Микросомальное акісленне: сукупнасць рэакцый

Ролю микросомального акіслення ў жыцці арганізма складана пераацаніць ці не заўважыць. Інактывацыі ксенобиотиков (атрутных рэчываў), распад і адукацыя гармонаў наднырачнікаў, удзел у абмене бялкоў і захаванні генетычнай інфармацыі - гэта толькі малая вядомая крыха праблем, якія вырашаюцца дзякуючы микросомальному акісленню. Гэта аўтаномны працэс у арганізме, які запускаецца пасля траплення триггерного рэчывы і які сканчаецца з яго эллиминацией.

вызначэнне

Микросомальное акісленне - гэта каскад рэакцый, якія ўваходзяць у першую фазу пераўтварэнні ксенобиотиков. Сутнасць працэсу заключаецца ў гидроксилировании рэчываў з выкарыстаннем атамаў кіслароду і адукацыяй вады. Дзякуючы гэтаму змяняецца структура першапачатковага рэчывы, а яго ўласцівасці могуць як душыцца, так і ўзмацняцца.

Микросомальное акісленне дазваляе перайсці да рэакцыі кан'югацыі. Гэта другая фаза пераўтварэнні ксенобиотиков, у канцы якой да ўжо існуючай функцыянальнай групе далучацца малекулы, выпрацоўваемыя ўсярэдзіне арганізма. Часам утвараюцца прамежкавыя рэчывы, якія выклікаюць пашкоджанне клетак печані, некроз і анкалагічнае перараджэнне тканін.

Акісленне оксидазного тыпу

Рэакцыі микросомального акіслення адбываюцца па-за мітахондрый, таму на іх расходуецца каля дзесяці адсоткаў усяго кіслароду, які трапляе ў арганізм. Асноўныя ферменты ў гэтым працэсе - оксидазы. У іх структуры прысутнічаюць атамы металаў з зменнай валентнасці, такія як жалеза, малібдэн, медзь і іншыя, а значыць, яны здольныя прымаць электроны. У клетцы оксидазы размешчаны ў асаблівых бурбалках (пероксисомах), якія знаходзяцца на знешніх мембранах мітахондрый і ў ЭПР (крупчасты Эндаплазматычная ретикулюм). Субстрат, трапляючы на пероксисомы, губляе малекулы вадароду, якія далучаюцца да малекуле вады і ўтвараюць перакіс.

Існуе ўсяго пяць оксидаз:

- моноаминооксигеназа (МАО) - дапамагае акісляць адрэналін і іншыя біягенныя аміны, якія ўтвараюцца ў наднырачніках;

- диаминооксигеназа (ДАО) - удзельнічае ў акісленні гістаміна (медыятар запалення і алергіі), полиаминов і диаминов;

- оксидаза L-амінакіслот (гэта значыць левовращающихся малекул);

- оксидаза D-амінакіслот (правовращающихся малекул);

- ксантиноксидаза - вокіслы аденин і Гуанінь (азоцістыя падставы, якія ўваходзяць у малекулу ДНК).

Значэнне микросомального акіслення па оксидазному тыпу складаецца ў ліквідацыі ксенобиотиков і інактывацыі біялагічна актыўных рэчываў. Адукацыя перакісу, якая аказвае бактэрыцыднае дзеянне і механічнае ачышчэнне ў месцы пашкоджанні, з'яўляецца пабочным з'явай, якое займае важнае месца сярод іншых эфектаў.

Акісленне оксигеназного тыпу

Рэакцыі оксигеназного тыпу ў клетцы таксама адбываюцца на крупчастым Эндаплазматычная ретикулуме і на внещних абалонках мітахондрый. Для гэтага неабходныя спецыфічныя ферменты - оксигеназы, якія мабілізуюць малекулу кіслароду з субстрата і ўкараняюць яе ў акісляецца рэчыва. Калі ўкараняецца адзін атам кіслароду, то фермент называецца монооксигеназа або гидроксилаза. У выпадку ўкаранення двух атамаў (гэта значыць цэлай малекулы кіслароду), фермент носіць назву диаксигеназа.

