Rollen av mikrosomal oxidation i organismens liv är svår att överskatta eller förbise. Inaktivering av xenobiotika (toxiska ämnen), nedbrytning och bildning av binjurehormoner, deltagande i proteinmetabolism och bevarande av genetisk information är bara en liten del av de kända problem som löses på grund av mikrosomal oxidation. Detta är en autonom process i kroppen som startar efter att triggersubstansen kommer in och slutar med dess eliminering.
Definition
Mikrosomal oxidation är en kaskad av reaktioner som ingår i den första fasen av främlingsfientlig transformation. Kärnan i processen är hydroxyleringen av ämnen med hjälp av syreatomer och bildandet av vatten. På grund av detta förändras det ursprungliga ämnets struktur, och dess egenskaper kan både undertryckas och förbättras.
Mikrosomal oxidation låter dig fortsätta till konjugeringsreaktionen. Detta är den andra fasen av omvandlingen av xenobiotika, i slutet av vilken molekyler som produceras inuti kroppen kommer att ansluta sig till den redan existerande funktionella gruppen. Ibland bildas mellanliggande ämnen som orsakar skador på leverceller, nekros och onkologisk degeneration av vävnader.
oxidastypoxidation
Mikrosomala oxidationsreaktioner sker utanför mitokondrierna, så de förbrukar cirka tio procent av allt syre som kommer in i kroppen. De viktigaste enzymerna i denna process är oxidaser. Deras struktur innehåller atomer av metaller med variabel valens, såsom järn, molybden, koppar och andra, vilket innebär att de kan ta emot elektroner. I cellen finns oxidaser i speciella vesiklar (peroxisomer) som finns på de yttre membranen av mitokondrierna och i ER (granulärt endoplasmatiskt reticulum). Substratet, som faller på peroxisomer, förlorar vätemolekyler, som fäster till en vattenmolekyl och bildar peroxid.
Det finns bara fem oxidaser:
- monoaminooxygenas (MAO) - hjälper till att oxidera adrenalin och andra biogena aminer som produceras i binjurarna;
- diaminooxygenas (DAO) - involverat i oxidationen av histamin (en mediator av inflammation och allergier), polyaminer och diaminer;
- oxidas av L-aminosyror (det vill säga vänsterhänta molekyler);
- oxidas av D-aminosyror (högerroterande molekyler);
- xantinoxidas - oxidera adenin och guanin (kväveh altiga baser ingår i DNA-molekylen).
Betydelsen av mikrosomal oxidation efter oxidastyp är att eliminera främlingsfientliga läkemedel och inaktivera biologiskt aktiva substanser. Bildandet av peroxid, som har en bakteriedödande effekt och mekanisk rening på skadestället, är en bieffekt som tar en viktig plats bland andra effekter.
oxygenastypoxidation
Oxygenasliknande reaktioner i cellen förekommer också på det granulära endoplasmatiska retikulumet och på mitokondriernas yttre skal. Detta kräver specifika enzymer - oxygenaser, som mobiliserar en syremolekyl från substratet och introducerar den i den oxiderade substansen. Om en syreatom introduceras kallas enzymet monooxygenas eller hydroxylas. Vid införandet av två atomer (det vill säga en hel molekyl syre) kallas enzymet dioxygenas.
oxidationsreaktioner av oxygenastyp är en del av ett trekomponents multienzymkomplex, som är involverat i överföringen av elektroner och protoner från substratet, följt av syreaktivering. Hela denna process sker med deltagande av cytokrom P450, vilket kommer att diskuteras mer i detalj senare.
Exempel på reaktioner av oxygenastyp
Som nämnts ovan använder monooxygenaser endast en av de två tillgängliga syreatomerna för oxidation. Den andra fäster de vid två vätemolekyler och bildar vatten. Ett exempel på en sådan reaktion är bildandet av kollagen. I det här fallet fungerar vitamin C som syredonator Prolinhydroxylas tar en syremolekyl från den och ger den till prolin, som i sin tur ingår i prokollagenmolekylen. Denna process ger styrka och elasticitet till bindväven. När kroppen har brist på C-vitamin utvecklas gikt. Det manifesteras av svaghet i bindväven, blödning, blåmärken, tandlossning, det vill säga kvaliteten på kollagen i kroppen blirnedan.
Ett annat exempel är hydroxylaser, som omvandlar kolesterolmolekyler. Detta är ett av stadierna i bildandet av steroidhormoner, inklusive könshormoner.
Låg specifika hydroxylaser
Dessa är hydrolaser som behövs för att oxidera främmande ämnen som främlingsfientliga läkemedel. Meningen med reaktionerna är att göra sådana ämnen mer lätthanterliga för utsöndring, mer lösliga. Denna process kallas avgiftning och sker mestadels i levern.
På grund av inkluderingen av en hel syremolekyl i främlingsfientliga läkemedel bryts reaktionscykeln och en komplex substans bryts ner i flera enklare och mer tillgängliga metaboliska processer.
