Vai trò của quá trình oxy hóa ở microsome đối với sự sống của sinh vật là rất khó để đánh giá quá cao hoặc xem nhẹ. Sự bất hoạt của xenobiotics (các chất độc hại), sự phân hủy và hình thành các hormone tuyến thượng thận, tham gia vào quá trình chuyển hóa protein và lưu giữ thông tin di truyền chỉ là một phần nhỏ trong số các vấn đề đã biết được giải quyết do quá trình oxy hóa microsom. Đây là một quá trình tự trị trong cơ thể, bắt đầu sau khi chất kích hoạt đi vào và kết thúc bằng việc đào thải nó.
Định nghĩa
Quá trình oxy hóa tế bào vi mô là một chuỗi các phản ứng trong giai đoạn đầu tiên của quá trình chuyển hóa xenobiotic. Bản chất của quá trình này là quá trình hydroxyl hóa các chất sử dụng nguyên tử oxy và tạo thành nước. Do đó, cấu trúc của chất ban đầu thay đổi, và các đặc tính của nó đều có thể bị triệt tiêu và tăng cường.
Quá trình oxy hóa tế bào vi mô cho phép bạn tiến hành phản ứng cộng hợp. Đây là giai đoạn thứ hai của quá trình chuyển hóa xenobiotics, ở giai đoạn cuối mà các phân tử được tạo ra bên trong cơ thể sẽ tham gia vào nhóm chức năng đã có sẵn. Đôi khi các chất trung gian được hình thành gây tổn thương tế bào gan, hoại tử và thoái hóa tế bào mô.
Ôxy hóa kiểu oxy hóa
Các phản ứng oxy hóa ở vi thể xảy ra bên ngoài ty thể, vì vậy chúng tiêu thụ khoảng 10% tổng lượng oxy đi vào cơ thể. Các enzym chính trong quá trình này là các oxidaza. Cấu trúc của chúng chứa các nguyên tử của kim loại có hóa trị thay đổi, chẳng hạn như sắt, molypden, đồng và những nguyên tử khác, có nghĩa là chúng có thể nhận electron. Trong tế bào, các oxydaza nằm trong các túi đặc biệt (peroxisome) nằm trên màng ngoài của ti thể và trong ER (lưới nội chất hạt). Chất nền, rơi trên peroxisome, làm mất các phân tử hydro, các phân tử này gắn vào phân tử nước và tạo thành peroxide.
Chỉ có năm chất oxy hóa:
- monoaminooxygenase (MAO) - giúp oxy hóa adrenaline và các amin sinh học khác được sản xuất trong tuyến thượng thận;
- diaminooxygenase (DAO) - tham gia vào quá trình oxy hóa histamine (chất trung gian gây viêm và dị ứng), polyamine và diamine;
- oxidase của axit amin L (nghĩa là các phân tử thuận tay trái);
- oxidase của axit amin D (phân tử quay phải);
- xanthine oxidase - oxy hóa adenin và guanin (bazơ nitơ có trong phân tử DNA).
Ý nghĩa của quá trình oxy hóa microsomal bằng loại oxidase là loại bỏ xenobiotics và bất hoạt các chất có hoạt tính sinh học. Sự hình thành peroxide, có tác dụng diệt khuẩn và làm sạch cơ học tại vị trí bị thương, là một tác dụng phụ chiếm một vị trí quan trọng trong số các tác dụng khác.
Oxygenase loại oxy hóa
Các phản ứng kiểuOxygenase trong tế bào cũng xảy ra trên lưới nội chất hạt và trên vỏ ngoài của ti thể. Điều này đòi hỏi các enzyme cụ thể - oxygenase, huy động một phân tử oxy từ chất nền và đưa nó vào chất bị oxy hóa. Nếu một nguyên tử oxy được đưa vào, thì enzyme được gọi là monooxygenase hoặc hydroxylase. Trong trường hợp đưa vào cơ thể hai nguyên tử (nghĩa là toàn bộ phân tử oxy), enzyme được gọi là dioxygenase.