Рэакцыі акіслення оксигеназного тыпу ўваходзяць у трехкомпонентный мультиферментный комплекс, які ўдзельнічае ў пераносе электронаў і пратонаў з субстрата з наступнай актывацыяй кіслароду. Увесь гэты працэс адбываецца з удзелам цытахром Р450, пра які больш падрабязна яшчэ будзе расказана.

Прыклады рэакцый оксигеназного тыпу

Як ужо згадвалася вышэй, монооксигеназы для акіслення выкарыстоўваюць толькі адзін атам кіслароду з двух, наяўных у наяўнасці. Другі яны далучаюць да двух малекулам вадароду і ўтвараюць ваду. Адным з прыкладаў такой рэакцыі можа служыць адукацыю калагена. Донарам кіслароду ў такім выпадку выступае вітамін С. Пролингидроксилаза адбірае ў яго малекулу кіслароду і аддае яго пролину, які, у сваю чаргу, уваходзіць у малекулу проколлагена. Гэты працэс надае трываласці і эластычнасці злучальнай тканіны. Калі ў арганізме дэфіцыт вітаміна З, то развіваецца падагра. Яна праяўляецца слабасцю злучальнай тканіны, крывацёкамі, гематомамі, выпадзеннем зубоў, то ёсць якасць калагена ў арганізме становіцца ніжэй.

Яшчэ адным прыкладам могуць служыць гидроксилазы, якія пераўтвораць малекулы халестэрыну. Гэта адзін з этапаў адукацыі стэроідных гармонаў, у тым ліку і палавых.

Малоспецифичные гидроксилазы

Гэта гидролазы, неабходныя для акіслення чужародных рэчываў, такіх як ксенобиотики. Сэнс рэакцый заключаецца ў тым, каб зрабіць такія рэчывы больш падатлівым для вывядзення, больш растваральныя. Гэты працэс называецца детоксікаціі, а адбываецца ён па большай частцы ў печані.

За кошт уключэння цэлай малекулы кіслароду ў ксенобиотики вырабляецца разрыў цыклу рэакцый і распад аднаго складанага рэчыва на некалькі больш простых і даступных для абменных працэсаў.

Актыўныя формы кіслароду

Кісларод з'яўляецца патэнцыйна небяспечным рэчывам, так як, па сутнасці, акісленне - гэта працэс гарэння. У выглядзе малекулы Аб ₂ ці вады ён стабільны і хімічна інэртны, таму што яго электрычныя ўзроўні запоўненыя, і новыя электроны не могуць далучыцца. Але злучэнні, у якіх у кіслароду не ва ўсіх электронаў ёсць пара, маюць высокую рэакцыйную здольнасць. Таму іх называюць актыўнымі.

Такія злучэнні кіслароду:

1. У монооксидных рэакцыях утворыцца супероксид, які аддзяляецца ад цытахром Р450.
2. У оксидазных рэакцыях ідзе адукацыю пероксидного аніёны (перакісу вадароду).
3. Падчас реоксигенации тканін, якія падвергліся ішэміі.

Самым моцным акісляльнікам з'яўляецца гидроксильный радыкал, ён існуе ў вольным выглядзе ўсяго мільённую долю секунды, але за гэты час паспявае прайсці мноства акісляльных рэакцый. Яго асаблівасцю з'яўляецца тое, што гидроксильный радыкал ўздзейнічае на рэчывы толькі ў тым месцы, у якім утварыўся, так як не можа пранікаць праз тканіны.

Супероксиданион і перакіс вадароду

Гэтыя рэчывы актыўныя не толькі ў месцы адукацыі, але і на некаторым выдаленні ад іх, бо могуць пранікаць праз мембраны клетак.

Гидроксильная група выклікае акісленне рэшткаў амінакіслот: гістідіна, цистеина і трыптафану. Гэта прыводзіць да інактывацыі ферментных сістэм, а таксама парушэння працы транспартных бялкоў. Акрамя таго, микросомальное акісленне амінакіслот прыводзіць да разбурэння структуры нуклеінавых азоцістых падстаў і, як следства, пакутуе генетычны апарат клеткі. Акісляюцца і тоўстыя кіслоты, якія ўваходзяць у склад билипидного пласта клеткавых мембран. Гэта ўплывае на іх пранікальнасць, працу мембранных электролітных помпаў і на размяшчэнне рэцэптараў.

