Die rol van mikrosomale oksidasie in die lewe van die organisme is moeilik om te oorskat of oor die hoof te sien. Inaktivering van xenobiotika (giftige stowwe), die afbreek en vorming van bynierhormone, deelname aan proteïenmetabolisme en die bewaring van genetiese inligting is maar 'n klein deel van die bekende probleme wat opgelos word as gevolg van mikrosomale oksidasie. Dit is 'n outonome proses in die liggaam wat begin nadat die snellerstof binnegekom het en eindig met die eliminasie daarvan.
Definisie
Mikrosomale oksidasie is 'n kaskade van reaksies wat by die eerste fase van xenobiotiese transformasie ingesluit is. Die kern van die proses is die hidroksilering van stowwe deur suurstofatome te gebruik en die vorming van water. As gevolg hiervan verander die struktuur van die oorspronklike stof, en die eienskappe daarvan kan beide onderdruk en verbeter word.
Mikrosomale oksidasie laat jou toe om na die vervoegingsreaksie voort te gaan. Dit is die tweede fase van die transformasie van xenobiotika, aan die einde waarvan molekules wat in die liggaam geproduseer word, by die reeds bestaande funksionele groep sal aansluit. Soms word intermediêre stowwe gevorm wat skade aan lewerselle, nekrose en onkologiese degenerasie van weefsels veroorsaak.
Oxidase tipe oksidasie
Mikrosomale oksidasiereaksies vind buite die mitochondria plaas, so hulle verbruik ongeveer tien persent van alle suurstof wat die liggaam binnedring. Die belangrikste ensieme in hierdie proses is oksidases. Hulle struktuur bevat atome van metale met veranderlike valensie, soos yster, molibdeen, koper en ander, wat beteken dat hulle in staat is om elektrone te aanvaar. In die sel is oksidases geleë in spesiale vesikels (peroksisome) wat op die buitenste membrane van mitochondria en in die ER (granulêre endoplasmiese retikulum) geleë is. Die substraat, wat op peroksisome val, verloor waterstofmolekules, wat aan 'n watermolekule heg en peroksied vorm.
Daar is net vyf oksidases:
- monoaminooksigenase (MAO) - help om adrenalien en ander biogene amiene wat in die byniere geproduseer word, te oksideer;
- diaminooksigenase (DAO) - betrokke by die oksidasie van histamien ('n bemiddelaar van inflammasie en allergieë), poliamiene en diamiene;
- oksidase van L-aminosure (dit wil sê linkshandige molekules);
- oksidase van D-aminosure (regs-roterende molekules);
- xanthine oxidase - oksideer adenien en guanien (stikstofbasisse ingesluit in die DNA-molekule).
Die betekenis van mikrosomale oksidasie deur oksidase tipe is om xenobiotika uit te skakel en biologies aktiewe stowwe te inaktiveer. Die vorming van peroksied, wat 'n bakteriedodende effek en meganiese reiniging op die plek van besering het, is 'n newe-effek wat 'n belangrike plek onder ander effekte inneem.
Oxygenase tipe oksidasie
Oxygenase-tipe reaksies in die sel vind ook plaas op die korrel endoplasmiese retikulum en op die buitenste skulpe van mitochondria. Dit vereis spesifieke ensieme - oksigenases, wat 'n suurstofmolekule uit die substraat mobiliseer en in die geoksideerde stof inbring. As een suurstofatoom ingebring word, word die ensiem monooksigenase of hidroksilase genoem. In die geval van die inbring van twee atome (dit is 'n hele molekule suurstof), word die ensiem dioksigenase genoem.
Oxygenase-tipe oksidasiereaksies is deel van 'n drie-komponent multi-ensiemkompleks, wat betrokke is by die oordrag van elektrone en protone vanaf die substraat, gevolg deur suurstofaktivering. Hierdie hele proses vind plaas met die deelname van sitochroom P450, wat later in meer besonderhede bespreek sal word.
