Микросомальное окисление. 
Липиды и углеводы, их роль в организме человека

Микросомальное окисление осуществляется ферментными системами, локализованными преимущественно во фракциях микросом печени и надпочечников2. В отличие от митохондриального окисления, где ведущую роль, как было показано выше, играют реакции дегидрирования, а кислород является конечным акцептором электронов и используется лишь для образования воды, в процессах микросомального окисления активированный кислород непосредственно внедряется в окисляемое вещество. При этом функциональная роль митохондриального и микросомального окисления в клетке различна. Митохондриальное окисление — механизм использования кислорода в биоэнергетических процессах. Микросомальное окисление — механизм использования кислорода с «пластическими» целями.

Ферментные системы, локализованные в микросомной фракции и способные использовать молекулярный кислород для окисления специфических органических соединений, делятся на две группы: диоксигеназы и монооксигеназы. Диоксигеназы катализируют реакции, в которых в молекулу органического субстрата включаются оба атома молекулы кислорода. А + С)2 -А О г, Монооксигеназы (эту группу ферментов называют также гидроксилазами, их содержание в тканях относительно велико) присоединяют к субстрату только один из двух атомов кислорода. Обычно поставщиком атомов водорода для восстановления второго атома кислорода до воды служит НАДФН2 (реже НАДН2). Например:

ЯН + + НАДФН2-э^ОН + Н20 + НАДФ +.

• 1 Трансмембранные электрохимические потенциалы ионов могут служить источником энергии не только для синтеза АТФ, но и транспорта веществ, движения бактериальных клеток и других энергозависимых процессов.
• 2 Микросомы — морфологически замкнутые везикулы, в которые превращается эндоплаэ-матическая сеть при гомогенизации тканей. Следовательно, микросомную фракцию, выделяемую при дифференциальном центрифугировании гомогенатов, образуют преимущественно мембраны эндоплазматической сети и некоторые другие субклеточные структуры.

ФЛП — флавопротеин, кофактором которого служит ФАД; Fe-белок — белок, содержащий негемовое железо; RH — субстрат окисления; Р450 — цитохром Р450.

Микросомальиая цепь ферментов, осуществляющая гидроксилирование, в значительной мере изучена. Она содержит: цитохром Р-450, восстановленный СО-комплекс которого имеет максимум поглощения при длине волны 450 нм; флавопротеин, кофер-ментом которого служит ФАД; белок (адренодоксин), содержащий негемовое железо.

Необходимо еще раз подчеркнуть, что основная роль этой цепи заключается в гид-роксилироващщ, а не в окислительном фосфорилировании. Поэтому флавопротеины и цитохромы, которые функционируют в микросомальной цепи окисления, резко отличаются от ферментов митохондриальной дыхательной цепи. В общей форме цепь переноса электронов в микросомах, при участии которой осуществляется гидроксилирование, представлена на рис. 8.5. Электроны НАДФН2, обладающие высоким энергетическим потенциалом, переносятся на флавопротеин этой цепи; затем они передаются на адренодоксин (белок, содержащий негемовое железо); последний переносит электроны на окисленную форму цитохрома Р-450; после чего восстановленная форма Р-450 активирует кислород. Считается, что цитохром Р-450 выполняет двоякую функцию. Во-первых, он связывает субстрат гидроксилирования, во-вторых, на нем происходит активация молекулярного кислорода.

К числу эндогенных субстратов микросомального окисления следует отнести стероидные гормоны и холестерин, а также, по-видимому, ненасыщенные жирные кислоты. В последнее время появились указания на возможную роль реакций микросомального окисления в биосинтезе простагландинов (см. главу 6). Велико значение микросомального окисления в метаболизме лекарственных средств и ряда токсичных соединений.

Иногда ошибочно считают, что монооксигеназная цепь микросом печени предназначена для окисления только ксенобиотиков. На самом же деле она служит универсальной биологической системой окисления неполярных соединений любого происхождения. Субстрат, окисляемый цитохромом Р-450, должен отвечать одному требованию — быть неполярным, т. е. в данном случае проявляется специфичность не к структуре, а к физико-химическим свойствам субстрата.

В настоящее время известно свыше 7000 соединений, способных окисляться при участии монооксигеназной цепи. При этом гидроксилирование делает вещество более полярным. В результате то или иное потенциально токсичное соединение легче растворяется в водной среде, подвергается дальнейшим превращениям и выводится из организма. К сожалению, иногда бывает наоборот, например, монооксигеназная цепь, окисляя нетоксичный бензгшрен (содержащийся в табачном дыму, копченостях), приводит к образованию токсичного оксибензпирена, являющегося сильным канцерогеном.