9. Окислительные системы, не связанные с аккумуляцией энергии: пероксидазное окисление, монооксигеназное
а)Пероксидазный путь окисления – это окисление субстрата путем дегидрирования, водород сразу переносится на кислород с образованием перекиси – Н2О2.
SН2 + О2 → S + Н2О2 + Q Интенсивно проходит пероксидазное окисление в лейкоцитах, макрофагах и др. клетках, способных к фагоцитозу. Это связано с тем, что образующаяся Н2О2 используется для обезвреживания бактерий, распада токсичных продуктов. Однако избыточное накопление Н2О2 токсично, т.к. оно ведет к генерации свободных радикалов, повреж- дающих мембраны клеток. Поэтому простые окислительные системы требуют дополнительных ферментов для обезвреживания Н2О2. Это ферменты пероксидаза, каталаза.
б)Для работы монооксигеназной системы необходимы следующие основные компоненты:
1. Неполярный окисляемый субстрат;2. Кислород;3. Дополнительный субстрат (косубстрат) – донор водорода – НАДФН2;4. Цитохромы Р450. Цитохром Р450 выполняет двоякую функцию:1) Связывает субстрат окисления,
2) Проводит активацию молекулярного О2.Микросомальное окисление представляет собой короткую цепь, состоящую из НАДФН2, ФАД, железосерных белков, цитохромов Р450, в5, флавопротеинов, содержащих ФАД.
В общем виде микросомольное окисление неполярных ксенобиотиков (лекарств) осуществляется с помощью гидроксилазного цикла. Вначале первый (основной) субстрат окисления R-CН3 в мембране свя- зывается с цитохромом Р450, железо в котором в форме Fe3+. Чтобы к этому комплексу R-CН3 присоединился О2, нужно Fe2+. Поэтому одно- временно с этой реакцией НАДФН2 (косубстрат) окисляется флавопро- теином, протоны и электроны передаются на ФАД и затем с помощью FeS белков происходит разделение потоков протонов и электронов. Первый электрон восстанавливает Fe3+ в Fe2+ в комплексе цитохром Р450-R-CН3. Этот комплекс может уже связать молекулу О2. Второй электрон от FeS активирует молекулу О2 в комплексе и образуется сво- бодный радикал кислорода, он очень активный и происходит введение одного атома О2 в субстрат с образованием гидроксильной группы, а второй атом О2 – соединяется с двумя протонами, образуя Н2О. В ре- зультате гидрофобный субстрат приобретает гидрофильные свойства, т.е. возможность выведения из организма с мочой.
в) Диоксигеназы (кислород-трансферазы, истинные оксигеназы). Катализируют включение в молекулу субстрата обоих атомов молекулы О2. Например: гомогентизатоксигеназа катализирует разрыв ароматиче- ского кольца гомогентизиновой кислоты. При врожденном дефекте данного фермента в моче больного накапливается гомогентизиновая ки- слота. Она под действием воздуха окисляется в пигмент черного цвета – алкаптон, который выделяется с мочой и развивается алкаптонурия (моча черного цвета). 10. Окислительные системы, не связанные с аккумуляцией энергии: пероксидазное окисление, диоксигеназное окисление. Активные формы кислорода, свободно-радикальное окисление, роль в патологии клеток .Антиокислительные системы организма,характеристика.
Пероксидазное и диоксигеназное см.выше. . а)Активные формы кислорода (АФК)
Термин "АФК" шире, чем "свободные радикалы кислорода" (О2-·, НО·), так как кроме последних включает также молекулы Н2О2 , синглетный кислород 1О2, озон О3 и гипохлорит HOCl.
АФК генерируются во всех частях клетки. Наибольший вклад вносит дыхательная цепь митохондрий, особенно при низкой кон центрации АДФ. Участвуют ядерная мембрана и другие части клетки, при этом АФК часто возникают не только спонтанно, но и ферментативно (НАДФН-оксидаза дыхательного взрыва в плазматиче- ской мембране и ксантиноксидаза в гиалоплазме). АФК вызывают образование органических гидропероксидов ROOH – ДНК, белков, липидов, а также малых молекул.б)Свободно-радикальное окисление..Под свободным радикалом понимают молекулу или ее часть, имеющую неспаренный электрон на молекулярной или на внешней (ва- лентной) атомной орбитале.Молекулярный О2 парамагнитен и обладает двумя не спаренными электронами. Они находятся на разных орбиталях. Восстановление О2 путем прямого введения пары электронов в его частично заполненные орбитали затруднено, т.к. существует «спиновый» запрет. Спиновый запрет – на орбитали могут находиться два электрона с разнона- правленными спинами, т.е. присоединение пары электронов должно сопровождаться «обращением» спина одного из электронов.Образование свободных радикалов:
О2 + ē ® О2-· супероксидный О2-· + Н+ ® НО2· пероксидный О2-· + НО2 + Н+® Н2О2+ О2 О2-· + Н2О2 О2 + ОН- + ОН· Fe3+ Fe2+О2-· + Fe3+ ® О2+ Fe2+
Н2О2+ Fe2+® Fe3++ ОН + ОН· гидроксидный
в) Антиокислительная система организма (АОС) – это система защиты организма от токсического действия кислорода. АОС включает ферментативные и неферментативные компонен- ты. Ферментативные: ферменты супероксиддисмутаза, пероксидаза,каталаза.Супероксиддисмутаза – высокоактивный фермент, присутствующий во всех клетках, она инактивирует супероксидные радикалы.
Пероксидаза – сложный фермент, содержащий геминовое железо. Распространена в основном у растений, а так же в лейкоцитах, тромбо- цитах.Каталаза – гемсодержащий фермент, находится в крови, костном мозге, слизистых оболочках, печени, почках. Неферментативная система защиты1) Витамин Е – содержится в липидной фазе мембраны. Это жирорастворимый витамин. 2) Водорастворимые соединения – аскорбиновая кислота, ураты.3) Биорегуляторы – тироксин, стероидные гормоны.4) Соединения с SН-группой – глутатион, цистеин.
5) Комплексоны – связывающие Fе.