Oxidarea microzomală: un set de reacții

Rolul oxidării microzomale în viața corpului este dificil de supraestimat sau să nu observați.

definiție

Oxidarea microzomală este o cascadă de reacții care intră în prima fază a transformării xenobiotice. Esența procesului este hidroxilarea substanțelor care utilizează atomi de oxigen și formarea apei. Aceasta schimbă structura substanței originale, iar proprietățile sale pot fi suprimate și întărite.

Oxidarea microzomală ne permite să procedăm la reacția de conjugare. Aceasta este a doua fază a transformării xenobioticelor, la sfârșitul căreia moleculele produse în interiorul organismului se vor alătura grupului funcțional deja existent. Uneori se formează substanțe intermediare care cauzează deteriorarea celulelor hepatice, necroza și degenerarea țesutului canceros.

Oxidarea de tip oxidare

Reacțiile de oxidare microzomală apar în afara mitocondriilor, astfel încât consumă aproximativ zece procente din întregul oxigen care intră în organism. Enzimele principale din acest proces sunt oxidazele. În structura lor există atomi de metale cu valențe variabile, cum ar fi fier, molibden, cupru și altele, ceea ce înseamnă că sunt capabili să primească electroni. În celulă, oxidazele sunt localizate în vezicule speciale (peroxizomi) care sunt localizate pe membranele exterioare ale mitocondriilor și în EPR (reticulul endoplasmic granular). Substratul, prins pe peroxisomi, pierde molecule de hidrogen, care se alătură apa molecula și formează un peroxid.

Există doar cinci oxidaze:

- monoaminooxigenaza (MAO) - ajută la oxidarea adrenalinei și a altor amine biogene formate în glandele suprarenale;

- diaminooxigenaza (DAO) - este implicată în oxidarea histaminei (mediator al inflamației și a alergiilor), poliamine și diamine;

- oxidaza de L-aminoacizi (adică molecule levorotatorii);

- oxidaza de D-aminoacizi (molecule dextrorotatorii);

- xantin oxidaza - oxidează adenina și guanina (baze azotate care intră în molecula ADN).

Semnificația oxidării microzomale prin tipul de oxidază este în eliminarea xenobioticii și inactivării substanțe biologic active. Formarea peroxidului, care are acțiune bactericidă și purificare mecanică la locul rănirii, este un efect secundar care ocupă un loc important printre alte efecte.

Oxigenarea oxigenazei

Oxigenaza reacție de tip în celula are de asemenea loc pe reticulului endoplasmatic grosieră și membranele mitocondriei vneschnih. Aceasta necesită enzime specifice - oxigenaze, care mobilizează o moleculă de oxigen din substrat și o încorporează în substanța oxidabilă. Dacă se introduce un atom de oxigen, enzima se numește monooxygenază sau hidroxilază. În cazul introducerii a doi atomi (adică, o moleculă completă de oxigen), enzima se numește diaksigenază.

Oxigenază reacție de tip oxidare include un complex multienzimatic ternar care participă la transferul de electroni și protoni din substrat urmată de activarea oxigenului. Acest întreg proces are loc cu participarea citocromului P450, care va fi descris mai detaliat.

Exemple de reacții de tipul oxigenazei

Așa cum s-a menționat deja mai sus, monooxigenazele pentru oxidare utilizează doar un atom de oxigen din cele două disponibile. A doua se atașează la două molecule de hidrogen și formează apă. Un exemplu de astfel de reacție este formarea colagenului. Donorul de oxigen în acest caz este vitamina C. Proline hidroxilaza ia o moleculă de oxigen și o dă prolinei, care la rândul ei intră în molecula procolagenă. Acest proces conferă rezistență și elasticitate țesutului conjunctiv. Când corpul nu are vitamina C, se dezvoltă guta. Se manifestă prin slăbiciunea țesutului conjunctiv, sângerare, vânătăi, pierderea dinților, adică, calitatea colagenului din corp devine mai mică.

Un alt exemplu este hidroxilaza, care convertește moleculele de colesterol. Aceasta este una dintre etapele de formare a hormonilor steroizi, inclusiv a sexului.

Hidroxilazele cu specificitate scăzută

Acestea sunt hidrolazele necesare pentru oxidarea substanțelor străine, cum ar fi xenobioticele. Sensul reacțiilor este de a face astfel de substanțe mai flexibile pentru excreție, mai solubile. Acest proces se numește detoxifiere și se întâmplă în cea mai mare parte în ficat.

Datorită includerii unei molecule întregi de oxigen în xenobiotice, ciclul de reacții este rupt și descompunerea unei substanțe complexe în câteva mai simple și mai accesibile pentru procesele metabolice.

Forme active de oxigen

Oxigenul este o substanță potențial periculoasă, deoarece, de fapt, oxidarea este un proces de ardere. Sub forma unei molecule O₂ sau apa este stabilă și inertă chimic, deoarece nivelul său electric este umplut și noii electroni nu se pot alătura. Dar compușii în care oxigenul nu are toți electronii au vapori cu reactivitate ridicată. Prin urmare, ele sunt numite active.

