Окисление с участием оксигеназ.
Окисление с участие оксигеназ наиболее активно протекает в ЭПС. В нём участвуют диоксигеназы и монооксигеназы.
Диоксигеназы – окисляют субстрат путем присоединения двух атомов кислорода по схеме: R + O2 → RO2. Примерами могут служить: окисление гомогентизиновой кислоты диоксигеназой гомогентизиновой кислоты, окисление триптофана трипотофанпирролазой с разрывом пиррольного кольца.
Монооксигеназы окисляют субстраты путем присоединение одного атома кислорода. Данный вид окисления активно происходит в ЭПС печени, где на него тратится до 50% поглощаемого кислорода. В микросомальном окислении участвуют дополнительные вещества – косубстраты НАДН2 или витамин С. Микросомальное окисление в основном выполняет антитоксическую функцию (обезвреживаются продукты гниения белков, лекарственные вещества). Путём этого варианта окисления синтезируются некоторые аминокислоты (тир), биогенные амины. Благодаря микросомальному окислению происходит биотрансформация различных ксенобионтов. В них формируется гидроксильная группа, к которой в последующем присоединяются глюкуроновая кислота, Н2SО4, глютатион.
Пероксидазное окисление.
Пероксидазное окисление происходит по схеме:
RН2 + Н2О2 = R + Н2О
Примеры пероксидаз: каталаза, глютатионпероксидаза, йодидпероксидаза (участвует в синтезе тиреоидных гормонов).
Общие пути катаболизма
Катаболизм основных органических веществ протекает в несколько этапов. На первом этапе происходит распад сложных веществ до их составных компонентов: белков – до аминокислот, жиров – до глицерина и жирных кислот, углеводов - до моносахаридов. Эти реакции специфичны и не сопровождается высвобождением энергии.
На втором этапе образующиеся мономеры с помощью специфических реакций превращаются в два общих продукта распада: пировиноградную кислоту и ацетил-КоА. На втором этапе высвобождается четверть энергии, заключённой в исходных органических веществах.
На третьем этапе общие продукты катаболизма: пировиноградная кислота (ПВК) и ацетил- КоА включаются в дальнейшее окисление. На этом этапе высвобождается 2/3 всей энергии.
С хема общих путей катаболизма. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты
Если в процессе катаболизма белков, жиров, углеводов образуется ПВК, для дальнейшего окисления необходим переход её в ацетил КоА. Этот процесс называется окислительным декарбоксилированием пировиноградной кислоты. В нём заключено два вида реакций: окисление и образование СО2 путём разрушения карбоксильной группы. Окислительное декарбоксилирование пирувата осуществляется при участии пируватдегидрогеназного комплекса.
Состав полиферментного пируватдегидрогеназного комплекса
Пируватдегидрогеназный комплекс (ПДК) молекулярной массой 6*106 дальтон, включает в себя три вида ферментов (Е1-Е3) и пять видов коферментов. 2 кофермента НАД и HS-КоА находятся в свободном состоянии и входят в состав комплекса только в момент реакции. Общий вид реакции окислительного декарбоксилирования пирувата:
Ферменты пируватдегидрогеназного комплекса
Е1 – пируватдегидрогеназа (пируватдекарбоксилаза)
Е2 – дигидролипоилацетилтрансфераза (трансацетилаза)
Е3 – дигидролипоилдегидрогеназа
Коферменты пируватдегидрогеназного комплекса
Тиаминдифосфат (ТДФ, ТПФ), содержащий витамин В1, кофактор пируватдегидрогеназы
Липоевая кислота, кофактор трансацетилазы
Кофермент ФАД, содержащий витамин В2, кофактор дегидрогеназы дигидролипоевой кислоты
Кофермент НАД, содержащий витамин РР
Кофермент НS-КоА, содержащий аденин, рибозу, два остатка фосфорной кислоты, пантотеновую кислоту (витамин В3)
Окислительное декарбоксилирование ПВК протекает в несколько стадий, в процессе которых двухуглеродный фрагмент, образующийся из ПВК, переносится на липоевую кислоту, а затем на HS-КоА.
Биологическая роль окислительного декарбоксилирования пирувата заключается в том, что оно является важным этапом катаболизма, позволяющим включаться в цикл Кребса тем веществам, при распаде которых образуется ПВК. Образовавшаяся молекула НАДН2 окисляется в длинной дыхательной цепи с образованием 3-х молекул АТФ. Окислительное декарбоксилирование пирувата протекает внутри митохондрий.
Регуляция пируватдегидрогеназного комплекса осуществляется путём фосфолирирования, дефосфолирирования пируватдегидрогеназы
Активаторами ПДК служат АДФ и НАД окисленный. Ингибиторами этого комплекса являются АТФ и НАДН2..
В состав ПДК входит пять витаминов.