Монооксигеназная цепь окисления природных
и чужеродных веществ.
Монооксигеназы
- Монооксигеназы катализируют реакции включения в субстрат одного атома кислорода; второй атом висстанавливается при этом до Н2О: SH + BH2 + O2→S-OH + B + H2O.Ферменты монооксигеназы (гидроксилазы) –катализируют
реакцию включения одного атома кислорода
из молекулы кислорода в состав субстрата
в виде гидроксильной группы. Второй атом
кислорода восстанавливается до молекулы
воды, в качестве донора водорода используется
НАДФН+Н+ или другие доноры водорода. Участником монооксидазных реакция является цитохром Р450 . Вся энергия окисления в цепи микросомального окисления рассеивается в виде тепла
Понятие об оксидазном типе
окисления
- 80% кислорода используется на оксидазный тип – это первый тип окисления, т.е. когда атом кислорода восстанавливается 2 электронами, или молекула кислорода 4-мя электронами. Оксидазный тип окисления служит источником АТФ.
Оксигеназный тип окисления
- 20% О2 используется на другие типы окисления. II) Больше половины оставшегося кислорода используется на оксигеназный тип окисления, который идет по 2 путям – монооксигеназному и диоксигеназному. Монооксигеназный путь происходит в митохондриях и микросомах. В митохондриях происходит гидроксилирование (при участии НАДФН2, ЦхР450). При гидроксилировании образуется окисленный продукт, вода и НАДФ. Пример – формулами — фенàтир.
- Второй вид реакций монооксигеназного пути окисления объединяется под названием микросомальное окисление. Этот вид реакций происходит в микросомах, в основном в печени. В этом виде окисления участвует мультиферментная мембраносвязанная система, включающая НАДФН2, особые ФП и цхР450. В субстрат включается один атом кислорода. Второй атом О2 используется для образования воды. Этот тип окисления является защитной реакцией организма, т.к. происходит окисление различных чужеродных веществ. При этом они переходят в безвредные или становятся более растворимыми в воде и легко выводяться из организма.
Роль микросомального
окисления:
- 1) Пластическая. Например, синтез стероидных гормонов, норадреналина, холестерина, желчных кислот, простагландинов, активных форм витамина D и др.
- 2) Окисление чужеродных веществ (ксенобиотиков - ядохимикатов, лекарственных веществ, косметических препаратов) и токсичных продуктов обмена веществ (билирубина, индола, крезола).
- Микросомальное окисление происходит к
мембранах эндоплазматической сети.
Схема цепи микросомального
окисления
Монооксигеназные реакции необходимы
для:
- 1) специфических превращений аминокислот, например, для синтеза тирозина из фенилаланина (фермент – фенилаланингидроксилаза);
2) синтеза холестерола, желчных кислот в печени; стероидных гормонов в коре надпочечников, яичниках, плаценте, семенниках; витамина D3 в почках;
3) обезвреживания чужеродных веществ (ксенобиотиков) в печени.
Ферменты монооксигеназного пути окисления локализованы в мембранах эндоплазматического ретикулума (при гомогенизации тканей эти мембраны превращаются в микросомы – мембранные пузырьки). Поэтому монооксигеназный путь окисления называют микросомальным окислением.
Микросомальное окисление протекает
в несколько этапов:
- 1. связывание в активном центре цитохрома Р450 субстрата RН;
- 2. присоединение первого электрона и восстановление железа в геме до Fe2+; изменение валентности железа увеличивает сродство комплекса Р450 – Fe2+∙ RH к молекуле кислорода; присоединение
второго электрона к молекуле кислорода
и образование неустойчивого пероксикомплекса Р450–Fe2+∙ О2-∙ RH;
- 3. Fe2+ окисляется, при этом электрон присоединяется к молекуле кислорода; восстановленный атом кислорода (О2-) связывает два протона (донор протонов – НАДФН + Н+) и образуется 1 молекула воды; второй атом кислорода участвует в гидроксилировании субстрата RH; гидроксилированный субстрат ROH отделяется от фермента.
- В результате гидроксилирования гидрофобный субстрат становится более полярным, повышается его растворимость и возможность выведения из организма с мочой. Так окисляются многие ксенобиотики, лекарственные вещества.
- В редких случаях в
результате гидроксилирования токсичность соединения увеличивается. Например, при окислении нетоксичного бензпирена (содержится в табачном дыму, копченостях) образуется токсичный оксибензпирен, который является сильным концерогеном, индуцирующим злокачественное перерождение клеток.
- В митохондриях содержится монооксигеназная система, которая выполняет биосинтетическую функцию: синтез холестерола; стероидных гормонов (кора надпочечников, яичники, плацента, семенники); желчных кислот (печень); образование витамина D3 (почки).
Литература
- 1)http://studopedia.net/1_21774_monooksigenazniy-tip-okisleniya.html
- 2)Т.Т.Березов Биологическая химия
- 3)Б.Ф.Коровкин Биологическая химия