Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_1 (1123306), страница 42
Текст из файла (страница 42)
рис. 13.3). В. Цитохромы. За исключением рассмотренной выше цитохромоксидазы, цитохромы классифицируются как анаэробные дегидрогеназы. Их идентификация и изучение облегчаются тем обстоятель- ством, что в восстановленном состоянии они имеют характерные полосы в спектре поглощения, которые исчезают при окислении. В дыхательной цепи они служат переносчиками электронов от флавопротеннов к цитохромоксндазе. Цитохромы являются железо- содержащими гемопротеинами, у которых атом железа переходит из состояния Веге в Гезе и обратно в процессе окисления и восстановления. В состав дыхательной цепи входят цитохромы Ь, с„с, а и а„ (цитохромоксидаза).
Из них растворимым является только цитохром с. Помимо дыхательной цепи цитохромы имеются в эндоплазматическом ретикулуме (цитохромы Р-450 и Ь,), в растительных клетках, бактериях и дрожжах. Гидроцероксиднзы А. Пероксидаза. Первоначально пероксидазы считались растительными ферментами, позднее они были обнаружены также в молоке„лейкоцитах, тромбоцитах, а также в тканях, в которых происходит метаболизм эйкозаноидов (см.
с. 333). Простетической группой является протогем, который в отличие от гемовых групп большинства 'гемопротеинов весьма слабо связан с апоферментом. В реакции, катализируемой пероксидазой, перекись водорода восстанавливается за счет соединений, выступающих в качестве доноров электронов, таких, как аскорбат, хиноны или цитохром с. Реакция, катализируемая пероксндазой, имеет сложный характер; суммарная реакция выглядит следующим образом: НзОз+ АНз — ~ "2НзО+ А Глави 12 124 кислорода: Оксигеннзы А'Н, А' % Ноя О~ В эритроцитах глутатиоинероксндаза, содержащая в качестве простетической группы селен, катализирует разложение Н,О, и гидроперекисей липидов восстановленным глугатионом и таким образом защищает липиды мембран и гемоглобин от окисления перекисями.
В. Каталаза. Это — гемопротеин, содержащий четыре гемовые группы. Наряду с пероксндазной активностью каталаза способна использовать одну молекулу Н,О, в качестве донора электронов, а другую — как окислитель, т.е. акцептар электронов. 1п что в большинстве случаев каталаза разлагает пероксид водорода 2Н~Оз "~~ 2НзО + О~ Каталаза имеется в крови, костном мозге, мембранах слизистых оболочек, почках и печени. Ее функцией считается разложение перекиси водорода, образующейся при действии аэробных дегидрогеназ. Ва многих тканях, включая и печень, обнаружены микротельца, перокснсомы, которые богаты аэробными дегидрогеназами и каталазой. По-видимому, биологически выгодно группировать в одном месте как ферменты, приводящие к образованию Н,О„, так и ферменты, разлагающие ее (рис.
12.11). К ферментам, обеспечивающим образование Н,О,. помимо пераксисомных ферментов относятся также митохондриальные и микрасомные системы транспорта электронов. Оксигеназы не относятся к ферментам, катализируюшим реакции, снабжающие клетку энергией; они участвуют в синтезе и деградации многих типов метаболитов. Ферменты этой группы катализируют включение кислорода в молекулу субстрата. Она происходит в две стадии: 1) кислород связывается с активным центром фермента; 2) происходит реакция, в результате которой связанный кислород восстанавливается или переносится на субстрат. Оксигеназы подразделяются на две подгруппы. А.
Диокснгеназы (кислород-траисферазы, истинные оксигеиазы). Эти ферменты катализнруют включение в молекулу субстрата обоих атомов молекулы А+ Оз - АО~. Примером служат железосодержашие ферменты гомогентизатдиоксигеназа и 3-гвдроксиантранилят-диоксигеназа из супернатантной фракции гомагената печени, а также гемсодержашие ферменты, в частности 1 тринтофандноксигеназа (трнптофанпирролаза) из печени. Б.
Моноокснгеназы (оксидазы со смешанной функцией, пщроксилазы). Эти ферменты катализируют включение в субстрат только одного из атомов молекулы кислорода. Другой атом кислорода восстанавливается до воды; для этой цели необходим дополнительный донор электронов (касубстрат): А — Н+ Оз+ ХН~ - А — ОН+ НзО+ Х Микросомиые цитохром Р-456-содержащие моно- оксигеиазиые системы К этой группе относятся ферменты, участвующие в метаболизме многих лекарственных веществ путем их гидроксилирования. Они находятся в микросомах печени вместе с цитохромом Р-450 и цитахромом Ь,. Восстанови телями этих цитахромов являются ХАВН и ХАЕН (рис.
12.12)„пнтохромы окисляются субсгратами в результатесерии ферментативных реакций, составляющих так называемый гидраксилазный цикл (рис. 12.1Э): Лек — Н + Оз+ 2Ге~+ + 2Н (Р-450) -+Лек — ОН+ НдО+ 2Ге ' (Р-450) (Лек — лекарственное вещество). К лекарственным веществам, метаболизм которых идет при участии рассматриваемых систем, относятся бензпирен, аминопирин, анилин, морфин и бензафетамин Многие лекарственные вещества, например фенобарбитал, способны индуцировать синтез микросомных ферментов и цитохрома Р-450.
