Микросомална оксидација: скуп реакција

Улога микросомалне оксидације у животу тела је тешко прецијенити или не примјетити. Инактивација ксенобиотика (токсичних супстанци), пропадање и стварање надбубрежних хормона, учешће у размјени протеина и очување генетских информација је само мали број проблема који се решавају услед микросомалне оксидације. Ово је аутономни процес у телу, који се покреће након удара тригера и завршава се његовом елеминацијом.

Дефиниција

Микосомална оксидација је каскада реакција која улази у прву фазу ксенобиотске конверзије. Суштина процеса је хидроксилација супстанци које користе атоме кисеоника и формирање воде. Ово мења структуру првобитне супстанце, а његова својства могу бити потиснута и ојачана.

Микрозомална оксидација нам омогућава да пређемо на реакцију коњугације. Ово је друга фаза трансформације ксенобиотика, на крају ће се молекули који се производе унутар организма придружити већ постојећој функционалној групи. Понекад се формирају средње супстанце које узрокују оштећења ћелија јетре, некрозе и дегенерације ткива тумора.

Оксидација оксидације

Реакције микросомалне оксидације одвијају се изван митохондрије, тако да оне троше око десет процената укупног кисеоника који улази у тело. Главни ензими у овом процесу су оксидазе. У својој структури постоје атоми метала са варијабилном валенцијом, као што су гвожђе, молибден, бакар и остали, па самим тим и они могу да примају електроне. У ћелији се оксидазе налазе у посебним везикелима (пероксизомима) који се налазе на спољним мембранама митохондрије и ЕПР (грануларни ендоплаземски ретикулум). Подлога, добивање пероксисома, губи молекуле водоника, који се придружују молекулу воде и формирају пероксид.

Постоји само пет оксидаза:

- моноаминооксигеназа (МАО) - помаже у оксидацији адреналина и других биогених амина формираних у надбубрежним жлездама;

- диаминооксигеназа (ДАО) - учествује у оксидацији хистамина (медијатор упала и алергије), полиамина и диамина;

- Л-амино киселина оксидаза (т.ј., леворотаторни молекули);

- оксидаза Д-амино киселина (декстроротаторских молекула);

- ксантин оксидаза - оксидише аденин и гуанин (нитрогенске базе које улазе у молекул ДНК).

Значај микросомалне оксидације оксидазним типом је у елиминацији ксенобиотика и инактивацији биолошки активних супстанци. Формирање пероксида, који има бактерицидно дејство и механичко пречишћавање на месту повреде, је нежељени ефекат који заузима важно место међу другим ефектима.

Оксидација оксигеназе

Оксигеназне реакције у ћелији такође се јављају на грануларном ендоплазматичном ретикулуму иу спољним ковертама митохондрије. Ово захтева специфичне ензиме - оксигеназе, које мобилизују молекул кисеоника из супстрата и инкорпорирају у оксидабилну супстанцу. Ако се уведе један атом кисеоника, ензим се назива моноксигеназа или хидроксилаза. У случају увођења два атома (тј. Читавог молекула кисеоника), ензим се назива диаксигеназа.

Оксидационе реакције оксигеназе су део трокомпонентног мулти-ензимског комплекса који учествује у преносу електрона и протона из супстрата, након чега следи активација кисеоника. Цео процес се јавља уз учешће цитокрома П450, који ће бити детаљније описан.

Примери реакција типа оксигеназе

Као што је већ поменуто, моноксигеназе за оксидацију користе само један атом кисеоника од две доступне. Други се приписују два молекула водоника и формирају воду. Један пример такве реакције је формирање колагена. Донатор кисеоника у овом случају је витамин Ц. Пролине хидроксилаза узима од њега молекул кисеоника и даје га пролину, који, заузврат, улази у процоллаген молекул. Овај процес даје снагу и еластичност везивног ткива. Када телу недостаје витамин Ц, онда се протет развија. То се манифестује слабост везивног ткива, крварења, модрица, губитка зуба, односно, колагена у телу постаје нижа.

Други пример је хидроксилаза, која претвара молекуле холестерола. Ово је једна од фаза формирања стероидних хормона, укључујући и секс.

Ниско специфичне хидроксилазе

То су хидролазе неопходне за оксидацију страних супстанци, као што су ксенобиотици. Значење реакција је да се такве супстанце учине бољим за излучивање, растворније. Овај процес се зове детоксикација, а то се јавља углавном у јетри.

Због укључивања цјелокупног молекула кисеоника у ксенобиотике, циклус реакција је пукнут и разградња једне сложене супстанце на неколико једноставних и приступачнијих метаболичких процеса.