Інгібітары микросомального акіслення - гэта антыаксіданты. Яны ўтрымліваюцца ў прадуктах харчавання і выпрацоўваюцца ўнутры арганізма. Самым вядомым антыаксідантам з'яўляецца вітамін Е. Гэтыя рэчывы могуць стрымліваць микросомальное акісленне. Біяхімія апісвае ўзаемадзеянне паміж імі па прынцыпе зваротнай сувязі. То бок, чым больш оксидаз, тым мацней яны душацца, і наадварот. Гэта дапамагае захоўваць раўнавагу паміж сістэмамі і сталасць ўнутранай асяроддзя.

Электротранспортная ланцуг

Микросомальная сістэма акіслення не мае растваральных ў цытаплазме кампанентаў, таму ўсе яе ферменты сабраны на паверхні Эндаплазматычная ретикулума. Гэтая сістэма ўключае некалькі бялкоў, якія фарміруюць электротранспортную ланцуг:

- НАДФ-Р450-редуктазы і цитохром Р450;

- НАД-цитохромВ5-редуктазы і цитохром В5;

- стеаторил-Коа-десатураза.

Донарам электронаў у пераважнай ліку выпадкаў выступае НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат). Ён акісляецца НАДФ-Р450-редуктазы, які змяшчае два каферменту (ФАД і ФМН), для прыняцця электронаў. У канцы ланцуга ФМН акісляецца пры дапамозе Р450.

Цитохром Р450

Гэта фермент микросомального акіслення, гем-змяшчае бялок. Звязвае кісларод і субстрат (як правіла, гэта ксенобиотик). Назва яго звязана з паглынаннем святла з доўгай хвалі ў 450 нм. Біёлагі выявілі яго ва ўсіх жывых арганізмах. На дадзены момант апісана больш адзінаццаці тысяч бялкоў, якія ўваходзяць у сістэму цитохром Р450. У бактэрый гэта рэчыва растворана ў цытаплазме, і лічыцца, што такая форма з'яўляецца найбольш эвалюцыйна старажытнай, чым у чалавека. У нас цитохром Р450 - гэта пристеночный бялок, зафіксаваны на Эндаплазматычная мембране.

Ферменты дадзенай групы ўдзельнічаюць у абмене стэроідаў, жоўцевых і тоўстых кіслот, фенолов, нейтралізацыі лекавых рэчываў, ядаў або наркотыкаў.

Ўласцівасці микросомального акіслення

Працэсы микросомального акіслення валодаюць шырокай субстратнай спецыфічнасцю, а гэта, у сваю чаргу, дазваляе абясшкоджваць разнастайныя рэчывы. Адзінаццаць тысяч бялкоў цытахром Р450 могуць складвацца больш чым у сто пяцьдзесят изоформ гэтага фермента. Кожная з іх мае вялікае колькасць субстратаў. Гэта дае магчымасць арганізму пазбаўляцца практычна ад усіх шкодных рэчываў, якія ўтвараюцца ўнутры яго або трапляюць звонку. Выпрацоўваючы ў печані, ферменты микросомального акіслення могуць дзейнічаць як на месцы, так і на значным выдаленні ад гэтага органа.

Рэгуляцыя актыўнасці микросомального акіслення

Микросомальное акісленне ў печані рэгулюецца на ўзроўні інфармацыйнай РНК, а дакладней яе функцыі - транскрыпцыі. Усе варыянты цытахром Р450, напрыклад, запісаныя на малекуле ДНК, і для таго каб ён з'явіўся на ЭПР, неабходна «перапісаць» частка інфармацыі з ДНК на інфармацыйную РНК. Затым иРНК накіроўваецца на Рыбасомы, дзе ўтвараюцца малекулы бялку. Колькасць гэтых малекул рэгулюецца звонку і залежыць ад аб'ёму рэчываў, якія неабходна дэактываваць, а таксама ад наяўнасці неабходных амінакіслот.

На дадзены момант апісана больш двухсот пяцідзесяці хімічных злучэнняў, якія актывуюць ў арганізме микросомальное акісленне. Да іх ставяцца барбітураты, араматычныя вугляводы, спірты, кетоны і гармоны. Нягледзячы на такое ўяўнае разнастайнасць, усе гэтыя рэчывы липофильны (растваральныя ў тлушчах), а значыць успрымальныя да цитохрому Р450.