2. Митохондриальные монооксигеназные системы

Митохондриальные монооксигеназные системы локализованы на внутренней поверхности внутренней мембране митохондрий и катализируют высокоспецифичные реакции.

Компонентами этих систем могут быть: НАДН₂-зависимые ФАД-содержащее редуктазы,Fe₂S₂-белки (адренодоксин), цитохромы Р₄₅₀,b₅, элонгазы и т.д.

Митохондриальные монооксигеназные системы:

• в коре надпочечников, семенниках, яичниках и плаценте участвуют в синтезе стероидных гормонов из холестерина (гидроксилирование по С₂₂и С₂₀при отщеплении боковой цепи и по положениям 11β и 18);

• в почках участвуют в синтезе 1,25-диоксихолекальциферола (Витамин Д₃) из 25-гидроксихолекальциферола;

• в печени участвуют в синтезе желчных кислот из холестерина;

Диоксигеназные реакции

Диоксигеназыэто ферменты, которыевключают в субстрат оба атома молекулы кислорода:

S+ О₂→SО₂

Таким путем окисляются циклические трудноокисляемые структуры, реакции идут с разрывом цикла. Диоксигеназные реакции протекают на цитоплазматической поверхности гладкого ЭПР.

Гомогентизатдиоксигеназа печени, содержит Fe²⁺, участвует в катаболизме тирозина:

L-триптофандиоксигеназа печени, содержит гем, участвует в катаболизме триптофана:

Пероксидазный и радикальный пути использования кислорода

Кислород - потенциально опасное вещество. Молекулярный О₂является бирадикалом (˙О::О˙), но он стабилен так как, 2 неспаренных е^-внешней орбиты имеют параллельные спины, (подавляют радикальную активность друг друга).

Кислород в составе молекулы Н₂О стабилен, потому что его внешняя электронная орбита укомплектована е^- (Н:О:Н). Химические соединения, в составе которых кислород имеет промежуточную степень окисления, имеют высокую реакционную способность и называютсяактивными формами кислорода (АФК). К активным формам кислорода относятся свободные радикалы кислорода и перекиси.Свободный радикал- свободный атом или частица с неспаренным электроном.

Образование активных форм кислорода

АФК во многих клетках образуются в основном в ферментативныхинеферментативныхреакциях в результате последовательного присоединения е^-к кислороду:

1. О₂+ 1е^-→ О^∙₂супероксидный анион-радикал (˙О::О:).

2. О^∙₂+1е^-→ О^2-₂пероксидный анион (:О::О:), он быстро протонируется с образованием перекиси водорода О^2-₂+ 2Н⁺→ Н₂О₂(Н:О::О:Н)

3. Н₂О₂+ 1е^-→ НО^∙ + ОН^-гидроксильный радикал, ОН^- протонируется с образованием воды ОН^- + Н⁺→ Н₂О

4. ОН^∙ + 1е^-→ Н₂О (Н:О:Н)

Ферментативные реакции образования АФК

Электроны, необходимые для образования АФК могут давать ЦПЭ. Утечка е^- из ЦПЭ на кислород является основным путем образования АФК в большинстве клеток:

1. В цепи окислительного фосфорилирования Q принимая 1 е^- превращается в свободный радикал семихинон НQ^∙, который при реоксигенации ишемических тканей может непосредственно взаимодействовать с кислородом, образуя супероксидный анион-радикал:HQ· + O₂ → Q+ О^∙₂ + H⁺;

2. в монооксигеназных реакциях е^- с цитохрома Р₄₅₀переходит на кислород с образованием супероксидного анион-радикала, который иногда теряется с активного центра.

3. Аэробные дегидрогеназы (ФАД-зависимые оксидазы) переносят е^- и Н⁺с субстрата на кислород с образованием перекиси водорода. Примеры таких оксидаз — оксидазы амино­кислот, супероксид дисмутаза, оксидазы, лока­лизованные в пероксисомах.

Неферментативные реакции образования АФК

Электроны, необходимые для образования АФК могут давать:

1).Металлы переменной валентности. Наличие в клетках Fe²⁺или ионов других пе­реходных металлов катализирует обра­зования АФК. Например, в эритроцитах окисление иона железа гемоглобина спо­собствует образованию супероксидного анион-радикала.

Hb(Fe²⁺) +O₂→MetHb(Fe³⁺) + О^∙₂

H₂O₂ + Fe²⁺ →Fe³⁺ + HO^- + HO· (реакция Фентона)

HOCl + Fe²⁺ → Fe³⁺ + Cl^- + HO· (реакция Осипова)

2). Радикалы.АФК, обмениваясь электроном, легко переходят друг в друга: О^∙₂ + Н₂О₂→ О₂+ НО^∙ + ОН^-

АФК также могут образовываться в организме неферметативно при гомолитическом разрывесвязей под действием ионизирующего излучения. Ионизирующее излучение вызывает например, радиолиз воды с образованием Н₂; Н₂О₂ и свободных радикалов: Н^·, НО^∙, О^·. Это процесс в основном происходит на поверхности тела - в коже (понятие фотостарения).