Митохондриальиые цитох ром Р-450-содержа- щие монооксигеназиые системы Эти системы находятся в стероидогенных тканях — в коре надпочечников, в семенниках, яичниках и плаценте; они участвуют в биосинтезе стероидных гормонов из холестерола (гндроксилнрование по С~ и С„при отщепленин боковой цепи и по положениям 1 Ц3 н 18). Ферменты почечной системы катализируют гидроксилирование 25-гидро ксихолекальцнферола по Биологичегкое окисление 125 оч- МАОН ФлавопРотеинр — ч~Ц"т 5 Стеарил-СоА-дасатурааа Амннекемееее н т. и.
м — — мпеаапеетенна I й ДОРН-ав.Флаволротеин1 — 4~ Цнт Р-450 — ая Гнщрокснлнрованив Перекнснва аиисленнв лнпнаав Гам-окснгеназа Рис. 12Л2. Цепь транспорта электронов в микросомах. Цианид (С1Ч ) ннгибируст стадию, указанную на рисунке. Метаболизм супероксид-радикала Кислород является потенциально токсичным веществом. До недавнего времени его токсичность связывали с образованием Н,О,. Однако в последнее Субстрат А Н вЂ” Епх — Н+Оз+Н . Епх — Нз+ Оз Р-450-А- Н 1 р 2+ 02 О 460-А-Н ге2+-О 2 А ОН Рис. 12.13. Цитохром Р450-гидроксилазнмй цикл в микросомах. Приведенная система типична для гидроксилаз стероидов в коре надпочечников.
Микросомная цитохром Р-450-гидроксилаза печени не нуждается в присутствии железо- серного белка Ре,Б . Окись углерода (СО) ингибирует указанную на рисунке стадию. положениям 1а и 24; в печени происходит гидроксилирование холестерола по положению 2б при биосинтезе желчных кислот. В коре надпочечников содержание митохондриального цитохрома Р-450 в шесть раз выше, чем содержание цитохромов дыхательной цепи. Монооксигеназная система состоит из трех компонентов, локализованных во внутренней митохондриальной мембране на границе с матриксом: ИАВР-специфичного РА?Э-содержащего флавопротеина, ГезБ2-белка (адренодоксина) и цитохрома Р-450 (рис.
12.14). время, принимая во внимание, во-первых, то обстоятельство, что кислород в тканях легко восстанавливается в супероксндный анион-радикал (О ), н; вовторых, наличие у азробных организмов суверокснддисмутазы (ее нет у облигатных анаэробов), было выдвинуто предположение о том, что токсичность кислорода обусловлена его превращением в супероксид.
Однако прямых данных о токсичности супероксщ~-радикала пока не получено. Супероксид образуется в ходе однозлектронного окисления молекулярным кислородом восстановленного флавина, например флавина в составе ксантиндегндрогеназы. Он образуется также при одноэлектронном окислении молекулярным кислородом восстановленного компонента дыхательной цепи: 126 Глава !2 внутренняя сндружн мнтохондридльндя внутри мвмв рН а — Иаоцитрст Гндрокспстсрсмд Рнс. 12 14.
Митохондриальная цнтохром Р-450-моноокснгеназная снстема. Ре,Я,— железо-серный белок (алренолокснн). Г!оскольяу ХЛ13Р(Н) не может проникать в мнтохондрнальную мембрану, нсточннкамн восстановнтельных эквивалентов являются такие субсграты, как малят н нзоннграт, для которых внутри мнтохонлрнй нме ются специфические ХАОР-зявнснмые дегндрогеназы. Супероксид может восстанавливать окисленный цитохром г: От+ Цито(Гез') — — ~ Оз + Цитс(Гез'). Он удаляется также специфическим ферментом— супероксиддисмутазой: Суссроксидднсм у $ дзс О,~-О,+2Н' НО,~-О, В этой реакции супероксид выступает одновременно как окислитель и как восстановнтель. Химическое действие суперокснда в тканях усиливается в результате инициирования цепной реакции образования свободных радикалов. Было высказано предположение, что О';, связанный с цнтохромом Р-450, является интермедиатом при активации кислорода в процессе реакций гндроксилирования (рнс.
12.13). Функцией супероксилднсмутазы является, по- видимому, защита аэробных организмов от повреждающего действия супероксида. Фермент обнаруживается в нескольких внутрнклеточных компартментах. Цитозольный фермент состоит из двух сходных субъединиц, содержащих по одному иону Сн' и Уп"; митохондриальный фермент, так же как и фермент, обнаруженный у бактерий, содержит ион Мпг'. Это обстоятельство служит еще одним свидетельством в пользу гипотезы о происхождении митохондрий из прокариот, вступивших в симбиоз с протоэукариотами. Дисмутаза присутствует во всех основных тканях аэробов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
