Mikrozomálna oxidácia: skupina reakcií

Úloha mikrozomálnej oxidácie v živote tela je ťažké preceňovať alebo si nevšimnúť.Inaktivácia cudzorodých( toxických látok), kolaps a tvorba hormónov nadobličiek sa podieľajú na metabolizme bielkovín a zachovanie genetickej informácie - je len sú vyriešené malý zlomok známych problémov vďaka mikrozomálny oxidácie. Ide o autonómny proces v tele, ktorý začína po zasiahnutí spúšťacej látky a končí jej vylúčením.

Definícia

Mikrozomálna oxidácia je kaskáda reakcií vstupujúcich do prvej fázy premeny xenobiotík. Podstatou tohto spôsobu je hydroxylácia látok používajúcich atómy kyslíka a tvorbu vody. Tým sa mení štruktúra pôvodnej látky a jej vlastnosti sa môžu potlačiť aj posilniť.

Mikrozomálna oxidácia umožňuje prechod na konjugačnú reakciu. Toto je druhá fáza transformácie xenobiotík, na konci ktorej sa molekuly, ktoré sa produkujú vnútri organizmu, pripoja k už existujúcej funkčnej skupine. Niekedy sa vytvárajú medziprodukty, ktoré spôsobujú poškodenie pečeňových buniek, nekrózu a degeneráciu rakovinového tkaniva. Oxidácia

typ oxidáza

mikrozomálne oxidačné reakcie dochádza z mitochondrií a preto sa spotrebuje približne desať percent z celkového kyslíka do tela. Hlavnými enzýmami v tomto procese sú oxidázy. Vo svojej štruktúre sú atómy kovov s premenlivou valenciou, ako je železo, molybdén, meď a iné, čo znamená, že sú schopné prijímať elektróny. V bunke oxidázy sa nachádza v určitých pľuzgieriky( peroxizómov) nachádzajúce sa na vonkajšej mitochondriálnej membrány a v EPR( hrubej endoplasmatického retikula).Substrát, ktorý sa dostáva do peroxizómov, stráca molekuly vodíka, ktoré sa spoja s molekulou vody a vytvárajú peroxid.

Existujú iba päť oxidázy:

- monoaminooksigenaza( MAO) - pomáha oxidovať adrenalín a iné biogénne amíny produkovanej nadobličiek;

- diaminooxygenáza( DAO) - sa podieľa na oxidácii histamínu( mediátor zápalu a alergie), polyamínov a diamínov;

je oxidáza L-aminokyselín( t.j. ľavotočivé molekuly);

- oxidáza D-aminokyselín( pravotočivé molekuly);

- xantín oxidáza - oxiduje adenín a guanín( dusíkaté bázy zahrnuté v molekule DNA).

Význam mikrozomálnej oxidácie oxidázovým typom je eliminácia xenobiotík a inaktivácia biologicky aktívnych látok. Tvorba peroxidu, ktorý má baktericídny účinok a mechanické čistenie v mieste poškodenia, je vedľajším účinkom, ktorý zaberá dôležité miesto medzi ďalšími účinkami.

Oxidačný typ oxygenázy typu

oxygenázy reakcie v bunke dôjsť tiež k drsnej endoplazmatické retikulum a mitochondrie membrány vneschnih. To si vyžaduje špecifické enzýmy - oxygenázy, ktoré mobilizujú molekulu kyslíka zo substrátu a inkorporujú ho do oxidovateľnej látky. Ak sa zavedie jeden atóm kyslíka, označuje sa enzým monooxygenáza alebo hydroxyláza. V prípade zavedenia dvoch atómov( tj celá molekula kyslíka) sa enzým nazýva diaksigenasa.

Oxidačné reakcie oxigenázy sa vyskytujú v trojkomponentnom multiferroxovom komplexe, ktorý sa zúčastňuje prenosu elektrónov a protónov zo substrátu, po ktorom nasleduje aktivácia kyslíka. Tento celý proces sa uskutočňuje za účasti cytochrómu P450, ktorý bude podrobnejšie opísaný.