Astfel de compuși de oxigen:

1. În reacțiile de monoxid se formează un superoxid care este separat de citocromul P450.
2. Reacțiile oxidazei produc formarea unui anion de peroxid (peroxid de hidrogen).
3. În timpul reoxigenării țesuturilor care au suferit ischemie.

Cel mai puternic oxidant este un radical hidroxil, există în formă liberă doar o milionime de secundă, dar în acest timp pot trece multe reacții oxidative. Particularitatea sa este că radicalul hidroxil afectează substanțele numai în locul în care a fost format, deoarece nu poate penetra prin țesuturi.

Superoxidanion și peroxid de hidrogen

Aceste substanțe sunt active nu numai în locul formării, ci și la o anumită distanță de ele, deoarece acestea pot pătrunde prin membranele celulare.

Gruparea hidroxilică induce oxidarea resturilor de aminoacizi: histidină, cisteină și triptofan. Aceasta duce la inactivarea sistemelor de enzime, precum și la întreruperea proteinelor de transport. În plus, oxidarea microzomală a aminoacizilor duce la distrugerea structurii bazelor azotului nucleic și, în consecință, aparatul genetic al celulei suferă. Oxidați și acizi grași, care fac parte din stratul bilipid al membranelor celulare. Acest lucru afectează permeabilitatea acestora, funcționarea pompelor electrolitice cu membrană și localizarea receptorilor.

Inhibitorii oxidării microzomale sunt antioxidanții. Acestea sunt conținute în alimente și sunt produse în interiorul corpului. Cel mai cunoscut antioxidant este vitamina E. Aceste substanțe pot inhiba oxidarea microzomală. Biochimia descrie interacțiunea dintre ele pe principiul feedback-ului. Cu alte cuvinte, cu cât mai multe oxidaze sunt mai puternice, ele sunt suprimate și invers. Acest lucru ajută la menținerea echilibrului între sisteme și permanența mediului intern.

Lanțul de transport electric

Sistemul de oxidare microzomal nu are componente solubile în citoplasmă, de aceea toate enzimele sale sunt colectate pe suprafața reticulului endoplasmatic. Acest sistem include mai multe proteine ​​care formează un lanț de electrotransport:

- NADP-P450-reductaza și citocromul P450;

- NAD-citocrom B5-reductaza și citocromul B5;

- stearoil-CoA desaturază.

Donorul de electroni în numărul coplesitor de cazuri este NADP (nicotinamidadenin dinucleotid fosfat). Se oxidează prin NADP-P450 reductaza, care conține două coenzime (FAD și FMN), pentru acceptarea electronilor. La sfârșitul lanțului, PMN este oxidat de P450.

Cytochrom P450

E o enzimă oxidarea microsomală, o proteină care conține heme. Legați oxigenul și substratul (de obicei, un xenobiotic). Numele său este asociat cu absorbția luminii cu lungimea de undă de 450 nm. Biologii l-au găsit în toate organismele vii. În prezent, mai mult de unsprezece mii de proteine ​​sunt incluse în sistemul citocromului P450. În bacterii, această substanță este dizolvată în citoplasmă și se crede că această formă este cea mai evolutivă antică decât la om. În țara noastră, citocromul P450 este o proteină parietală fixată pe membrana endoplasmică.

Enzimele din acest grup sunt implicate în schimbul de steroizi, acizii biliari și acizi grași, fenolii, neutralizarea medicamentelor, otrăvurile sau drogurile.

Proprietățile oxidării microzomale

Procesele de oxidare microzomală au o specificitate largă a substratului, iar acest lucru, la rândul său, face posibilă neutralizarea unei varietăți de substanțe. Unsprezece mii de proteine ​​citocrom P450 pot fi pliate în mai mult de o sută cincizeci de izoforme ale acestei enzime. Fiecare dintre ele are un număr mare de substraturi. Acest lucru face posibil ca organismul să scape de practic toate substanțele nocive care se formează în interiorul acestuia sau provin din exterior. Dezvoltat în ficat, enzimele de oxidare microzomală pot acționa atât in situ, cât și la o distanță considerabilă de la acest organ.

Reglementarea activității oxidării microzomale

Oxidarea microsomală în ficat este reglementată la nivelul ARN-ului de informare sau, mai degrabă, în funcția sa - transcripție. Toate variantele de citocromului P450, de exemplu, înregistrate pe molecula de ADN, și a apărut pe ESR necesară pentru a „rescrie“ informația de la ADN la ARN mesager. Apoi, ARNm este direcționat către ribozomi, unde se formează molecule de proteine. Numărul acestor molecule este reglată din exterior și depinde de cantitatea de substanțe care trebuie dezactivate și disponibilitatea aminoacizilor esențiali.

În prezent, au fost descrise mai mult de două sute cincizeci de compuși chimici care activează oxidarea microzomală în organism. Acestea includ barbiturice, carbohidrați aromatici, alcooli, cetone și hormoni. In ciuda acestei diversități aparente, toate aceste substanțe sunt lipofile (solubile în grăsimi), și, prin urmare, susceptibilă la citocromul P450.