Reaktiva syrearter
Syre är ett potentiellt farligt ämne, eftersom oxidation i själva verket är en förbränningsprocess. Som en molekyl O2 eller vatten är den stabil och kemiskt inert eftersom dess elektriska nivåer är fulla och inga nya elektroner kan fästa. Men föreningar där syre inte har ett par av alla elektroner är mycket reaktiva. Därför kallas de aktiva.
Sådana syreföreningar:
- I monooxidreaktioner bildas superoxid, som separeras från cytokrom P450.
- I oxidasreaktioner sker bildningen av peroxidanjon (väteperoxid).
- Under återsyresättning av vävnader som har genomgått ischemi.
Det starkaste oxidationsmedlet är hydroxylradikalen, denexisterar i fri form i bara en miljondels sekund, men under denna tid hinner många oxidativa reaktioner gå igenom. Dess egenhet är att hydroxylradikalen verkar på ämnen endast på den plats där den bildades, eftersom den inte kan penetrera vävnader.
Superoxidanion och väteperoxid
Dessa substanser är aktiva inte bara på platsen för bildningen, utan också på ett visst avstånd från dem, eftersom de kan penetrera cellmembran.
Hydroxigruppen orsakar oxidation av aminosyrarester: histidin, cystein och tryptofan. Detta leder till inaktivering av enzymsystem, såväl som störningar av transportproteiner. Dessutom leder mikrosomal oxidation av aminosyror till förstörelsen av strukturen hos nukleinh altiga kvävebaser och som ett resultat lider den genetiska apparaten i cellen. Fettsyrorna som utgör bilipidskiktet i cellmembranen oxideras också. Detta påverkar deras permeabilitet, funktionen hos membranelektrolytpumpar och placeringen av receptorer.
Mikrosomala oxidationshämmare är antioxidanter. De finns i mat och produceras i kroppen. Den mest kända antioxidanten är vitamin E. Dessa ämnen kan hämma mikrosomal oxidation. Biokemi beskriver samspelet mellan dem enligt feedbackprincipen. Det vill säga, ju fler oxidaser, desto starkare dämpas de, och vice versa. Detta hjälper till att upprätthålla balansen mellan systemen och den interna miljöns beständighet.
Elektrisk transportkedja
Det mikrosomala oxidationssystemet har inga komponenter som är lösliga i cytoplasman, så alla dess enzymer samlas på ytan av det endoplasmatiska retikulumet. Detta system inkluderar flera proteiner som bildar elektrotransportkedjan:
- NADP-P450 reduktas och cytokrom P450;
- ÖVER-cytokrom B5-reduktas och cytokrom B5;
- steatoryl-CoA-desaturas.
Elektrondonatorn är i de allra flesta fall NADP (nikotinamidadenindinukleotidfosfat). Det oxideras av NADP-P450-reduktas, som innehåller två koenzymer (FAD och FMN), för att acceptera elektroner. I slutet av kedjan oxideras FMN med P450.
Cytochrome P450
Detta är ett mikrosom alt oxidationsenzym, ett protein som innehåller hem. Binder syre och substrat (som regel är det främlingsfientligt). Dess namn är förknippat med absorptionen av ljus från en våglängd på 450 nm. Biologer har hittat det i alla levande organismer. För närvarande har mer än elva tusen proteiner som ingår i cytokrom P450-systemet beskrivits. I bakterier är detta ämne löst i cytoplasman, och man tror att denna form är den evolutionärt äldsta än hos människor. I vårt land är cytokrom P450 ett parietalprotein fixerat på det endoplasmatiska membranet.
Enzymer i denna grupp är involverade i metabolismen av steroider, galla och fettsyror, fenoler, neutralisering av medicinska substanser, gifter eller läkemedel.
Egenskaper hos mikrosomal oxidation
Processer av mikrosomaloxidationer har en bred substratspecificitet, och detta gör det i sin tur möjligt att neutralisera en mängd olika ämnen. Elva tusen cytokrom P450-proteiner kan vikas till mer än etthundrafemtio isoformer av detta enzym. Var och en av dem har ett stort antal substrat. Detta gör att kroppen kan bli av med nästan alla skadliga ämnen som bildas inuti den eller kommer utifrån. Producerade i levern kan mikrosomala oxidationsenzymer verka både lok alt och på avsevärt avstånd från detta organ.
Reglering av mikrosomal oxidationsaktivitet
Mikrosomal oxidation i levern regleras på nivån av budbärar-RNA, eller snarare dess funktion - transkription. Alla varianter av cytokrom P450, till exempel, registreras på DNA-molekylen, och för att den ska synas på EPR är det nödvändigt att "skriva om" en del av informationen från DNA till budbärar-RNA. mRNA:t skickas sedan till ribosomerna, där proteinmolekyler bildas. Antalet av dessa molekyler är externt reglerat och beror på mängden ämnen som behöver deaktiveras, samt på närvaron av de nödvändiga aminosyrorna.
Hintills har mer än tvåhundrafemtio kemiska föreningar beskrivits som aktiverar mikrosomal oxidation i kroppen. Dessa inkluderar barbiturater, aromatiska kolhydrater, alkoholer, ketoner och hormoner. Trots en sådan uppenbar mångfald är alla dessa ämnen lipofila (fettlösliga) och därför mottagliga för cytokrom P450.
