Mikrosomna oksidacija: skup reakcija

Uloga mikrosomske oksidacije u životu tijela teško je precijeniti ili ne primijetiti.

definicija

Mikrosomna oksidacija je kaskada reakcija koje ulaze u prvu fazu transformacije ksenobiotika. Bit procesa je hidroksilacija tvari koje koriste atome kisika i stvaranje vode. To mijenja strukturu izvorne supstance, a njegova se svojstva mogu potisnuti i ojačati.

Mikrosomna oksidacija omogućuje nam da nastavimo reakciju konjugacije. Ovo je druga faza transformacije ksenobiotika, a na kraju molekule koje se proizvode unutar organizma pridružit će se već postojećoj funkcionalnoj skupini. Ponekad nastaju međuproizvodi koji uzrokuju oštećenje jetrenih stanica, nekroza i degeneraciju raka.

Oksidacija tipa oksidacije

Reakcije mikrosomske oksidacije javljaju se izvan mitohondrija, pa konzumiraju oko deset posto svih kisika koji ulazi u tijelo. Glavni enzimi u ovom procesu su oksidaze. U njihovoj strukturi postoje atomi metala s promjenjivom valencijom, kao što su željezo, molibden, bakar i drugi, što znači da mogu primiti elektrone. U stanici se oksidaze nalaze u posebnim vezikulama (peroksisomi) koji se nalaze na vanjskim membranama mitohondrija i EPR (granularni endoplazmatski retikulum). Podloga, uzimajući peroksisome, gubi molekule vodika, koji se pridruže molekule vode i formiraju peroksid.

Postoji samo pet oksidaza:

- monoaminooksigenaza (MAO) - pomaže oksidaciji adrenalina i drugih biogenih amina nastalih u nadbubrežnim žlijezdama;

- diaminooksigenaza (DAO) - sudjeluje u oksidaciji histamina (posrednik upale i alergije), poliamina i diamina;

- oksidazu L-aminokiselina (tj., leukotornim molekulama);

- oksidazu D-amino kiselina (pravokutne molekule);

- ksantinska oksidaza - oksidira adenin i gvanin (dušične baze koje ulaze u DNA molekulu).

Značaj mikrosomske oksidacije tipa oksidaze je u uklanjanju ksenobiotika i inaktivacije biološki aktivne tvari. Nastajanje peroksida, koji ima baktericidno djelovanje i mehaničko čišćenje na mjestu ozljede, je nuspojava koja zauzima važno mjesto među ostalim učincima.

Oksidacija oksigena

Reakcije tipa oksigenaze u stanici također se javljaju na granuliranom endoplazmatskom retikulumu iu vanjskim omotima mitohondrija. To zahtijeva specifične enzime - oksigenaze, koje mobiliziraju molekule kisika iz supstrata i ugrađuju ih u oksidirajuću tvar. Ako se uvede jedan atom kisika, enzim se zove monooksigenaza ili hidroksilaza. U slučaju uvođenja dva atoma (tj. Cijele molekule kisika), enzim se naziva diaksigenaza.

Reakcije oksidacijske oksidacije dio su trokomponentnog multienzimskog kompleksa koji sudjeluje u prijenosu elektrona i protona s supstrata nakon čega slijedi aktivacija kisika. Cijeli ovaj proces događa se uz sudjelovanje citokroma P450, koji će biti detaljnije opisan.

Primjeri reakcija tipa oksigenaze

Kao što je gore već spomenuto, monooksigenaze za oksidaciju koriste samo jedan atom kisika dvoje dostupnih. Drugi se pridaju dvije molekule vodika i tvore vodu. Jedan primjer takve reakcije je stvaranje kolagena. Davatelj kisika u ovom slučaju je vitamin C. Prolinska hidroksilaza oduzima od nje molekule kisika i daje je prolinu, koja zauzvrat ulazi u molekulu prokolagena. Ovaj proces daje snagu i elastičnost vezivnog tkiva. Kada tijelo nedostaje vitamina C, tada se razvija gihta. Pokazuje se slabost vezivnog tkiva, krvarenje, modrice, gubitak zuba, tj. Kvaliteta kolagena u tijelu postaje niža.

Drugi primjer je hidroksilaza, koja pretvara molekule kolesterola. Ovo je jedna od faza formiranja steroidnih hormona, uključujući spol.

Niska specifične hidroksilaze

To su hidrolaze potrebne za oksidaciju stranih supstanci, kao što su ksenobiotici. Značenje reakcija je da takve tvari budu savitljive za izlučivanje, topljivije. Taj se proces naziva detoksikacija, i to se uglavnom događa u jetri.

Zbog uključivanja cijele molekule kisika u ksenobiotike, ciklus reakcija je ruptiran i razgradnja jedne kompleksne tvari u nekoliko jednostavnijih i pristupačnijih metaboličkih procesa.

Aktivni oblici kisika

Kisik je potencijalno opasna tvar, jer je zapravo oksidacija proces izgaranja. U obliku molekule O₂ ili voda je stabilna i kemijski inertna, jer se njezina električna razina napuni, a novi se elektroni ne mogu pridružiti. Ali spojevi u kojima kisik nema sve elektrone imaju paru imaju visoku reaktivnost. Stoga se zovu aktivni.