Phản ứng oxy hóa kiểu oxygenase là một phần của phức hợp đa enzyme ba thành phần, có liên quan đến việc chuyển electron và proton từ chất nền, sau đó là quá trình hoạt hóa oxy. Toàn bộ quá trình này diễn ra với sự tham gia của cytochrome P450, sẽ được thảo luận chi tiết hơn ở phần sau.
Ví dụ về phản ứng loại oxygenase
Như đã đề cập ở trên, monooxygenase chỉ sử dụng một trong hai nguyên tử oxy có sẵn để oxy hóa. Lần thứ hai chúng gắn vào hai phân tử hydro và tạo thành nước. Một ví dụ về phản ứng như vậy là sự hình thành collagen. Trong trường hợp này, vitamin C hoạt động như một chất cho oxy. Proline hydroxylase lấy một phân tử oxy từ nó và đưa nó cho proline, đến lượt nó, được bao gồm trong phân tử procollagen. Quá trình này mang lại sức mạnh và độ đàn hồi cho các mô liên kết. Khi cơ thể bị thiếu vitamin C, bệnh gút sẽ phát triển. Nó được biểu hiện bằng sự suy yếu của các mô liên kết, chảy máu, bầm tím, rụng răng, tức là chất lượng collagen trong cơ thể trở nênbên dưới.
Một ví dụ khác là hydroxylase, giúp chuyển đổi các phân tử cholesterol. Đây là một trong những giai đoạn hình thành hormone steroid, bao gồm cả hormone sinh dục.
Hydroxylase cụ thể thấp
Đây là những hydrolase cần thiết để oxy hóa các chất lạ như xenobiotics. Ý nghĩa của các phản ứng là làm cho các chất đó dễ bài tiết hơn, dễ hòa tan hơn. Quá trình này được gọi là giải độc và diễn ra chủ yếu ở gan.
Do bao gồm toàn bộ phân tử oxy trong xenobiotics, chu trình phản ứng bị phá vỡ và một chất phức tạp bị phá vỡ thành nhiều quá trình trao đổi chất đơn giản và dễ tiếp cận hơn.
Các loài oxy phản ứng
Oxy là một chất tiềm ẩn nguy hiểm, vì trên thực tế, quá trình oxy hóa là một quá trình đốt cháy. Là một phân tử O2hoặc nước, nó ổn định và trơ về mặt hóa học vì các mức điện của nó là đầy đủ và không có electron mới nào có thể gắn vào. Nhưng các hợp chất trong đó oxy không có một cặp electron nào có khả năng phản ứng cao. Do đó, chúng được gọi là hoạt động.
Các hợp chất oxy như vậy:
- Trong các phản ứng monoxit, superoxide được tạo thành, được tách ra từ cytochrome P450.
- Trong phản ứng oxidase, sự hình thành anion peroxide (hydrogen peroxide) xảy ra.
- Trong quá trình tái tạo oxy cho các mô đã trải qua thiếu máu cục bộ.
Chất oxy hóa mạnh nhất là gốc hydroxyl, nótồn tại ở dạng tự do chỉ trong một phần triệu giây, nhưng trong thời gian này nhiều phản ứng oxy hóa có thời gian để trải qua. Điểm đặc biệt của nó là gốc hydroxyl chỉ tác động lên các chất tại nơi nó được hình thành, vì nó không thể xâm nhập vào các mô.
Superoxidanion và hydrogen peroxide
Những chất này không chỉ hoạt động tại vị trí hình thành mà còn hoạt động ở một khoảng cách nào đó với chúng, vì chúng có thể xuyên qua màng tế bào.
Nhómhydroxyt gây oxy hóa dư lượng axit amin: histidine, cysteine và tryptophan. Điều này dẫn đến bất hoạt hệ thống enzym, cũng như làm gián đoạn các protein vận chuyển. Ngoài ra, quá trình oxy hóa axit amin ở microsome dẫn đến phá hủy cấu trúc của các cơ sở nitơ nucleic và kết quả là bộ máy di truyền của tế bào bị ảnh hưởng. Các axit béo tạo nên lớp bilipid của màng tế bào cũng bị oxy hóa. Điều này ảnh hưởng đến tính thẩm thấu của chúng, hoạt động của bơm chất điện phân màng và vị trí của các thụ thể.