Активни облици кисеоника

Кисеоник је потенцијално опасна супстанца, пошто је заправо оксидација процес сагоревања. У облику молекула О ₂ или воде, он је стабилан и хемијски инертан, јер се електрични нивои попуњавају, а нови електрони се не могу придружити. Међутим, једињења у којима кисеоник нема све електроне имају пару, имају високу реактивност. Стога се називају активним.

Таква једињења кисеоника:

1. У реакцијама моноксида формира се суперокид, који је одвојен од цитокрома П450.
2. Реакције оксидазе стварају настанак пероксидног аниона (водоник-пероксид).
3. Током реоксигенације ткива које су подвргнуте исхемији.

Најјачи оксидант је хидроксилни радикал, који постоји у слободном стању само за милионити секунди, али за то време могу да прођу многе оксидативне реакције. Његова специфичност је да хидроксилни радикал утиче на супстанце само на месту где је формиран, јер не може продрети кроз ткива.

Суперокиданион и водоник-пероксид

Ове супстанце су активне не само на месту формирања већ и на одређеној удаљености од њих, јер могу продрети кроз ћелијске мембране.

Хидроксилна група изазива оксидацију амино киселинских остатака: хистидин, цистеин и триптофан. То доводи до инактивације ензимских система, као и поремећаја транспортних протеина. Поред тога, микросомална оксидација амино киселина доводи до уништења структуре нуклеинских базних азота и, као резултат тога, трпи генски апарат ћелије. Оксидиране и масне киселине, које су део билипидног слоја ћелијске мембране. Ово утиче на њихову пропусност, рад мембранских електролитних пумпи и локација рецептора.

Инхибитори микросомалне оксидације су антиоксиданти. Они се налазе у храни и производе се унутар тела. Најпознатији антиоксидант је витамин Е. Ове супстанце могу инхибирати микросомалну оксидацију. Биокемија описује интеракцију између њих на принципу повратне информације. То јест, што више оксидаза, јачи су они потиснути, и обрнуто. Ово помаже у одржавању равнотеже између система и константности унутрашњег окружења.

Електрични транспортни ланац

Систем микросомалне оксидације нема растворљив у цитоплаземским компонентама, па се сви његови ензими сакупљају на површини ендоплазмичног ретикулума. Овај систем обухвата неколико протеина који чине ланац електротранспорта:

- НАДП-П450-редуктаза и цитокром П450;

- НАД-цитокром Б5-редуктаза и цитокром Б5;

- стеаторил-ЦоА десатурасе.

Донатор електрона у великом броју случајева је НАДП (никотинамид аденин динуклеотид фосфат). Оксидира га НАДП-П450 редуктаза, која садржи две коензиме (ФАД и ФМН), за прихватање електрона. На крају ланца, ПМН се оксидише са П450.

Цитоцхроме П450

То је ензим микросомалне оксидације, протеин који садржи хеме. Везати кисеоник и супстрат (обично ксенобиотик). Његово име је повезано са апсорпцијом светлости са таласном дужином од 450 нм. Биологи су то нашли у свим живим организмима. Тренутно, више од једанаест хиљада протеина укључено је у систем цитокрома П450. У бактеријама ова супстанца се раствара у цитоплазми и верује се да је овај облик најреволуционарнији древни од човека. У нашој земљи, цитокром П450 је париетални протеин утврђен на ендоплазматској мембрани.

Ензими ове групе укључени су у размену стероида, жучи и масних киселина, фенола, неутрализације лекова, отрова или лекова.

Својства микросомалне оксидације

Процеси микросомалне оксидације имају широку специфичност супстрата, а ово, заузврат, омогућава неутрализацију различитих супстанци. Једанаест хиљада протеина цитокрома П450 може се преклапати у више од сто педесет изоформи овог ензима. Свака од њих има велики број подлога. То омогућава организму да се ослободи практично свих штетних супстанци које се налазе унутар ње или долазе споља. Развијени у јетри, ензими микросомалне оксидације могу деловати локално и на значајној удаљености од овог органа.

Регулација активности микросомалне оксидације

Микрозомална оксидација у јетри регулисана је на нивоу информационе РНК, односно, његова функција - транскрипција. На пример, све варијанте цитокрома П450 се евидентирају на молекулу ДНК, а како би се појавио на ЕПР-у, неопходно је "преписати" део информација од ДНК до информативне РНК. Затим, мРНА је усмерена на рибосоме, где се формирају протеински молекули. Број ових молекула регулише се споља и зависи од количине супстанци које треба деактивирати, као и доступности есенцијалних аминокиселина.

У овом тренутку описано је више од две стотине и педесет хемијских једињења која активирају микросомну оксидацију у телу. То укључује барбитурате, ароматичне угљене хидрате, алкохоле, кетоне и хормоне. Упркос овако очигледној разноврсности, све ове супстанце су липофилне (растворљиве у масти), и стога су подложне цитокрома П450.