Takvi kisikovi spojevi:

1. U reakcijama monoksida nastaje superoksid koji se odvaja od citokroma P450.
2. Oksidaze izazivaju stvaranje peroksidnog aniona (vodikov peroksid).
3. Tijekom reoxygenation tkiva koji su podvrgnuti ischemia.

Najjači oksidant je hidroksilni radikal, postoji u slobodnom obliku samo milijunti dio sekunde, ali tijekom tog vremena mogu proći mnoge oksidacijske reakcije. Njegova je osobitost da hidroksilni radikal utječe na tvari samo na mjestu gdje je nastao, jer ne može prodrijeti kroz tkivo.

Superoksidanion i vodikov peroksid

Ove tvari djeluju ne samo na mjestu formiranja, već i na nekoj udaljenosti od njih, jer mogu prodrijeti kroz stanične membrane.

Hidroksilna skupina inducira oksidaciju aminokiselinskih ostataka: histidin, cistein i triptofan. To dovodi do inaktivacije enzimskih sustava, kao i poremećaja transportnih proteina. Dodatno, mikrosomska oksidacija aminokiselina dovodi do uništavanja strukture nukleinskih dušikovih baza, a time i genetskog aparata stanice pati. Oksidirane i masne kiseline, koje su dio bilipidnog sloja staničnih membrana. To utječe na njihovu propusnost, rad membranskih elektrolitnih pumpi i mjesto receptora.

Inhibitori mikrosomalne oksidacije su antioksidanti. Sadržane su u hrani i proizvode se unutar tijela. Najpoznatiji antioksidant je vitamin E. Te tvari mogu inhibirati mikrosomsku oksidaciju. Biokemija opisuje interakciju između njih na principu povratnih informacija. To jest, što više oksidaza, to su jače potisnuti, i obrnuto. To pomaže u održavanju ravnoteže između sustava i trajnosti unutarnjeg okruženja.

Električni transportni lanac

Mikrosomalni oksidacijski sustav nema topljive komponente u citoplazmi, pa se svi njegovi enzimi skupljaju na površini endoplazmatskog retikuluma. Ovaj sustav uključuje nekoliko proteina koji tvore lanac elektrotransporta:

- NADP-P450-reduktaza i citokroma P450;

- NAD-citokrom B5-reduktaza i citokrom B5;

- steatorij-CoA desaturaza.

Donator elektrona u velikom broju slučajeva je NADP (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat). Oksidira se NADP-P450 reduktazom, koja sadrži dva koenzima (FAD i FMN), za prihvaćanje elektrona. Na kraju lanca PMN oksidira P450.

Citokrom P450

To je enzim mikrosomska oksidacija, protein koji sadrži hemu. Spojiti kisik i supstrat (obično ksenobiotik). Njegovo ime je povezano s apsorpcijom svjetlosti valne duljine 450 nm. Biolozi su ga pronašli u svim živim organizmima. Trenutno, više od jedanaest tisuća bjelančevina uključeno je u sustav citokroma P450. U bakterijama ova supstanca se otopi u citoplazmi, i vjeruje se da je taj oblik najočitije drevniji nego kod ljudi. U našoj zemlji, citokrom P450 je parietalni protein koji je fiksiran na endoplazmičnu membranu.

Enzimi ove skupine su uključeni u razmjenu steroida, žuči i masnih kiselina, fenola, neutralizacije lijekova, otrova ili lijekova.

Svojstva mikrosomske oksidacije

Procesi mikrosomske oksidacije imaju široku supstratnu specifičnost, a to zauzvrat omogućuje neutralizaciju raznih tvari. Jedanaest tisuća proteina citokroma P450 može se presavijati u više od stotinu i pedeset izoformi ovog enzima. Svaki od njih ima veliki broj podloga. To omogućava tijelu da se riješi praktički svih štetnih tvari koje nastaju unutar nje ili dolaze izvana. Razvijen u jetri, enzimi mikrosomalnih oksidacija mogu djelovati i in situ i na znatnoj udaljenosti od ovog organa.

Regulacija aktivnosti mikrosomske oksidacije

Mikrosomna oksidacija u jetri regulirana je na razini informacijske RNA, odnosno njegove funkcije - transkripcije. Na primjer, sve varijante citokroma P450 su zabilježene na DNA molekuli i da bi se na EPR-u pojavio, potrebno je "prepisati" dio informacija iz DNK u informacijsku RNA. Zatim, mRNA je usmjerena na ribosome, gdje nastaju molekule proteina. Broj tih molekula reguliran je izvana i ovisi o količini tvari koje treba deaktivirati, kao io dostupnosti esencijalnih aminokiselina.

U ovom trenutku, opisano je više od dvjesto pedeset kemijskih spojeva koji aktiviraju mikrosomsku oksidaciju u tijelu. To su barbiturati, aromatski ugljikohidrati, alkoholi, ketoni i hormoni. Unatoč takvoj očitoj raznolikosti, sve te tvari su lipofilne (topljive u mastima) i stoga su osjetljive na citokrom P450.