2. Митохондриальные монооксигеназные системы

Митохондриальные монооксигеназные системы состоят из нескольких компонентов, локализованных 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.

Эти системы находятся в стероидогенных тканях — в коре надпочечников, в семенниках, яичниках и плаценте; они участвуют в биосинтезе стероидных гормонов из холестерола (гид-роксилирование по С₂₂и С₂₀при отщеплении боковой цепи и по положениям 11β и 18).

Ферменты почечной системы катализируют гидроксилирование 25-гидроксихолекальциферола по положениям 1α и 24; в печени происходит гидроксилирование холестерола по положению 26 при биосинтезе желчных кислот.

Пролингидроксилазы включают гидроксильные группы в аминокислотные остатки пролина в молекуле проколлагена. Донором протонов и электронов для нее является витамин С. С оксипролином зрелый коллаген приобретает большую механическую прочность.

Диоксигеназные реакции

Диоксигеназыэто ферменты, которыевключают в субстрат оба атома молекулы кислорода:

А + О₂→ АО₂

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

Например, 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 кислород О₂и кислород в составе молекулы Н₂О стабильные соединения, потому что их внешняя электронная орбита укомплектована электронами. Химические соединения, в составе которых кислород имеет промежуточную степень окисления, имеют высокую реакционную способность и называютсяактивными формами кислорода. К активным формам кислорода относятся свободные радикалы кислорода и перекиси.Свободный радикал- свободный атом или частица с неспаренным электроном.

Образование активных форм кислорода

Активные формы кислорода во многих клетках образуются в основном в результате последовательного одноэлектронного присоединения 4 электронов к 1 молекуле кислорода:

1. О₂+ 1е^-→ О^∙₂супероксидный анион-радикал.

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

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

4. ОН^∙ + 1е^-→ Н₂О

В организме донорами электронов являются:

1). ЦПЭ. Утечка электронов из ЦПЭ на кислород является основным путем образования активных форм кислорода в большинстве клеток:

1. В цепи окислительного фосфорилирования Q принимая 1 электрон 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 электрон с цитохрома Р₄₅₀переходит на кислород с образованием супероксидного анион-радикала, который иногда теряется с активного центра.

3. Аэробные дегидрогназы (ФАД-зависимые оксидазы) переносят электроны и протоны с субстрата на кислород с образованием перекиси водорода. Примеры таких оксидаз — оксидазы амино­кислот, супероксид дисмутаза, оксидазы, лока­лизованные в пероксисомах.

2). Металлы переменной валентности. Наличие в клетках Fe²⁺или ионов других пе­реходных металлов катализирует обра­зования гидроксильных радикалов и других активных форм кислорода. 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)

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

Активные формы кислорода в организме также могут образовываться при гомолитическом разрыве связей 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).