Voorbeelde van oksigenase-tipe reaksies
Soos hierbo genoem, gebruik monooksigenases slegs een van die twee beskikbare suurstofatome vir oksidasie. Die tweede heg hulle aan twee waterstofmolekules en vorm water. Een voorbeeld van so 'n reaksie is die vorming van kollageen. In hierdie geval tree vitamien C op as 'n suurstofskenker. Prolienhidroksilase neem 'n suurstofmolekule daaruit en gee dit aan prolien, wat op sy beurt weer by die prokollageenmolekule ingesluit is. Hierdie proses gee sterkte en elastisiteit aan die bindweefsel. Wanneer die liggaam 'n tekort aan vitamien C het, ontwikkel jig. Dit word gemanifesteer deur swakheid van die bindweefsel, bloeding, kneusing, tandverlies, dit wil sê, die kwaliteit van kollageen in die liggaam wordhieronder.
Nog 'n voorbeeld is hidroksilases, wat cholesterolmolekules omskakel. Dit is een van die stadiums in die vorming van steroïedhormone, insluitend geslagshormone.
Lae spesifieke hidroksielase
Dit is hidrolase wat nodig is om vreemde stowwe soos xenobiotika te oksideer. Die betekenis van die reaksies is om sulke stowwe meer hanteerbaar vir uitskeiding, meer oplosbaar te maak. Hierdie proses word ontgifting genoem en vind meestal in die lewer plaas.
As gevolg van die insluiting van 'n hele molekule suurstof in xenobiotika, word die reaksiesiklus gebreek en een komplekse stof breek af in verskeie eenvoudiger en meer toeganklike metaboliese prosesse.
Reaktiewe suurstofspesies
Suurstof is 'n potensieel gevaarlike stof, aangesien oksidasie in werklikheid 'n verbrandingsproses is. As 'n molekule O2 of water, is dit stabiel en chemies inert omdat sy elektriese vlakke vol is en geen nuwe elektrone kan heg nie. Maar verbindings waarin suurstof nie 'n paar van alle elektrone het nie, is hoogs reaktief. Daarom word hulle aktief genoem.
Sulke suurstofverbindings:
- In monooksiedreaksies word superoksied gevorm, wat van sitochroom P450 geskei word.
- In oksidase-reaksies vind die vorming van peroksiedanioon (waterstofperoksied) plaas.
- Tydens heroksigenering van weefsels wat iskemie ondergaan het.
Die sterkste oksideermiddel is die hidroksielradikaal, ditbestaan in vrye vorm vir slegs 'n miljoenste van 'n sekonde, maar gedurende hierdie tyd het baie oksidatiewe reaksies tyd om deur te gaan. Die eienaardigheid daarvan is dat die hidroksielradikaal slegs op stowwe inwerk op die plek waar dit gevorm is, aangesien dit nie weefsels kan binnedring nie.
Superoksidanioon en waterstofperoksied
Hierdie stowwe is nie net aktief op die plek van vorming nie, maar ook op 'n afstand daarvan, aangesien hulle selmembrane kan binnedring.
Hydroksiegroep veroorsaak oksidasie van aminosuurreste: histidien, sisteïen en triptofaan. Dit lei tot inaktivering van ensiemstelsels, sowel as ontwrigting van vervoerproteïene. Daarbenewens lei mikrosomale oksidasie van aminosure tot die vernietiging van die struktuur van nukleïenstikstofbasisse en as gevolg daarvan ly die genetiese apparaat van die sel. Die vetsure waaruit die bilipiedlaag van selmembrane bestaan, word ook geoksideer. Dit beïnvloed hul deurlaatbaarheid, die werking van membraanelektrolietpompe en die ligging van reseptore.
