4.7.2. Окисление с участием оксигеназ.

Окисление с участие оксигеназ наиболее активно протекает в ЭПС. В нём участвуют диоксигеназы и монооксигеназы.

Диоксигеназы – катализируют окисление субстрата путём присоединения двух атомов кислорода по схеме:R+O₂ →RO₂. Примерами могут служить: окисление гомогентизиновой кислоты диоксигеназой гомогентизиновой кислоты, окисление триптофана трипотофанпирролазой с разрывом пиррольного кольца.

Монооксигеназы катализируют окисление субстратов путём присоединения одного атома кислорода. Данный вид окисления активно происходит в ЭПС печени, где на него тратится до 50% поглощаемого кислорода. В микросомальном окислении участвуют дополнительные вещества – косубстраты НАДН₂или витамин С, выполняющие функцию донора водорода для связывания второго атома кислорода. Микросомальное окисление в основном выполняет антитоксическую функцию (обезвреживаются продукты гниения белков, лекарственные вещества). Путём данного варианта окисления синтезируются некоторые аминокислоты (тир), биогенные амины. Благодаря микросомальному окислению происходит биотрансформация различных ксенобионтов. В них формируется гидроксильная группа, к которой в последующем присоединяются глюкуроновая кислота, Н₂SО₄, глютатион.

4.7.3. Пероксидазное окисление.

Пероксидазное окисление происходит по схеме:

RН₂ + Н₂О₂ =R+ 2 Н₂О

Примеры пероксидаз: каталаза, глютатионпероксидаза, йодидпероксидаза (участвует в синтезе тиреоидных гормонов).

5. Общие пути катаболизма

Схема общих путей катаболизма

Катаболизм основных органических веществ протекает в несколько этапов. На первом этапе происходит распад сложных веществ до их составных компонентов: белков – до аминокислот, жиров – до глицерина и жирных кислот, углеводов - до моносахаридов. Эти реакции специфичны и не сопровождается высвобождением энергии.

На втором этапе образующиеся мономеры с помощью специфических реакций превращаются в два общих продукта распада: пировиноградную кислоту и ацетил-КоА. На втором этапе высвобождается четверть энергии, заключённой в исходных органических веществах.

На третьем этапе общие продукты катаболизма: пировиноградная кислота (ПВК) и ацетил - КоА включаются в дальнейшее окисление. На этом этапе высвобождается 2/3 всей энергии.

5.1. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты

Если в процессе катаболизма белков, жиров, углеводов образуется ПВК, для дальнейшего окисления необходим переход её в ацетил КоА. Этот процесс называется окислительным декарбоксилированием пировиноградной кислоты. Он включает два вида реакций: окисление и образование СО₂ путём разрушения карбоксильной группы. Окислительное декарбоксилирование пирувата осуществляется при участии пируватдегидрогеназного комплекса.

5.1.1. Пируватдегидрогеназный комплекс

Пируватдегидрогеназный комплекс (ПДК) молекулярной массой 6*10⁶д., включает в себя три вида ферментов (Е₁-Е₃) и пять видов коферментов.При этом 2 кофермента (НАД иHS-КоА) находятся в свободном состоянии и входят в состав комплекса только в момент реакции. Общий вид реакции окислительного декарбоксилирования пирувата:

Ферменты пируватдегидрогеназного комплекса

Е₁ – пируватдегидрогеназа декарбоксилирующая;

Е₂– дигидролипоилацетилтрансфераза (трансацетилаза);

Е₃ – дигидролипоилдегидрогеназа.

Коферменты пируватдегидрогеназного комплекса

1. Тиаминдифосфат (ТДФ, ТПФ), содержащий витамин В₁, кофактор пируватдегидрогеназы.

2. Липоевая кислота, кофактор трансацетилазы.

3. Кофермент ФАД, содержащий витамин В₂, кофактор дегидрогеназы дигидролипоевой кислоты.

4. Кофермент НАД, содержащий витамин РР.

5. Кофермент НS-КоА, содержащий аденин, рибозу, два остатка фосфорной кислоты, пантотеновую кислоту (витамин В₃).

Окислительное декарбоксилирование ПВК протекает в несколько стадий, в процессе которых двухуглеродный фрагмент, образующийся из ПВК, переносится на липоевую кислоту, а затем на HS-КоА.

Витамины, входящие в состав пируватдегидрогеназного комплекса

В состав ПДК входит пять витаминов (РР. В₂, липоевая кислота, В₁, пантотеновая кислота).

Липоевая кислота

Липоевая кислота - витаминоподобное вещество, представляет собой восьмиуглеродную жирную кислоту с двумя -SHгруппами. Биологическая роль:является коферментом ПДК, участвует в окислении α - кетокислот.

Пантотеновая кислота, витамин В₃

Пантотеновая кислота является витамином, который, в свою очередь, включает β - аланин и производное масляной кислоты. Она распространена в животных и растительных продуктах. Суточная потребность в пантотеновой кислоте составляет до 10 мг. Биологическая роль: входит в состав НS- КоА и участвует в окислительном декарбоксилировании α - кетокислот, участвует в активации жирных кислот. Авитаминоз проявляется дерматитом, депигментацией волос, поражением нервной системы.

Витамин В₁,тиамин, антиневритный витамин

Витамин В₁включает в свой состав пиримидиновое кольцо, содержит аминогруппу. Суточная потребность в нём составляет 2 мг. Тиамин содержится в злаках, дрожжах. Биологическая роль: входит в состав кофермента ТДФ и участвует в окислительном декарбоксилировании α - кетокислот, а также является коферментом транскетолазной реакции в пентозофосфатном пути окисления глюкозы. Авитаминоз проявляется полиневритами (болезнь бери-бери).

Регуляция пируватдегидрогеназного комплексаосуществляется путём фосфолирирования - дефосфолирирования пируватдегидрогеназы

Активаторами ПДК служат АДФ и НАД окисленный. Ингибиторами этого комплекса являются АТФ и НАДН_2..

5.1.2. Биологическая роль окислительного декарбоксилирования пируватаБиологическое значение процесса окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты заключается в том, что оно является важным этапом катаболизма, позволяющим включаться в цикл Кребса тем веществам, при распаде которых образуется ПВК. Образовавшаяся молекула НАДН₂окисляется в длинной дыхательной цепи с образованием 3-х молекул АТФ. Окислительное декарбоксилирование пирувата протекает внутри митохондрий.