Микросомальное окисление

В отличие от митохондрий, где окисление осуществляется с помощью отщепления ē и Н⁺, в эндоплазматическом ретикулуме в основе подобной реакции лежит включение кислорода в молекулу субстрата без высвобождения энергии. Он называется свободным окислением и обеспечивается работой двух групп энзимов: монооксигеназ (гидроксилаз) и диоксигеназ.

Энзимы первого вида называются оксигеназами смешанного типа, т.к. катализируют реакции гидроксилирования ароматических соединений, сопровождающиеся с образованием воды. Они активируют молекулярный кислород, один атом которого внедряется в молекулу субстрата, а другой окисляет восстановленные коферменты НАДН или НАДФН:

Примером подобных реакций является гидроксилирование триптофана, фенилаланина. Биологическое значение каждого процесса определяется его продуктом. Триптофан превращается в серотонин (5-гидрокситриптофан) – нейромедиатор, регулирующий многие формы поведения, сон, температуру. Продуктом поэтапного гидроксилирования фенилаланина и тирозина является дигидроксифенилаланин (ДОФА) – предшественник дофамина и норадреналина. Оба соединения выполняют разнообразные регуляторные функции в центральной нервной системе. Дофамин часто называют «гормоном удовольствия», норадреналин служит нейромедиатором в постганглионарных симпатических нервных окончаниях, а в хромаффинных клетках – является предшественником гормона адреналина.

Нарушение синтеза катехоламинов приводит к многочисленным нейропсихическим заболеваниям. При дефиците дофамина развивается болезнь Паркинсона (см. выше). Если отсутствует фенилаланингидроксилаза, то происходит накопление фенилаланина в мозге, при этом он превращается в фенилпируват (фенилпировиноградную кислоту), который токсично действует на нейроны новорожденных. Если не принять своевременные меры у младенцев может развиться фенилпировиноградная олигофрения. Вот почему у детей с наследственной недостаточностью этого фермента необходимо жестко контролировать прием аминокислоты с пищей.

Микросомальное окисление стероидов, жёлчных и жирных кислот, простагландинов, лейкотриенов, биогенных аминов и ксенобиотиков осуществляется с участием цитохром Р₄₅₀, который также относится к монооксигеназам смешанного типа. Ксенобиотиками (от греч. xenos - чужой и bios - жизнь) называют чужеродные для организма вещества, к числу которых относятся лекарства, яды, продукты промышленного загрязнения, пестициды, гербициды и т.д.

Увеличение полярности молекулы RH за счет включения кислорода повышает его гидрофильность, но снижает способность преодолевать мембраны. Подобная биотрансформация используется печенью для обезвреживания различных токсичных соединений экзо- и эндогенного происхождения (продуктов гниения аминокислот в кишечнике, билирубина и т.д.).

Гидроксилирование остатков пролина и лизина в молекуле проколлагена проводит пролил- и лизилоксигеназы (гидроксилазы).

 

 

Это способствует дальнейшему превращению проколлагена в его зрелые формы. Кофактором данных ферментов служит аскорбиновая кислота (ДиГАК – дигидроаскорбат, восстановленная и ДеГАК – дегидроаскорбат, окисленная форма аскорбата). При недостатке её в пищевом рационе у человека развивается цинга, характерными признаками которой являются кровоточивость десен, расшатывание и выпадение зубов, появление подкожных точечных кровоизлияний, во многом обусловленных угнетением созревания коллагена.

Вторая группа ферментов, участвующих в реакциях свободного окисления органических соединений,­ – диоксигеназы. Они катализируют включение двух атомов кислорода в молекулу субстрата, чаще всего за счет разрыва двойной связи в ароматическом кольце, хотя описаны и другие варианты подобной реакции. Они катализируют включение двух атомов кислорода в молекулу субстрата, чаще всего за счет разрыва двойной связи в ароматическом кольце. С помощью триптофандиоксигеназы обеспечивается начальная стадия катаболизма триптофана - разрыв индольного кольца с образованием формил-L-кинуренина.