2. Ферментативный путь образования афк.

Образование АФК катализируют ферменты, относящиеся к подклассу оксидазы.

1. Ксантиноксидаза (КО) – главный фермент катаболизма пуриновых оснований. Использует в качестве акцептора электронов молекулярный кислород. В активном центре фермента содержатся ионы Mo и Fe³⁺. Активность фермента наиболее высока в кишечнике и печени. В физиологических условиях КО находится преимущественно в ксантиндегидрогеназной форме (использует в качестве акцептора электронов НАД⁺), но при закислении среды может переходить в ксандиноксидазную форму путём частичного протеолиза.

О

патологические условия ║ физиологические условия

(гипоксия) HN N

N NH гипоксантин

Н₂О, О₂ НАД⁺, Н₂О

КО ē КД

Н₂О₂ Н⁺ НО₂^- ē НО₂^• Н⁺ О₂^• НАДН+Н⁺

ОН

HN N

OH ксантин

N NH

Н₂О, О₂ НАД⁺, Н₂О

КО КД

Н₂О₂ НАДН+Н⁺

ОН

HN N

мочевая кислота

HO N NH OH

частичный протеолиз

КД при закислении рН КО

в присутствии Са²⁺-зависимых протеиназ

2. L-оксидаза аминокислот – осуществляет прямое окислительное дезаминирование аминокислот. Фермент содержится в почках и печени. Реакция осуществляется в две стадии: на первой стадии происходит дегидрирование аминокислоты с образованием иминокислоты, на второй стадии происходит спонтанный гидролиз иминокислоты с выделением свободного аммиака и кетокислоты. Кофактором фермента является ФМН. Этот процесс малоактивен, так как оптимум рН для фермента равен 10.

L-оксидаза +H₂O

R – C- H – COOH R – C – COOH R – C – COOH

I ║ ║

N-H ФМН ФМНН₂ NH NH₃ O

I иминокислота кетокислота

Н Н₂О₂ О₂

АФК

3. Моноаминооксидаза (МАО) – катализирует процесс окислительного дезаминирования аминов с образованием альдегидов и выделением аммиака. Кофактором фермента является ФАД.

+H₂O, E-MAO

R-CH₂-NH₂ R-C=O

H

ФАД⁺ ФАДН₂ NH₃ (анаэробная стадия)

Н₂О₂ О₂

4. Миелопероксидаза (МПО) – внутриклеточный фермент фагоцитирующих клеток. Катализирует образование гипогалоидов (активных форм галогенов).Вследствие того, что гипогалоиды содержат в своей структуре атом кислорода, их причисляют к АФК.

МПО хлорноватистая (гипохлорная) к-та

Н₂О₂ + Cl^- + H⁺ HOCl + H₂O

OCl^- H⁺

гипохлорид-ион вызывает хлорирование

аминогрупп и иминогрупп

5. НАДФ-оксидаза фагоцитирующих клеток.

ПФП

ē, О₂¹

НАДФН₂ О₂^• + 2Н⁺ → Н₂О₂ → НО^•

НАДФ-оксидаза активируется при высоких концентрациях О₂¹

НАДФ⁺

6. Митохондриальные оксидазы. К ним относятся НАДН-оксидаза и убихинон – компонент сукцинатоксидазного участка цепи транспорта электронов. В физиологических условиях около 5% кислорода в дыхательной цепи преобразуется в АФК (супероксидный анион-радикал).

CoQH₂ + O₂ → CoQH^• + H⁺ + О₂^•

CoQH^• + O₂ → CoQ + H⁺ + О₂^•

7. Микросомальная монооксигеназа. Катализирует реакцию гидроксилирования в процессе детоксикации ксенобиотиков в печени. 75% кислорода, поглощаемого печенью преобразуется в супероксидный анион-радикал.

Е-цит Р-450

Е-цит Р-450

+ ē

-SH -SH

Fe²⁺ - O₂ Fe²⁺ - O₂^•

активный тройной комплекс

Этапы ПОЛ

1. Инициация цепи.

Свободные радикалы жирных кислот (ЖК) образуются при отрыве гидроксильным радикалом (НО˙) атома водорода от α-углеродного атома (атом углерода, находящийся рядом с двойной связью) (см. стр. 13). Связь между атомом водорода и α-углеродным атомом ослаблена вследствие смещения электронной плотности в сторону двойной связи, что делает эту связь удобным местом для атаки с наименьшей затратой энергии. Олеиновая, линолевая, линоленовая и арахидоновая кислоты содержат соответственно 2,3,4,5 α-углеродных атомов.

Схема процесса:

СН₃ – (СН₂)₃ – *СН₂ - СН=СН – *СН₂ – СН=СН – *СН₂ – (СН₂)₆ – СООН

линолевая кислота (18 : 2)

H H H H H H

I I I I I ı

R – C* - C = C – C - R – C – C = C – C –

I I I H₂O I I ı

H H H H H

ацильный радикал жирной кислоты (R^•)

HO^•

В итоге появляется ацильный радикал жирной кислоты (R˙) с не спаренной валентностью, которая делокализуется и принадлежит как бы всей системе в целом. Такая система не устойчива и легко окисляется молекулярным кислородом с образованием перекисного радикала жирной кислоты:

R˙ + O₂ ROO˙ (перекисный радикал жирной кислоты)

2. Развитие цепи.

Перекисный радикал жирной кислоты действует подобно НО˙ и атакует новую интактную ЖК:

RO₂^• + ′RH→ ROOH + ′R^• (ацильная форма новой жирной кислоты)

гидроперекись жирной кислоты

′R^• + O₂ → ′RO₂^•

легко окисляется

Продуктом реакции является гидроперекись ЖК (диеновые коньюгаты или первичный продукт ПОЛ). Реакцией, лимитирующей скорость процесса, является реакция взаимодействия перекисного радикала ЖК с новой окисляющейся молекулой – реакция продолжения цепи. В результате такого взаимодействия свободно-радикальные формы постоянно возобновляются и, в принципе, процесс мог бы идти безостановочно до полного исчерпания субстратов окисления, однако длина цепи не превышает 10 звеньев вследствие рекомбинации свободных радикалов и обрыва цепи.

3. Обрыв цепи (рекомбинация свободных радикалов).

Радикалы взаимодействуют друг с другом в различных комбинациях:

1. R˙ + R˙ R — R (димер нерадикальной природы)

2. R˙ + RОО˙ RООR (перекисный продукт нерадикальной природы)

3. RОО˙ + RОО˙ RООR + О₂ + hη (Энергия, выделяющаяся в виде кванта света - хемилюминесценция. Регистрируется с помощью специальных приборов – хемилюминометров).

Рекомбинация свободных радикалов приводит к обрыву цепи, однако ПОЛ не прекращается.

4. Разветвление цепи.

Перекисный продукт неустойчив и легко распадается в присутствие ионов Fe²⁺ Fe²⁺

RO OH + ē RO^• + HO^- (гидроксильный анион)

гидроперекись окисный радикал, способен вести новые цепи

жирной к-ты

RO^• + *RН ROН + *R^•

оксикислота, конечный продукт

*R^• + О₂ *RO₂^• (перекисный радикал жирной кислоты)

Процесс идёт безостановочно.

Суммарная схема процесса ПОЛ:

O₂ RH O₂

HO^•

RH R^• RO₂^• ROOH + ′R^• ′RO₂ … RO₂ ROOR

H₂O III этап

I этап II этап

RO^•+ OH^-

′RH ROH

O₂ ′′R^•

′′′RH RO₂^•

ROOR