Príklady reakcií oxígenázy

Ako bolo uvedené vyššie, monooxygenázy na oxidáciu používajú iba jeden atóm kyslíka z dvoch dostupných. Druhý sa pripojí k dvom molekulám vodíka a tvorí vodu. Jedným príkladom takejto reakcie je tvorba kolagénu.kyslík darcu v tomto prípade pôsobí ako je vitamín C. Prolingidroksilaza okradne molekuly kyslíka a dáva ho na prolín, čo je súčasťou prokolagénu molekuly. Tento proces dáva silu a elasticitu spojivového tkaniva. Keď telo postráda vitamín C, potom sa vyvinie dna. To sa prejavuje slabosťou spojivového tkaniva, krvácaním, podliatinami, stratou zubov, to znamená, že kvalita kolagénu v tele sa stáva nižšou.

Ďalším príkladom je hydroxyláza, ktorá konvertuje molekuly cholesterolu. Toto je jedna zo štádií tvorby steroidných hormónov vrátane pohlavia.

Nízky špecifické hydroxylázy

Jedná sa o hydrolázy potrebné na oxidáciu cudzích látok, ako sú xenobiotiká.Význam reakcií spočíva v tom, aby boli takéto látky oveľa pružnejšie na vylučovanie, viac rozpustné.Tento proces sa nazýva detoxifikácia a stane sa to väčšinou v pečeni.

Začlenením celej molekuly kyslíka do xenobiotík sa cyklus reakcií rozpadá a rozklad jednej komplexnej látky do niekoľkých jednoduchších a dostupnejších metabolických procesov.

Formy aktívneho kyslíka

Kyslík je potenciálne nebezpečná látka, pretože oxidácia je v skutočnosti spaľovací proces. Vo forme molekuly O2 alebo vody je stabilná a chemicky inertná, pretože sa plnia elektrické hladiny a nové elektróny sa nemôžu spojiť.Ale zlúčeniny, v ktorých kyslík nemá všetky elektróny, majú paru vysokú reaktivitu. Preto sa nazývajú aktívne.

Kyslíkové zlúčeniny:

1. V reakciách s oxidom sa vytvára superoxid, ktorý je oddelený od cytochrómu P450.
2. Oxidázové reakcie sú sprevádzané tvorbou peroxidového aniónu( peroxid vodíka).
3. Počas reoxygenácie tkanív, ktoré prešli ischémiou.

Najsilnejším oxidačným činidlom je hydroxylový radikál, existuje vo voľnom stave len za milión sekundy, ale počas tejto doby môže prechádzať mnoho oxidačných reakcií.Jeho zvláštnosťou je to, že hydroxylový radikál ovplyvňuje látky len na mieste, kde sa vytvoril, pretože nemôže preniknúť cez tkanivá.

Superoxideadion a peroxid vodíka

Tieto látky sú aktívne nielen v mieste tvorby, ale aj v určitej vzdialenosti od nich, pretože môžu preniknúť do bunkových membrán.

Hydroxylová skupina indukuje oxidáciu aminokyselinových zvyškov: histidín, cysteín a tryptofán. To vedie k inaktivácii enzýmových systémov, ako aj k narušeniu transportných proteínov. Navyše mikrozómová oxidácia aminokyselín vedie k deštrukcii štruktúry nukleových dusíkových báz a v dôsledku toho trpí genetickým aparátom bunky. Oxidované a mastné kyseliny, ktoré sú súčasťou bilipidovej vrstvy bunkových membrán. To ovplyvňuje ich priepustnosť, prevádzku membránových elektrolytických čerpadiel a umiestnenie receptorov.

