Roli i oksidimit mikrosomal në jetën e organizmit është i vështirë të mbivlerësohet ose të anashkalohet. Inaktivizimi i ksenobiotikëve (substancave toksike), zbërthimi dhe formimi i hormoneve mbiveshkore, pjesëmarrja në metabolizmin e proteinave dhe ruajtja e informacionit gjenetik janë vetëm një pjesë e vogël e problemeve të njohura që zgjidhen për shkak të oksidimit mikrozomal. Ky është një proces autonom në trup që fillon pasi substanca nxitëse hyn dhe përfundon me eliminimin e saj.
Përkufizim
Oksidimi mikrozomal është një kaskadë reaksionesh të përfshira në fazën e parë të transformimit ksenobiotik. Thelbi i procesit është hidroksilimi i substancave duke përdorur atomet e oksigjenit dhe formimi i ujit. Për shkak të kësaj, struktura e substancës origjinale ndryshon dhe vetitë e saj mund të shtypen dhe përmirësohen.
Oksidimi mikrozomal ju lejon të vazhdoni në reaksionin e konjugimit. Kjo është faza e dytë e transformimit të ksenobiotikëve, në fund të së cilës molekulat e prodhuara brenda trupit do t'i bashkohen grupit funksional tashmë ekzistues. Ndonjëherë formohen substanca të ndërmjetme që shkaktojnë dëmtime të qelizave të mëlçisë, nekrozë dhe degjenerim onkologjik të indeve.
Oksidim i llojit të oksidazës
Reaksionet e oksidimit mikrozomale ndodhin jashtë mitokondrive, kështu që ato konsumojnë rreth dhjetë për qind të të gjithë oksigjenit që hyn në trup. Enzimat kryesore në këtë proces janë oksidazat. Struktura e tyre përmban atome të metaleve me valencë të ndryshueshme, si hekuri, molibdeni, bakri e të tjera, që do të thotë se ata janë në gjendje të pranojnë elektrone. Në qelizë, oksidazat ndodhen në fshikëza të veçanta (peroksizome) që ndodhen në membranat e jashtme të mitokondrive dhe në ER (retikulumi endoplazmatik i grimcuar). Nënshtresa, duke rënë mbi peroksizomet, humbet molekulat e hidrogjenit, të cilat ngjiten në një molekulë uji dhe formojnë peroksid.
Ka vetëm pesë oksidaza:
- monoaminoksigjenaza (MAO) - ndihmon në oksidimin e adrenalinës dhe amineve të tjera biogjenike të prodhuara në gjëndrat mbiveshkore;
- diaminooksigjenazë (DAO) - e përfshirë në oksidimin e histaminës (një ndërmjetësues i inflamacionit dhe alergjive), poliamina dhe diamina;
- oksidaza e L-aminoacideve (d.m.th., molekulat e majta);
- oksidaza e aminoacideve D (molekula me rrotullim djathtas);
- ksantine oksidaza - oksidon adeninën dhe guaninën (bazat azotike të përfshira në molekulën e ADN-së).
Rëndësia e oksidimit mikrozomal sipas llojit të oksidazës është eliminimi i ksenobiotikëve dhe inaktivizimi i substancave biologjikisht aktive. Formimi i peroksidit, i cili ka një efekt baktericid dhe pastrim mekanik në vendin e lëndimit, është një efekt anësor që zë një vend të rëndësishëm ndër efektet e tjera.
oksidimi i tipit të oksigjenazës
Reaksionet e tipit të oksigjenazës në qelizë ndodhin gjithashtu në rrjetën endoplazmatike të grimcuar dhe në guaskat e jashtme të mitokondrive. Kjo kërkon enzima specifike - oksigjenaza, të cilat mobilizojnë një molekulë oksigjeni nga substrati dhe e futin atë në substancën e oksiduar. Nëse futet një atom oksigjeni, atëherë enzima quhet monooksigjenazë ose hidroksilazë. Në rastin e futjes së dy atomeve (d.m.th., një molekule të tërë oksigjeni), enzima quhet dioksigjenazë.
Reaksionet e oksidimit të tipit të oksigjenazës janë pjesë e një kompleksi me shumë enzimë me tre përbërës, i cili përfshihet në transferimin e elektroneve dhe protoneve nga nënshtresa, e ndjekur nga aktivizimi i oksigjenit. I gjithë ky proces zhvillohet me pjesëmarrjen e citokromit P450, i cili do të diskutohet më në detaje më vonë.
