Peranan pengoksidaan mikrosomal dalam kehidupan organisma sukar untuk dipandang terlalu tinggi atau diabaikan. Penyahaktifan xenobiotik (bahan toksik), pemecahan dan pembentukan hormon adrenal, penyertaan dalam metabolisme protein dan pemeliharaan maklumat genetik hanyalah sebahagian kecil daripada masalah yang diketahui yang diselesaikan akibat pengoksidaan mikrosomal. Ini ialah proses autonomi dalam badan yang bermula selepas bahan pencetus masuk dan berakhir dengan penyingkirannya.
Definisi
Pengoksidaan mikrosoma ialah lata tindak balas yang termasuk dalam fasa pertama transformasi xenobiotik. Intipati proses ialah hidroksilasi bahan menggunakan atom oksigen dan pembentukan air. Disebabkan ini, struktur bahan asal berubah, dan sifatnya boleh ditindas dan dipertingkatkan.
Pengoksidaan mikrosoma membolehkan anda meneruskan tindak balas konjugasi. Ini adalah fasa kedua transformasi xenobiotik, pada penghujungnya molekul yang dihasilkan di dalam badan akan bergabung dengan kumpulan berfungsi yang sedia ada. Kadangkala bahan perantaraan terbentuk yang menyebabkan kerosakan pada sel hati, nekrosis dan degenerasi onkologi tisu.
Pengoksidaan jenis Oksidase
Tindak balas pengoksidaan mikrosoma berlaku di luar mitokondria, jadi ia mengambil kira-kira sepuluh peratus daripada semua oksigen yang masuk ke dalam badan. Enzim utama dalam proses ini ialah oksidase. Struktur mereka mengandungi atom logam dengan valensi berubah-ubah, seperti besi, molibdenum, tembaga dan lain-lain, yang bermaksud bahawa mereka dapat menerima elektron. Dalam sel, oksidase terletak dalam vesikel khas (peroxisomes) yang terletak pada membran luar mitokondria dan dalam ER (retikulum endoplasma berbutir). Substrat, jatuh pada peroksisom, kehilangan molekul hidrogen, yang melekat pada molekul air dan membentuk peroksida.
Hanya terdapat lima oksidase:
- monoaminooxygenase (MAO) - membantu mengoksidakan adrenalin dan amina biogenik lain yang dihasilkan dalam kelenjar adrenal;
- diaminooxygenase (DAO) - terlibat dalam pengoksidaan histamin (pengantara keradangan dan alahan), poliamina dan diamine;
- oksidase asid L-amino (iaitu, molekul kidal);
- oksidase asid D-amino (molekul berputar ke kanan);
- xanthine oxidase - mengoksidakan adenine dan guanine (bes nitrogen termasuk dalam molekul DNA).
Kepentingan pengoksidaan mikrosomal mengikut jenis oksidase adalah untuk menghapuskan xenobiotik dan menyahaktifkan bahan aktif secara biologi. Pembentukan peroksida, yang mempunyai kesan bakteria dan pembersihan mekanikal di tapak kecederaan, adalah kesan sampingan yang menduduki tempat penting antara kesan lain.
Pengoksidaan jenis oksigenase
Tindak balas jenis oksigen dalam sel juga berlaku pada retikulum endoplasma berbutir dan pada kulit luar mitokondria. Ini memerlukan enzim khusus - oksigenase, yang menggerakkan molekul oksigen dari substrat dan memasukkannya ke dalam bahan teroksida. Jika satu atom oksigen diperkenalkan, maka enzim itu dipanggil monooxygenase atau hydroxylase. Dalam kes pengenalan dua atom (iaitu, keseluruhan molekul oksigen), enzim dipanggil dioxygenase.
Tindak balas pengoksidaan jenis oksigenase ialah sebahagian daripada kompleks berbilang enzim tiga komponen, yang terlibat dalam pemindahan elektron dan proton daripada substrat, diikuti dengan pengaktifan oksigen. Keseluruhan proses ini berlaku dengan penyertaan cytochrome P450, yang akan dibincangkan dengan lebih terperinci kemudian.