Ức chế oxy hóa tế bào vi mô là chất chống oxy hóa. Chúng được tìm thấy trong thực phẩm và được sản xuất trong cơ thể. Chất chống oxy hóa được biết đến nhiều nhất là vitamin E. Những chất này có thể ức chế quá trình oxy hóa ở microsome. Hóa sinh mô tả sự tương tác giữa chúng theo nguyên tắc phản hồi. Tức là, càng nhiều oxy hóa, chúng càng bị triệt tiêu mạnh và ngược lại. Điều này giúp duy trì sự cân bằng giữa các hệ thống và sự ổn định của môi trường bên trong.
Chuỗi vận tải điện
Hệ thống oxy hóa ở tế bào chất không có thành phần hòa tan trong tế bào chất, vì vậy tất cả các enzym của nó được thu thập trên bề mặt của lưới nội chất. Hệ thống này bao gồm một số protein tạo thành chuỗi vận chuyển điện:
- NADP-P450 reductase và cytochrome P450;
- OVER-cytochrome B5 reductase và cytochrome B5;
- steatoryl-CoA desaturase.
Chất cho điện tử trong phần lớn các trường hợp là NADP (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate). Nó bị oxy hóa bởi NADP-P450 reductase, có chứa hai coenzyme (FAD và FMN), để nhận điện tử. Ở cuối chuỗi, FMN bị oxy hóa với P450.
Cytochrome P450
Đây là một loại enzyme oxy hóa microomal, một loại protein chứa heme. Liên kết oxy và chất nền (theo quy luật, nó là một xenobiotic). Tên của nó gắn liền với sự hấp thụ ánh sáng từ bước sóng 450 nm. Các nhà sinh vật học đã tìm thấy nó trong tất cả các sinh vật sống. Hiện tại, hơn mười một nghìn protein là một phần của hệ thống cytochrome P450 đã được mô tả. Ở vi khuẩn, chất này được hòa tan trong tế bào chất, và người ta tin rằng dạng này là dạng tiến hóa cổ xưa nhất so với ở người. Ở nước ta, cytochrome P450 là một protein thành được cố định trên màng nội chất.
Enzyme thuộc nhóm này tham gia vào quá trình chuyển hóa steroid, mật và axit béo, phenol, trung hòa dược chất, chất độc hoặc ma túy.
Tính chất của quá trình oxy hóa microomal
Quy trình của microomalquá trình oxy hóa có đặc tính cơ chất rộng, và do đó, điều này làm cho nó có thể trung hòa nhiều loại chất. Mười một nghìn protein cytochrome P450 có thể được gấp lại thành hơn một trăm năm mươi dạng đồng phân của enzym này. Mỗi người trong số họ có một số lượng lớn chất nền. Điều này giúp cơ thể loại bỏ hầu hết các chất độc hại được hình thành bên trong nó hoặc từ bên ngoài. Được tạo ra trong gan, các enzym oxy hóa microsome có thể hoạt động tại chỗ và ở một khoảng cách đáng kể từ cơ quan này.
Quy định hoạt động oxy hóa ở microsome
Quá trình oxy hóa tế bào vi mô trong gan được điều chỉnh ở cấp độ RNA thông tin, hay đúng hơn là chức năng của nó - phiên mã. Ví dụ, tất cả các biến thể của cytochrome P450 đều được ghi lại trên phân tử DNA, và để nó xuất hiện trên EPR, cần phải "viết lại" một phần thông tin từ DNA thành RNA thông tin. Sau đó mRNA được gửi đến ribosome, nơi các phân tử protein được hình thành. Số lượng các phân tử này được điều chỉnh bên ngoài và phụ thuộc vào lượng chất cần được khử hoạt tính, cũng như sự hiện diện của các axit amin cần thiết.
Cho đến nay, hơn hai trăm năm mươi hợp chất hóa học đã được mô tả có tác dụng kích hoạt quá trình oxy hóa microomal trong cơ thể. Chúng bao gồm barbiturat, cacbohydrat thơm, rượu, xeton và kích thích tố. Mặc dù có sự đa dạng rõ ràng như vậy, tất cả những chất này đều là chất ưa béo (tan trong chất béo), và do đó dễ bị nhiễm cytochrome P450.