Shembuj të reaksioneve të tipit të oksigjenazës
Siç u përmend më lart, monooksigjenazat përdorin vetëm një nga dy atomet e disponueshme të oksigjenit për oksidim. E dyta ata bashkohen me dy molekula hidrogjeni dhe formojnë ujë. Një shembull i një reagimi të tillë është formimi i kolagjenit. Në këtë rast, vitamina C vepron si një dhurues i oksigjenit. Prolin hidroksilaza merr një molekulë oksigjeni prej saj dhe ia jep prolinës, e cila, nga ana tjetër, përfshihet në molekulën e prokolagjenit. Ky proces i jep forcë dhe elasticitet indit lidhës. Kur trupi ka mungesë të vitaminës C, zhvillohet përdhes. Shfaqet me dobësi të indit lidhës, gjakderdhje, mavijosje, humbje dhëmbësh, pra cilësia e kolagjenit në trup bëhet.më poshtë.
Një shembull tjetër janë hidroksilazat, të cilat konvertojnë molekulat e kolesterolit. Kjo është një nga fazat në formimin e hormoneve steroide, duke përfshirë hormonet seksuale.
Hidroksilaza specifike të ulëta
Këto janë hidrolaza të nevojshme për të oksiduar substanca të huaja si ksenobiotikët. Kuptimi i reaksioneve është që substanca të tilla të bëhen më të tretshme për ekskretim, më të tretshme. Ky proces quhet detoksifikimi dhe zhvillohet kryesisht në mëlçi.
Për shkak të përfshirjes së një molekule të tërë oksigjeni në ksenobiotikë, cikli i reagimit prishet dhe një substancë komplekse zbërthehet në disa procese metabolike më të thjeshta dhe më të arritshme.
Llojet reaktive të oksigjenit
Oksigjeni është një substancë potencialisht e rrezikshme, pasi, në fakt, oksidimi është një proces djegieje. Si një molekulë O2 ose ujë, ajo është e qëndrueshme dhe kimikisht inerte sepse nivelet e saj elektrike janë të plota dhe nuk mund të ngjiten elektrone të rinj. Por komponimet në të cilat oksigjeni nuk ka një palë të të gjitha elektroneve janë shumë reaktive. Prandaj, ato quhen aktive.
Përbërje të tilla oksigjeni:
- Në reaksionet e monoksidit, formohet superoksid, i cili ndahet nga citokromi P450.
- Në reaksionet e oksidazës, ndodh formimi i anionit peroksid (peroksid hidrogjeni).
- Gjatë rioksigjenimit të indeve që kanë pësuar ishemi.
Agjenti oksidues më i fortë është radikali hidroksil, aiekziston në formë të lirë vetëm për një të miliontën e sekondës, por gjatë kësaj kohe shumë reaksione oksiduese kanë kohë për të kaluar. E veçanta e tij është se radikali hidroksil vepron mbi substancat vetëm në vendin ku është formuar, pasi nuk mund të depërtojë në inde.
Superoksidanion dhe peroksid hidrogjeni
Këto substanca janë aktive jo vetëm në vendin e formimit, por edhe në një distancë prej tyre, pasi ato mund të depërtojnë në membranat qelizore.
Grupi hidroksi shkakton oksidimin e mbetjeve të aminoacideve: histidinës, cisteinës dhe triptofanit. Kjo çon në inaktivizimin e sistemeve të enzimës, si dhe ndërprerjen e proteinave të transportit. Për më tepër, oksidimi mikrozomal i aminoacideve çon në shkatërrimin e strukturës së bazave azotike nukleike dhe, si rezultat, aparati gjenetik i qelizës vuan. Acidet yndyrore që përbëjnë shtresën bilipide të membranave qelizore gjithashtu oksidohen. Kjo ndikon në përshkueshmërinë e tyre, funksionimin e pompave të elektrolitit të membranës dhe vendndodhjen e receptorëve.