Mikrosomale oksidasie-inhibeerders is antioksidante. Hulle word in voedsel aangetref en word in die liggaam geproduseer. Die bekendste antioksidant is vitamien E. Hierdie stowwe kan mikrosomale oksidasie inhibeer. Biochemie beskryf die interaksie tussen hulle volgens die terugvoerbeginsel. Dit wil sê, hoe meer oksidases, hoe sterker word hulle onderdruk, en omgekeerd. Dit help om balans tussen stelsels en die bestendigheid van die interne omgewing te handhaaf.
Elektriese vervoerketting
Die mikrosomale oksidasiestelsel het geen komponente wat in die sitoplasma oplosbaar is nie, so al sy ensieme word op die oppervlak van die endoplasmiese retikulum versamel. Hierdie stelsel sluit verskeie proteïene in wat die elektrotransportketting vorm:
- NADP-P450 reduktase en sitochroom P450;
- OOR-sitochroom B5-reduktase en sitochroom B5;
- steatoryl-CoA desaturase.
Die elektronskenker in die oorgrote meerderheid van gevalle is NADP (nikotinamied adenien dinukleotied fosfaat). Dit word geoksideer deur NADP-P450-reduktase, wat twee koënsieme (FAD en FMN) bevat, om elektrone te aanvaar. Aan die einde van die ketting word FMN geoksideer met P450.
Cytochrome P450
Dit is 'n mikrosomale oksidasie-ensiem, 'n heem-bevattende proteïen. Bind suurstof en substraat (in die reël is dit 'n xenobiotikum). Die naam word geassosieer met die absorpsie van lig vanaf 'n golflengte van 450 nm. Bioloë het dit in alle lewende organismes gevind. Op die oomblik is meer as elfduisend proteïene wat deel is van die sitochroom P450-stelsel beskryf. In bakterieë word hierdie stof in die sitoplasma opgelos, en daar word geglo dat hierdie vorm die mees evolusionêr oudste is as by mense. In ons land is sitochroom P450 'n pariëtale proteïen wat op die endoplasmiese membraan vasgemaak is.
Ensieme van hierdie groep is betrokke by die metabolisme van steroïede, gal en vetsure, fenole, neutralisasie van medisinale stowwe, gifstowwe of dwelms.
Eienskappe van mikrosomale oksidasie
Prosesse van mikrosomaleoksidasies het 'n wye substraatspesifisiteit, en dit maak dit op sy beurt moontlik om 'n verskeidenheid stowwe te neutraliseer. Elfduisend sitochroom P450-proteïene kan in meer as honderd-en-vyftig isovorme van hierdie ensiem gevou word. Elkeen van hulle het 'n groot aantal substrate. Dit stel die liggaam in staat om ontslae te raak van byna alle skadelike stowwe wat daarin gevorm word of van buite af kom. Geproduseer in die lewer, kan mikrosomale oksidasie-ensieme beide plaaslik en op 'n aansienlike afstand van hierdie orgaan optree.
Regulering van mikrosomale oksidasie-aktiwiteit
Mikrosomale oksidasie in die lewer word gereguleer op die vlak van boodskapper-RNA, of eerder sy funksie - transkripsie. Alle variante van sitochroom P450 word byvoorbeeld op die DNA-molekule aangeteken, en om dit op die EPR te laat verskyn, is dit nodig om 'n deel van die inligting van DNA na boodskapper-RNA te "herskryf". Die mRNA word dan na die ribosome gestuur, waar proteïenmolekules gevorm word. Die aantal van hierdie molekules word ekstern gereguleer en hang af van die hoeveelheid stowwe wat gedeaktiveer moet word, asook van die teenwoordigheid van die nodige aminosure.
Tot op hede is meer as tweehonderd-en-vyftig chemiese verbindings beskryf wat mikrosomale oksidasie in die liggaam aktiveer. Dit sluit in barbiturate, aromatiese koolhidrate, alkohole, ketone en hormone. Ten spyte van sulke oënskynlike diversiteit, is al hierdie stowwe lipofiel (vetoplosbaar), en dus vatbaar vir sitochroom P450.
