Биологическое окисление

заболевания, называемого пеллагрой.

Никотиновая кислота известна давно, однако только в 1937 году она была

выделена К. Эльвегеймом из экстракта печени и было показано, что введение

никотиновой кислоты (или ее амида - никотинамида) или препаратов печени

предохраняет от развития или излечивает от пеллагры.

Никотиновая кислота представляет собой соединение пиридинового ряда,

содержащее карбоксильную группу (никотинамид отличается наличием амидной

группы).

Витамин РР мало растворим в воде (порядка 1%), но хорошо растворим в

водных растворах щелочей. Никотиновая кислота кристаллизуется в виде белых

игл.

Наиболее характерными признаками пеллагры (от итал. pelle agra

-шершавая кожа), являются поражения кожи (дерматиты), желудочно-кишечного

тракта (диарея) и нарушения нервной деятельности (деменция).

Дерматиты чаще всего симметричны и поражают те участки кожи, которые

подвержены влиянию прямых солнечных лучей: тыльную поверхность кистей рук,

шею, лицо; кожа становится красной, затем коричневой и шершавой. Поражения

кишечника выражаются в развитии анарексии, тошноты и болей в области

живота, поноса. Диарея приводит к обезвоживанию организма. Слизистая

оболочка толстого кишечника сначала воспаляется, затем изъязвляется.

Специфичными для пеллагры являются стоматиты, гингивиты, поражения языка со

вздутием и трещинами. Поражения мозга выражаются в головных болях,

головокружениях, повышенной раздражимости, депрессии и других симптомах,

включая психозы, психоневрозы, галлюцинации и другие. Симптомы пеллагры

особенно резко выражены у больных с недостаточным белковым питанием.

Установлено, что это объясняется недостатком триптофана, который является

предшественником никотинамида, частично синтезируемого в тканях человека и

животных, а также недостатком ряда других витаминов.

Витамин РР играет роль кофермента в НАД-зависимых дегидрогеназах

(участниках тканевого дыхания), метаболизме углеводов и аминокислот, НАДФ-

зависимых ферментах (пентозного шунта и синтеза липидов), НМН-зависимых

энзимах (алкогольдегидрогеназа и маликфермент). Не менее важна роль его,

как субстрата поли-АДФ-рибозилирования. Данный процесс участвует в сшивке

хромосомных разрывов и в работе репаразной системы, а также имеет (при

нехватке НАД) ключевое значение в механизме некробиоза и апоптоза клеток,

особенно – высокоаэробных.[6,2000]

Показано, что ряд дегидрогеназ используют только НАД или НАДФ, другие

могут катализировать окислительно-восстановительные реакции в присутствии

любого из них. В процессе биологического окисления НАД и НАДФ выполняют

роль промежуточных переносчиков электронов и протонов между окисляемым

субстратом и флавиновыми ферментами.

Основными источниками никотиновой кислоты и ее амида являются рис,

хлеб, картофель, мясо, печень, почки, морковь и другие продукты.[18,1989]

Микросомальное окисление.

Монооксигеназные реакции.

Живые организмы содержат группу многочисленных и разнообразных

ферментов, получивших название монооксигеназ. В типичном случае один атом

кислородной молекулы обнаруживается в новой гидроксидной группе субстрата,

другой – восстанавливается до воды в процессе реакции. В соответствии с

этим реакция должна протекать при участии фермента, субстрата, кислородаи

какого-либо восстанавливающего агента.

Допамин-(-монооксигеназа, присутствующая в мозге и в хромаффинной

ткани, катализирует гидроксилирование 3,4-диоксифенилэтиламина до

норадреналина.

Фенолмонооксигеназы имеются у бактерий, растений, насекомых, а также в

печени и коже млекопитающих. Полимеризация о-хинона, образовавшегося в

результате цепочки реакции, катализируемых этими ферментами, лежит в основе

образования меланина.[7,2000]

Диоксигеназные реакции.

Ферменты, катализирующие реакции, в которых оба атома молекулярного

кислорода встраиваются в продукты реакции, называются диоксигеназами.

Известные в настоящее время ферменты этой группы могут содержать в качестве

активной группы гем или негемовое железо, а для действия некоторых

необходим (-кетоглутарат.

