг: огляд, особливості, види та відгуки

Наявність виступаючої кісточки на великому пальці ноги зустрічається у досить великої кількості жителів нашої планети, переважно у представниць жіночої половини населення. Це викликане значним підвищенням маси тіла при виношуванні дитини і післяродов...

Дисхолия жовчного міхура: причини, симптоми та особливості лікування

Організм людини повинен працювати без перебоїв, і травлення відіграє важливу роль. Дисхолия жовчного міхура – це вже патологія. Тому при найменших відхиленнях в роботі цього органу варто звернутися до фахівців. Суть захворювання полягає в тому,...

Існує всього п'ять оксидаз:

- моноаминооксигеназа (МАО) – допомагає окислювати адреналін та інші біогенні аміни, що утворюються в наднирниках;

- диаминооксигеназа (ДАО) – бере участь в окисленні гістаміну (медіатор запалення і алергії), поліамінів і діамін;

- оксидаза L-амінокислот (тобто левовращающихся молекул);

- оксидаза D-амінокислот (правовращающихся молекул);

- ксантиноксидаза – окислюватимуть аденін і гуанін (азотисті основи, що входять в молекулу ДНК).

Значення мікросомального окислення за оксидазному типу полягає в усуненні ксенобіотиків та інактивації біологічно активних речовин. Утворення перекису, надає бактерицидну дію і механічне очищення в місці ушкодження, є побічним явищем, яке займає важливе місце серед інших ефектів.

Окислення оксигеназного типу

Реакції оксигеназного типу в клітці також відбуваються на зернистому ендоплазматичному ретикулумі і на внещних оболонках мітохондрій. Для цього необхідні специфічні ферменти – оксигеназы, які мобілізують молекулу кисню з субстрату і впроваджують її в окисляється речовина. Якщо впроваджується один атом кисню, то фермент називається монооксигеназа або гидроксилаза. У разі запровадження двох атомів (тобто цілої молекули кисню), фермент носить назву диаксигеназа.

Реакції окислення оксигеназного типу входять у трикомпонентний мультиферментний комплекс, який бере участь у переносі електронів і протонів з субстрату з подальшою активацією кисню. Весь цей процес відбувається за участю цитохрому Р450, про яку більш докладно буде розказано.

Приклади реакцій оксигеназного типу

Як уже згадувалося вище, монооксигеназы для окислення використовують тільки один атом кисню з двох, що є в наявності. Другий вони приєднують до двох молекул водню і утворюють воду. Одним із прикладів такої реакції може служити утворення колагену. Донором кисню в такому випадку виступає вітамін С. Пролингидроксилаза відбирає у нього молекулу кисню і віддає його пролину, який, у свою чергу, входить в молекулу проколагену. Цей процес надає міцності й еластичності сполучної тканини. Коли в організмі дефіцит вітаміну С, то розвивається подагра. Вона проявляється слабкістю сполучної тканини, кровотечами, гематомами, випаданням зубів, тобто якість колагену в організмі стає нижче.

Ще одним прикладом можуть служити гідроксилази, які перетворять молекули холестерину. Це один з етапів утворення стероїдних гормонів, у тому числі і статевих.

Малоспецифичные гідроксилази

Це гідролази, необхідні для окислення чужорідних речовин, таких як ксенобіотики. Зміст реакцій полягає в тому, щоб зробити такі речовини більш податливими для виведення більш розчинними. Цей процес називається детоксикацією, а відбувається він здебільшого в печінці.

За рахунок включення цілої молекули кисню в ксенобіотики проводиться розрив циклу реакцій і розпад одного складного речовини на декілька більш простих і доступних для обмінних процесів.

Активні форми кисню

Кисень є потенційно небезпечною речовиною, так як, по суті, окислення – це процес горіння. У вигляді молекулиПро₂ або води він стабільний і хімічно інертний, тому що його електричні рівні заповнені, і нові електрони не можуть приєднатися. Але сполуки, в яких у кисню не у всіх електронів є пара, що мають високу реакційну здатність. Тому їх називають активними.

Такі сполуки кисню:

1. монооксидных реакціях утворюється супероксид, який відділяється від цитохрому Р450.
2. оксидазных реакціях йде освіта пероксидного аніона (перекису водню).
3. Під час реоксигенации тканин, які зазнали ішемії.

