I. окисление оксидазного типа.
Ферменты - ОКСИДАЗЫ. По строению являются металлофлавопротеинами. Содержат металлы с переменной валентностью-железо(Fe),медь(Cu),молибден(Mo).Находятся оксидазы в пероксисомах-особых образованиях эндоплазматического ретикулюма,а также в наружной мембране митохондрий.Отнимают водород от субстрата и передают его на кислород с образованием Н2О2-перекиси водорода. Общая схема: Оксидаз в клетке немного,и субстратов для них тоже мало. Эти ферменты обычно обладают широкой субстратной специфичностью и невысокой активностью. 1.МОНОАМИНОКСИДАЗЫ-окисляют гормон адреналин и некоторые биогенные амины.
2.ДИАМИНОКСИДАЗЫ-окисляют гистамин и другие диамины и полиамины.
3.ОКСИДАЗА L-аминокислот
4.ОКСИДАЗА D-аминокислот
5.КСАНТИНОКСИДАЗА- окисляет пуриновые азотистые основания(аденин и гуанин)с участием воды.
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ОКИСЛЕНИЯ ПО ОКСИДАЗНОМУ ТИПУ.
1.Окисляются трудноокисляемые циклические вещества.2.Быстрая инактивация БАВ-биологически активных веществ.3.Образующаяся Н2О2 оказывает бактерицидное действие-разрушает клеточные мембраны фагоцитированных бактериальных клеток.
II. ОКИСЛЕНИЕ ОКСИГЕНАЗНОГО ТИПА
Происходит на мембранах эндоплазматического ретикулума и во внутренней мембране митохондрий.
Ферменты-ОКСИГЕНАЗЫ.Они активируют молекулу кислорода,а затем внедряют один или два атома кислорода в молекулу окисляемого вещества.Оксигеназы,включающие один атом кислорода в окисляемое вещество-МОНООКСИГЕНАЗЫ(ГИДРОКСИЛАЗАМИ).
Оксигеназы,включающие два атома кислорода в окисляемое вещество-ДИОКСИГЕНАЗЫ
Оксигеназы работают в составе мультиферментного комплекса,встроенного в мембрану.Мультиферментный комплекс состоит из 3-х компонентов:
1.Флавиновые дегидрогеназы. Содержат ФАД.Наиболее обычный субстрат для них - НАДФН2.
2.Железо-серный белок. Содержит негеминовое железо с переменной валентностью.
3.Цитохром Р450. Его строение отличается от строения цитохромов цепи митоходриального окисления.
Мультиферментный комплекс формирует цепь переноса электронов и протонов,в конце ее происходит активация кислорода.Активированный кислород присоединяется к активному центру цитохрома Р450, и на него переносятся электроны,а затем этот кислород включается в молекулу субстрата.
АКТИВНЫЕ ФОРМЫ КИСЛОРОДА
Кислород–потенциально опасное вещество.Молекулярный кислород О2 и кислород в составе молекулы Н2О-стабильные соединения,химически инертные. Они стабильны, потому что внешняя электронная орбита укомплектована электронами.Полное восстановление кислорода происходит на заключительной стадии МтО.Химические соединения,в составе которых кислород имеет промежуточную степень окисления,имеют высокую реакционную способность и называются АКТИВНЫМИ ФОРМАМИ КИСЛОРОДА
Эти соединения образуются:а)в монооксигеназных реакциях-супероксид-анион,который может отщепляться от активного центра цитохрома Р450.
б)в оксидазных реакциях-образуется пероксидный анион(присоединяя протоны, превращается в перекись водорода).в) в дыхательной цепи МтО может происходить утечка электронов от каких-либо переносчиков-это явление наблюдается при реоксигенации ишемических тканей.
г)активные формы кислорода могут легко переходить друг в друга.Донорами электронов могут являться металлы переменной валентности.
Супероксид,гидр-й.р,перекись в,пероксинитрит,гипохлорид,оксид а.Наиболее химически активным соединением является гидроксильный радикал-сильнейший окислитель.Время его жизни очень короткое,но за это время он мгновенно вступает в цепные окислительные реакции в месте своего образования.Супероксиданион и перекись водорода-более стабильные вещества,могут диффундировать от места образования,проникать через мембраны клеток.Гидроксильный радикал может вызывать неферментативное окисление аминокислотных остатков в белке(гистидина,цистеина,триптофана)-так могут инактивироваться многие ферменты,нарушается работа транспортных белков,происходит нарушение структуры азотистых оснований в нуклеиновых кислотах-страдает генетический аппарат клеток.Окисляются жирные кислоты в составе липидов клеточных мембран-нарушаются физико-химические свойства мембран-проницаемость,рецепторная функция,работа мембранных белков.Особенностью реакций с участием гидроксильных радикалов является их цепной характер (гидроксильный радикал не исчезает,а передается).Активные формы кислорода опасны для клетки,поэтому существуют защитные механизмы(в фагоцитах количество образовавшейся перекиси водорода увеличивается только в момент фагоцитоза).Инактивация активных форм кислорода в клетках происходит под действием АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ.
17.АНТИОКСИДАНТНАЯ СИСТЕМА.
ФЕРМЕНТАТИВНАЯ
a)КАТАЛАЗА-геминовый фермент,содержащийFe3+,катализирует реакцию разрушения перекиси водорода.При этом образуется вода и молекулярный кислород.2Н2О2> H2O + O2 Каталазы много в эритроцитах-там она защищает гем гемоглобина от окисления.б)СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗА-катализирует реакцию обезвреживания двух молекул супероксиданиона,превращая одну из них в молекулярный кислород,а другую-в перекись водорода(менее сильный окислитель,чем супероксиданион).О2. + О2.+ 2Н+> H2O2 + O2
СОД работает в паре с каталазой и содержится во всех тканях.
в)ПЕРОКСИДАЗА-геминовый фермент,восстанавливает перекись водорода до воды,но при этом обязательно идет окисление другого вещества,которое является восстановителем. В организме человека таким веществом является ГЛУТАТИОН-трипептид:гамма-глутамил-цистеил-глицин.Поэтому пероксидазу человеческого организма называют ГЛУТАТИОНПЕРОКСИДАЗА.
SH-группа цистеина, входящего в состав глутатиона,может отдавать 1 атом водорода,а для пероксидазной реакции необходимы 2 атома.Поэтому молекулы глутатиона работают парами.Реакция, катализируемая глутатионпероксидазой:
2Н2О2 + 2Г-SH > H2O + Г-S-S-Г
Регенерация глутатиона идёт с участием НАДФН2, катализирует ее фермент глутатионредуктаза.
Г-S-S-Г + НАДФН2> 2Г-SH + НАДФ
Глутатион постоянно поддерживается в восстановленном состоянии в эритроцитах,где он служит для защиты гема гемоглобина от окисления.