Железо-(-кетоглутаратдиоксигеназы – железозависимые ферменты,

катализирующие гидроксилирование субстрата в ходе процесса, в котором (-

кетоглутарат подвергается окислительному декарбоксилированию до сукцината:

М + О2 + (-кетоглутарат[pic] М-ОН + сукцинат + СО2 [5,2000]

Цитохромы – ферменты редокс-цепи.

Дальнейший перенос электронов от КоQН2 на О2 осуществляет система

цитохромов. Данная система состоит из ряда гемсодержащих белков

(гемпротеинов), открытых в 1886 году К. Мак-Мунном. Все они имеют

простетическую геминовую группу, близкую к гему гемоглобина. Цитохромы

отличаются друг от друга не только простетической группой, но и белковыми

компонентами. Все цитохромы, особенно в восстановленной форме, имеют

характерные спектры поглощения, величины окислительно-восстановительных

потенциалов также неодинаковы.

В имеющем широкое распространение механизме гидроксилирования путем

введения одного атома кислорода функциональный атом железа находится в

гемовой группе цитохрома – цитохрома Р450. Эти цитохромы обнаруживаются в

мембранах печеночной ЭПС, в митохондриях коры надпочечников, в почечной

щеточной кайме и в плазматических мембранах различных бактерий.

Катализируемая реакция такая же, как у всех других монооксигеназ.

МН + О2 + 2е + 2Н+ (МОН + Н2О

Цитохромы Р450 из печени относятся к числу индуцируемых ферментов; это

означает, что количество присутствующего фермента может увеличиваться в 25

раз при введении одного из многочисленных чужеродных соединений, например

фенобарбитала или метилхолантрена. Цитохромы обезвреживают ксенобиотики, а

также лимитируют время, в течение которого могут сохранять свою активность

некоторые наркотики. Лечение некоторых форм острой интоксикации может быть

облегчено введением индуктора, который в этом случае вообще безвреден.

Цитохромы Р450 коры надпочечников находятся в митохондриальной

мембране, где два отдельных фермента катализируют соответственно

расщепление боковых цепей холестерина до прегненолона и реакции

гидроксилирования различных стероидов.[2,1994]

Цитохром Р450 катализирует образование гидроксильных групп при синтезе

желчных кислот, стероидных гормонов, при катаболизме ряда веществ и обмене

чужеродных соединений.

Первая, обнаруженная в микросомах электронпереносящая система – это

система восстановления цитохрома b5 за счет NADH; цитохром b5

восстанавливается NADH-цитохром b5-редуктазой, содержащей на молекуле один

FAD, который совершает циклические переходы между полностью восстановленной

и окисленной формами. Цитохром b5 прочно связан с ЭПС своей обширной

гидрофобной областью. Хотя наружная поверхность области цитохрома, где

находится гем, гидрофильна, она лежит в глубокой гидрофобной щели, причем

карбоксильные группы пропионовой кислоты ориентированы наружу.

Восстановленный цитохром b5 медленно самоокисляется с образованием

супероксидного аниона. Этот механизм может быть основным генератором

супероксида в клетках печени.[11,1989]

Пероксидазный путь использования кислорода.

Молекулярный кислород является парамагнитным, потому что он содержит

два неспаренных электрона с параллельно ориентированными спинами. Эти

электроны находятся на разных орбиталях , поскольку два электрона не могут

занимать одну и ту же орбиталь, если только их спины не противоположны.

Соответственно восстановление кислорода путем прямого введения пары

электронов в его частично заполненные орбитали невозможно без «обращения»

спина одного из двух электронов. Спиновой запрет восстановления может быть

преодолен последовательным добавлением одиночных электронов. Полное

восстановление О2 до 2Н2О требует 4 электрона; при одноэлектронном

восстановлении в качестве промежуточных продуктов возникают супероксид,

пероксид водорода и гидроксидный радикал. Эти продукты очень

реакционноспособны, и их присутствие может представлять угрозу для

целостности живых систем. На самом деле ОН – наиболее мутагенный продукт

ионизирующей радиации – представляет собой чрезвычайно мощный окислитель,

который может атаковать все органические соединения. Одноэлектронное

восстановление кислорода инициирует цепь реакций, которые ведут к

образованию ОН:

О2 + е ( О2[pic] (1)

О2[pic] + Н[pic] (НО2 (2)

О2[pic]+ НО2 + Н[pic] ( Н2О2+О2 (3) [14,1996]

Супероксид-анион, образуемый в реакции (1), может протонироваться до

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10