Contoh tindak balas jenis oksigenase
Seperti yang dinyatakan di atas, monooxygenases hanya menggunakan satu daripada dua atom oksigen yang tersedia untuk pengoksidaan. Yang kedua mereka melekat pada dua molekul hidrogen dan membentuk air. Satu contoh tindak balas sedemikian ialah pembentukan kolagen. Dalam kes ini, vitamin C bertindak sebagai penderma oksigen. Proline hydroxylase mengambil molekul oksigen daripadanya dan memberikannya kepada proline, yang seterusnya, termasuk dalam molekul procollagen. Proses ini memberikan kekuatan dan keanjalan kepada tisu penghubung. Apabila badan kekurangan vitamin C, gout berkembang. Ia ditunjukkan oleh kelemahan tisu penghubung, pendarahan, lebam, kehilangan gigi, iaitu kualiti kolagen dalam badan menjadi.di bawah.
Contoh lain ialah hidroksilase, yang menukarkan molekul kolesterol. Ini adalah salah satu peringkat dalam pembentukan hormon steroid, termasuk hormon seks.
Hidroksilase spesifik rendah
Ini adalah hidrolase yang diperlukan untuk mengoksidakan bahan asing seperti xenobiotik. Maksud tindak balas adalah untuk menjadikan bahan-bahan tersebut lebih mudah dikendalikan untuk perkumuhan, lebih larut. Proses ini dipanggil detoksifikasi dan berlaku kebanyakannya di hati.
Disebabkan kemasukan keseluruhan molekul oksigen dalam xenobiotik, kitaran tindak balas dipecahkan dan satu bahan kompleks terurai kepada beberapa proses metabolik yang lebih ringkas dan mudah diakses.
Spesies oksigen reaktif
Oksigen ialah bahan yang berpotensi berbahaya, kerana, sebenarnya, pengoksidaan ialah proses pembakaran. Sebagai molekul O2 atau air, ia stabil dan lengai secara kimia kerana tahap elektriknya penuh dan tiada elektron baru boleh melekat. Tetapi sebatian di mana oksigen tidak mempunyai sepasang semua elektron adalah sangat reaktif. Oleh itu, mereka dipanggil aktif.
Sebatian oksigen sedemikian:
- Dalam tindak balas monoksida, superoksida terbentuk, yang diasingkan daripada sitokrom P450.
- Dalam tindak balas oksidase, pembentukan anion peroksida (hidrogen peroksida) berlaku.
- Semasa pengoksigenan semula tisu yang telah mengalami iskemia.
Agen pengoksida yang paling kuat ialah radikal hidroksil, iawujud dalam bentuk bebas hanya untuk sepersejuta saat, tetapi pada masa ini banyak tindak balas oksidatif mempunyai masa untuk dilalui. Keanehannya ialah radikal hidroksil bertindak pada bahan hanya di tempat ia terbentuk, kerana ia tidak boleh menembusi tisu.
Superoksidanion dan hidrogen peroksida
Bahan ini aktif bukan sahaja di tapak pembentukan, tetapi juga pada jarak tertentu daripadanya, kerana ia boleh menembusi membran sel.
Kumpulan hidroksi menyebabkan pengoksidaan sisa asid amino: histidin, sistein dan triptofan. Ini membawa kepada ketidakaktifan sistem enzim, serta gangguan protein pengangkutan. Di samping itu, pengoksidaan mikrosomal asid amino membawa kepada pemusnahan struktur asas nitrogen nukleik dan, akibatnya, alat genetik sel menderita. Asid lemak yang membentuk lapisan bilipid membran sel juga teroksida. Ini menjejaskan kebolehtelapannya, operasi pam elektrolit membran dan lokasi reseptor.