Mikrozómové inhibítory oxidácie sú antioxidanty. Sú obsiahnuté v potravinách a sú produkované vo vnútri tela. Najznámejším antioxidantom je vitamín E. Tieto látky môžu inhibovať mikrozomálnu oxidáciu. Biochémia opisuje interakciu medzi nimi na princípe spätnej väzby. To znamená, že čím viac oxidáz, tým silnejšie sú potlačené a naopak. To pomáha udržiavať rovnováhu medzi systémami a trvalosť vnútorného prostredia.

Elektrický dopravný reťazec

Mikrozómový oxidačný systém nie je rozpustný v cytoplazmatických zložkách, preto sa všetky jeho enzýmy zhromažďujú na povrchu endoplazmatického retikula. Tento systém obsahuje niekoľko bielkovín, ktoré tvoria elektro-transportný reťazec:

- NADP-P450-reduktáza a cytochróm P450;

- NAD-cytochróm B5-reduktáza a cytochróm B5;

je steatoylu-CoA desaturáza.

NADP( nikotínamid adenín dinukleotid fosfát) pôsobí ako donor elektrónov v prevažnej väčšine prípadov. Je oxidovaný NADP-P450 reduktázou, ktorá obsahuje dva koenzýmy( FAD a FMN) na akceptovanie elektrónov. Na konci reťazca sa PMN oxiduje pomocou P450.

Cytochróm P450

Ide o mikrozomálny oxidačný enzým, proteín obsahujúci hem. Viazanie kyslíka a substrátu( zvyčajne xenobiotikum).Jeho názov je spojený s absorpciou svetla s vlnovou dĺžkou 450 nm. Biológovia to našli vo všetkých živých organizmoch. V súčasnosti je do systému cytochrómu P450 zahrnutých viac ako jedenásť tisíc bielkovín. V baktériách sa táto látka rozpúšťa v cytoplazme a predpokladá sa, že táto forma je najviac evolučne starodávna ako u človeka. V našej krajine je cytochróm P450 parietálnym proteínom fixovaným na endoplazmatickej membráne.

Enzýmy tejto skupiny sa podieľajú na výmene steroidov, žlčových a mastných kyselín, fenolov, neutralizácie liekov, jedov alebo liekov.

Vlastnosti mikrozomálnej oxidácie

Mikrozómové oxidačné procesy majú širokú špecifitu substrátu a to zase umožňuje neutralizovať rôzne látky. Jedenásť tisíc cytochrómových proteínov P450 sa môže zložiť do viac ako sto a päťdesiat izoforiem tohto enzýmu. Každý z nich má veľký počet substrátov. To umožňuje telu zbaviť sa prakticky všetkých škodlivých látok, ktoré sa v ňom tvoria alebo prichádzajú z vonku. Vyvinuté v pečeni, mikrozomálne oxidačné enzýmy môžu pôsobiť ako in situ, tak v značnej vzdialenosti od tohto orgánu.

Regulácia aktivity mikrozomálnej oxidácie

Mikrozomálna oxidácia v pečeni je regulovaná na úrovni informačnej RNA, alebo skôr v jej funkcii - transkripcia. Všetky varianty cytochrómu P450 sú napríklad zaznamenané na molekule DNA a na to, aby sa objavila na EPR, je nevyhnutné "prepísať" časť informácií z DNA do informačnej RNA.Potom je mRNA smerovaná do ribozómov, kde sa tvoria molekuly proteínu. Počet týchto molekúl je regulovaný externe a závisí od objemu látok, ktoré je potrebné deaktivovať, ako aj od dostupnosti esenciálnych aminokyselín.

K dnešnému dňu bolo opísaných viac ako dvesto päťdesiat chemických zlúčenín, ktoré aktivujú mikrozomálnu oxidáciu v tele. Patria sem barbituráty, aromatické uhľohydráty, alkoholy, ketóny a hormóny. Napriek takej zjavnej rozmanitosti sú všetky tieto látky lipofilné( rozpustné v tukoch), a preto sú náchylné na cytochróm P450.