Inhibitorët e oksidimit mikrozomal janë antioksidantë. Ato gjenden në ushqim dhe prodhohen brenda trupit. Antioksidanti më i njohur është vitamina E. Këto substanca mund të pengojnë oksidimin mikrozomal. Biokimia përshkruan ndërveprimin midis tyre sipas parimit të reagimit. Kjo do të thotë, sa më shumë oksidaza, aq më të forta janë ato të shtypura dhe anasjelltas. Kjo ndihmon në ruajtjen e ekuilibrit midis sistemeve dhe qëndrueshmërisë së mjedisit të brendshëm.
Zinxhiri i transportit elektrik
Sistemi i oksidimit mikrozomal nuk ka përbërës të tretshëm në citoplazmë, kështu që të gjitha enzimat e tij mblidhen në sipërfaqen e retikulit endoplazmatik. Ky sistem përfshin disa proteina që formojnë zinxhirin e elektrotransportit:
- NADP-P450 reduktaza dhe citokrom P450;
- Mbi-citokrom B5 reduktazë dhe citokrom B5;
- steatoril-CoA desaturaza.
Dhuruesi i elektroneve në shumicën dërrmuese të rasteve është NADP (nikotinamid adenine dinukleotidi fosfat). Ai oksidohet nga reduktaza NADP-P450, e cila përmban dy koenzima (FAD dhe FMN), për të pranuar elektrone. Në fund të zinxhirit, FMN oksidohet me P450.
Citokrom P450
Kjo është një enzimë oksidimi mikrozomale, një proteinë që përmban hem. Lidh oksigjenin dhe substratin (si rregull, është një ksenobiotik). Emri i tij lidhet me thithjen e dritës nga një gjatësi vale prej 450 nm. Biologët e kanë gjetur atë në të gjithë organizmat e gjallë. Për momentin, janë përshkruar më shumë se njëmbëdhjetë mijë proteina që janë pjesë e sistemit të citokromit P450. Tek bakteret, kjo substancë shpërndahet në citoplazmë dhe besohet se kjo formë është më e lashta në aspektin evolucionar sesa te njerëzit. Në vendin tonë, citokromi P450 është një proteinë parietale e fiksuar në membranën endoplazmike.
Enzimat e këtij grupi janë të përfshira në metabolizmin e steroideve, biliare dhe acideve yndyrore, fenoleve, neutralizimin e substancave medicinale, helmeve ose barnave.
Vetitë e oksidimit mikrosomal
Proceset mikrosomaleoksidimet kanë një specifikë të gjerë të substratit, dhe kjo, nga ana tjetër, bën të mundur neutralizimin e një sërë substancash. Njëmbëdhjetë mijë proteina të citokromit P450 mund të palosen në më shumë se njëqind e pesëdhjetë izoforma të kësaj enzime. Secila prej tyre ka një numër të madh të nënshtresave. Kjo i mundëson trupit të largojë pothuajse të gjitha substancat e dëmshme që formohen brenda tij ose vijnë nga jashtë. Të prodhuara në mëlçi, enzimat e oksidimit mikrosomal mund të veprojnë si në nivel lokal ashtu edhe në një distancë të konsiderueshme nga ky organ.
Rregullimi i aktivitetit të oksidimit mikrosomal
Oksidimi mikrozomal në mëlçi është i rregulluar në nivelin e ARN-së mesazhere, ose më saktë funksionin e saj - transkriptimin. Të gjitha variantet e citokromit P450, për shembull, regjistrohen në molekulën e ADN-së, dhe në mënyrë që ajo të shfaqet në EPR, është e nevojshme të "rishkruhet" një pjesë e informacionit nga ADN në ARN-në e dërguar. ARNi dërgohet më pas në ribozomet, ku formohen molekulat e proteinave. Numri i këtyre molekulave është i rregulluar nga jashtë dhe varet nga sasia e substancave që duhet të çaktivizohen, si dhe nga prania e aminoacideve të nevojshme.
Deri më sot, janë përshkruar më shumë se dyqind e pesëdhjetë komponime kimike që aktivizojnë oksidimin mikrosomal në trup. Këto përfshijnë barbituratet, karbohidratet aromatike, alkoolet, ketonet dhe hormonet. Pavarësisht nga një shumëllojshmëri e tillë e dukshme, të gjitha këto substanca janë lipofile (të tretshme në yndyrë) dhe për këtë arsye të ndjeshme ndaj citokromit P450.