Perencat pengoksidaan mikrosom ialah antioksidan. Mereka ditemui dalam makanan dan dihasilkan di dalam badan. Antioksidan yang paling terkenal ialah vitamin E. Bahan ini boleh menghalang pengoksidaan mikrosomal. Biokimia menerangkan interaksi antara mereka mengikut prinsip maklum balas. Iaitu, lebih banyak oksidase, lebih kuat ia ditindas, dan sebaliknya. Ini membantu mengekalkan keseimbangan antara sistem dan kestabilan persekitaran dalaman.
Rantai pengangkutan elektrik
Sistem pengoksidaan mikrosomal tidak mempunyai komponen yang larut dalam sitoplasma, jadi semua enzimnya terkumpul pada permukaan retikulum endoplasma. Sistem ini termasuk beberapa protein yang membentuk rantai pengangkutan elektro:
- NADP-P450 reduktase dan sitokrom P450;
- LEBIH-sitokrom B5 reduktase dan sitokrom B5;
- steatoril-CoA desaturase.
Penderma elektron dalam kebanyakan kes ialah NADP (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate). Ia dioksidakan oleh NADP-P450 reduktase, yang mengandungi dua koenzim (FAD dan FMN), untuk menerima elektron. Pada penghujung rantai, FMN dioksidakan dengan P450.
Cytochrome P450
Ini ialah enzim pengoksidaan mikrosomal, protein yang mengandungi heme. Mengikat oksigen dan substrat (sebagai peraturan, ia adalah xenobiotik). Namanya dikaitkan dengan penyerapan cahaya dari panjang gelombang 450 nm. Ahli biologi telah menemuinya dalam semua organisma hidup. Pada masa ini, lebih daripada sebelas ribu protein yang merupakan sebahagian daripada sistem cytochrome P450 telah diterangkan. Dalam bakteria, bahan ini dibubarkan dalam sitoplasma, dan dipercayai bahawa bentuk ini adalah yang paling kuno secara evolusi berbanding manusia. Di negara kita, cytochrome P450 ialah protein parietal yang ditetapkan pada membran endoplasma.
Enzim kumpulan ini terlibat dalam metabolisme steroid, hempedu dan asid lemak, fenol, peneutralan bahan ubatan, racun atau ubat.
Sifat pengoksidaan mikrosomal
Proses mikrosomalpengoksidaan mempunyai kekhususan substrat yang luas, dan ini, seterusnya, memungkinkan untuk meneutralkan pelbagai bahan. Sebelas ribu protein sitokrom P450 boleh dilipat menjadi lebih daripada seratus lima puluh isoform enzim ini. Setiap daripada mereka mempunyai sejumlah besar substrat. Ini membolehkan badan menyingkirkan hampir semua bahan berbahaya yang terbentuk di dalamnya atau datang dari luar. Dihasilkan dalam hati, enzim pengoksidaan mikrosomal boleh bertindak secara tempatan dan pada jarak yang agak jauh dari organ ini.
Kawal selia aktiviti pengoksidaan mikrosomal
Pengoksidaan mikrosoma dalam hati dikawal pada tahap RNA messenger, atau sebaliknya fungsinya - transkripsi. Semua varian cytochrome P450, sebagai contoh, direkodkan pada molekul DNA, dan agar ia muncul pada EPR, adalah perlu untuk "menulis semula" sebahagian daripada maklumat daripada DNA ke RNA messenger. MRNA kemudiannya dihantar ke ribosom, di mana molekul protein terbentuk. Bilangan molekul ini dikawal secara luaran dan bergantung pada jumlah bahan yang perlu dinyahaktifkan, serta pada kehadiran asid amino yang diperlukan.
Sehingga kini, lebih daripada dua ratus lima puluh sebatian kimia telah diterangkan yang mengaktifkan pengoksidaan mikrosomal dalam badan. Ini termasuk barbiturat, karbohidrat aromatik, alkohol, keton dan hormon. Walaupun terdapat kepelbagaian yang ketara, semua bahan ini adalah lipofilik (larut lemak), dan oleh itu terdedah kepada sitokrom P450.