найсильнішим окислювачем є гідроксильний радикал, він існує у вільному вигляді усього мільйонну частку секунди, але за цей час встигає пройти безліч окислювальних реакцій. Його особливістю є те, що гідроксильний радикал впливає на речовини тільки в тому місці, в якому утворився, так як не може проникати через тканини.

Супероксіданіон і перекис водню

Ці речовини активні не тільки в місці освіти, але і на деякій відстані від них, так як можуть проникати через мембрани клітин.

Гидроксильная група викликає окислення залишків амінокислот: гістидину, цистеїну і триптофану. Це призводить до інактивації ферментних систем, а також порушення роботи транспортних білків. Крім того, микросомальное окислення амінокислот призводить до руйнування структури нуклеїнових азотистих підстав і, як наслідок, страждає генетичний апарат клітини. Окислюються і жирні кислоти, що входять до складу билипидного шару клітинних мембран. Це впливає на їх проникність, роботу мембранних електролітних насосів і на розташування рецепторів.

Інгібітори мікросомального окислення – це антиоксиданти. Вони містяться в продуктах харчування та виробляються всередині організму. Найвідомішим антиоксидантом є вітамін Е. Ці речовини можуть стримувати микросомальное окислення. Біохімія описує взаємодію між ними за принципом зворотного зв'язку. Тобто чим більше оксидаз, тим сильніше вони придушуються, і навпаки. Це допомагає зберігати рівновагу між системами і сталість внутрішнього середовища.

Электротранспортная ланцюг

Мікросомальна система окислення не має розчинних у цитоплазмі компонентів, тому всі її ферменти зібрані на поверхні ендоплазматичного ретикулуму. Ця система включає кілька білків, які формують электротранспортную ланцюг:

- НАДФ-Р450-редуктаза і цитохром Р450;

- НАД-цитохромВ5-редуктаза і цитохром В5;

- стеаторил-КоА-десатураза.

Донором електронів у переважній числі випадків виступає НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат). Він окислюється НАДФ-Р450-редуктазой, який містить два коферменту (ФАД і ФМН), для прийняття електронів. В кінці ланцюга ФМН окислюється за допомогою Р450.

Цитохром Р450

Це фермент мікросомального окислення, гем-містить білок. Зв'язує кисень і субстрат (як правило, це ксенобиотик). Назва його пов'язана з поглинанням світла з довжиною хвилі 450 нм. Біологи виявили його у всіх живих організмах. На даний момент описано більше одинадцяти тисяч білків, що входять в систему цитохром Р450. У бактерій це речовина розчинена в цитоплазмі, і вважається, що така форма є найбільш еволюційно більш давній, ніж у людини. У нас цитохром Р450 – це пристінковий білок, зафіксований на ендоплазматичної мембрані.

Ферменти цієї групи беруть участь в обміні стероїдів, жовчних і жирних кислот, фенолів, нейтралізації лікарських речовин, отрут або наркотиків.

Властивості мікросомального окислення

Процеси мікросомального окислення володіють широкою субстратної специфічністю, а це, в свою чергу, дозволяє знешкоджувати різноманітні речовини. Одинадцять тисяч білків цитохрому Р450 можуть складатися більш ніж в сто п'ятдесят ізоформ цього ферменту. Кожна з них має велику кількість субстратів. Це дає можливість організму позбавлятися практично від всіх шкідливих речовин, які утворюються всередині нього або потрапляють ззовні. Вырабатываясь в печінці, ферменти мікросомального окислення можуть діяти як на місці, так і на значному видаленні від цього органу.

Регуляція активності мікросомального окислення

Микросомальное окислення в печінці регулюється на рівні інформаційної РНК, а точніше її функції – транскрипції. Всі варіанти цитохрому Р450, наприклад, записані на молекулі ДНК, і для того щоб він з'явився на ЕПР, необхідно «переписати» частина інформації з ДНК на інформаційну РНК. Потім иРНК спрямовується на рибосоми, де утворюються молекули білка. Кількість цих молекул регулюється ззовні і залежить від об'єму речовин, які необхідно вимкнути, а також від наявності необхідних амінокислот.

На даний момент описано більше двохсот п'ятдесяти хімічних сполук, які активують в організмі микросомальное окислення. До них відносяться барбітурати, ароматичні вуглеводи, спирти, кетони і гормони. Незважаючи на таке удаване розмаїтість, всі ці речовини липофильны (розчинні в жирах, а значить сприйнятливі до цитохрому Р450.