Дегидрогеназы, оксидазы, оксигеназы. Биологическая роль в клетке. Система микросомального окисления

Оксидазы

Большая часть кислорода, потребляемого клеткой (около 80%), используется в митохондриях с участием цитохромоксидазы. Это так называемый оксидазный путь. При этом происходит полное восстановление кислорода, причем субстрат не реагирует с кислородом непосредственно. Данный путь дает клетке энергию в виде АТФ. Помимо цитохромоксидазы существуют другие оксидазы (ФМН и ФАД-зависимые), которые катализируют реакции окисления веществ (аминокислот, биогенных аминов, катехоламинов, жирных кислот с длинной цепью) с образованием перекиси водорода.

Оксигеназы

Оксигеназный путь окисления не дает клетке энергии, кислород включается в субстрат с образованием новой гидроксильной или карбоксильной группы. Этот путь происходит в основном в мембранах эндоплазматического ретикулума (микросомах). Ферменты, осуществляющие такое окисление, называются оксигеназами.

Различают следующие оксигеназы:

• диоксигеназы, которые включают в молекулу субстрата два атома молекулы кислорода;

• более распространены в клетках монооксигеназы (гидроксилазы), они катализируют реакции, при которых в молекулу субстрата включается один атом из молекулы кислорода, второй же атом кислорода восстанавливается при этом до воды.

Роль оксигеназного пути:

• α- и ω-окисление жирных кислот;

• синтез ненасыщенных жирных кислот и стероидов;

• синтез коллагена (гидроклислирование пролина и лизина);

• обезвреживание ксенобиотиков (ядохимикаты, лекарства, косметические препараты).

Монооксигеназные системы представляют собой короткие цепи переноса электронов и протонов, источником которых служит чаще всего восстановленный НАДФ+, реже НАД+ или аскорбиновая кислота. Активатором кислорода при этом является цитохром Р450 – одноцепочечный хромопротеин с молекулярной массой 50 кДа. Примерная схема монооксигеназной цепи выглядит следующим образом:

НАДФН•Н+ → (Н+, e) ФАД → (e) цит Р450, при этом S-H → S-OH, O2 → H2O (Н+ идут от ФАД).

Индуцируют синтез цитохрома Р450 барбитураты, полициклические ароматические углеводороды, спирты, кетоны, некоторые стероиды, никотин.

Схема взаиморасположения ферментов микросомального окисления и их функции

Дегидрогеназы

Газообразный водород в клетках не образуется. Он входит в состав субстратов и отделяется от них путем дегидрирования. Ферменты, которые катализируют эти реакции, — дегидрогеназы (ДГ).

Это двухкомпонентные ферменты: они делятся на пиридиновые (ПДГ), которые в качестве кофермента используют производные витамина РР — НАД+ и НАДФ+; и флавиновые, которые в качестве кофермента используют производные витамина В2 — ФМН и ФАД. В ходе ОВР субстраты окисляются, а коферменты восстанавливаются:

SH2 →(Дегидрогеназа, Кофермент) S + восстановленный кофермент (НАДН Н+, НАДФН Н+, ФМН•Н2, ФАД Н2).