реакції відновлення

Менш поширені, ніж реакції окислення. Однак, якщо відновлена форма з'єднання краще виводиться з організму, то згідно із законом дії мас реакція зсувається в бік відновлення.

Відновлення альдегідів і кетонів до спиртів.
Відновлення ароматичних нітро- і азогрупп.
Відновлення дисульфідів (їх відновне розщеплення з утворенням тіолів).
Відновлення подвійних зв'язків алифатический і аліциклічних з'єднань (наприклад, циклогексен).
Дегідроксілірованіе (наприклад, перетворення катехол в монофеноли).
Відновлення атомів зі змінною валентністю (наприклад, арсенатів в арсеніти, селенатов в селеніти).
Відновлення ароматичних циклів (деякими анаеробними організмами).

Реакції деградації (розщеплення)

Гідроліз ефірів (наприклад, алкалоїдів [атропін, кокаїн], багатьох пестицидів [2,4-Д, тобто діхлорфеноксіуксусная кислота], багатьох фосфорорганічних сполук).
Гідроліз амідів, гідразидів та нітрилів (наприклад, деградація феніламідних пестицидів).
Деалкилирование.
Розщеплення кільцевих структур.

Реакції деструкції екзогенних органічних речовин дуже важливі для мікробіологічного очищення забруднених вод, зокрема, від ароматичних речовин, відходів харчової промисловості, біотехнологічних виробництв ПАР та інших видів забруднень.

У певних ситуаціях ці реакції є високо еффектіктівнимі шляхами зниження токсичності деяких ксенобіотиків, хоча в деяких випадках утворюються більш небезпечні канцерогенні речовини.

Найбільш вивчені кон'югації:

1. З ацетатом (донор - ацетил-СоА, ферменти ацетілтрасферази).

2. З гліцином (кон'югація гліцину з бензольної кислотою - одна з перших вивчених реакцій біотрансформації).

3. З цистеїном, глутатионом і іншими сірковмісними сполуками.

4. Метилирование (наприклад за участю метіоніну).

5. З орнітином і аргініном.

7. З рибозой і глюкозою.

8. З глюкуроновоюкислотою.

9. Сульфатна кон'югація.

Виділення цієї групи реакцію обумовлено їх екологічної важливістю.

1. Гідролітична дегалогеніровае.

2. Відновне дегалогенірованіе.

3. Окислительное дегалогенірованіе.

4. Функціонування мікросомальне

Мікросоми - це морфологічно замкнуті везикули, в які перетворюється ендоплазматичнийретикулум при гомогенізації тканини. Частина мікросомальних бульбашок може існувати і в інтактною клітці у вигляді окремих цистерн і вакуолей.

Хімічний склад мікросомного фракції:

3 складові частини мікросомального бульбашки:

1. внутрішній простір з його вмістом,

2. безпосередньо мембрана,

3. рибосоми, білкові і небілкові сполуки, сорбованих на зовнішній поверхні мембрани.

Мікросомальне мембрана містить 3 класу білків: ферменти, структурні білки і білки, секретуються печінкою.

Монооксигеназная система ЕПР клітин печінки, що містить цитохром Р-450, включається в наступні процеси:

- інактивації або активації терапевтичних засобів;

- перетворення лікарських препаратів або інших органічних речовин в високоактивні молекули, які можуть надавати небажане шкідливу дію на клітину, викликати загибель клітин або приводити до активного мутированию ДНК;

- біосинтезу стероїдних гормонів (по крайней мере, бере участь в окремих стадіях синтезу стероїдів);

- метаболізму жирних кислот і їх похідних.

У вкрай спрощеному варіанті загальна схема функціонування микросомальной Мультиферментний системи печінки з цитохромом Р-450 в якості термінальної оксидази зводиться до наступного:

- на першій стадії процесу відбувається взаємодія субстрату з цитохромом Р-450 з утворенням подвійного фермент-субстратного комплексу (при цьому взаємодія цитохрому Р-450 з субстратом тієї чи іншої природи супроводжується появою відповідних спектральних змін, що характеризують природу субстрату);

- на другій стадії, що утворився подвійний фермент-субстратної комплекс, відновлюється першим електроном, джерелом якого є NADPH, а безпосереднім донором електрона для цитохрому Р-450 - NADPН-цитохром Р-450-редуктаза. При цьому відбувається перехід феррі- (Fe +3) -форми цитохрому Р-450 в ферро- (Fe +2) -форму;

- відновлення подвійного комплексу першим електроном створює умови для взаємодії подвійного фермент-субстратного комплексу з молекулою кисню з утворенням потрійного комплексу - Р-450-S-О2;

- відновлення утворився потрійного комплексу другим електроном, донором якого є електрон-транспортна ланцюг, що включає NADH, NADH-цитохром b5 -редуктазою і цитохром b5. призводить до активації молекулярного кисню. При цьому один атом впроваджується в молекулу субстрату, а другий утворює воду.

Схема функціонування монооксигеназної системи ендоплазматичного ретікулюм гепатоцитів (див. Нижче).

Мікросомальне гідроксилюється система печінки метаболизирует безліч ліків, канцерогенів, анестетиків та інших ксенобіотиків. За участю цитохрому Р-450 в мікросомах протікають реакції гідроксилювання, дезалкілірування, N- і S-окислення і цілий ряд інших процесів. Всі вони націлені на перетворення ліпофільних, неполярних з'єднань в гідрофільні, полярні, які потім легко виводяться з організму. Реакції знешкодження безлічі сторонніх з'єднань зводяться до окислення, гідратації і коньюгации. Дуже важливими реакціями, що протікають в ендоплазматичному ретікулюм клітин печінки, є процеси гідроксилювання ароматичних з'єднань, оскільки продукти цих реакцій відіграють істотну роль в процесах тканинних некрозів, інтоксикацій, канцерогенезу та мутагенезу.

Цитохроми Р-450, що становлять сімейство ферментів забезпечують метаболізм різних ліпофільних сполук як ендогенного, так і екзогенного походження каталізують багато реакцій, до яких відносяться:

- реакції простого гидроксилирования атомів вуглецю метильних груп;

- впровадження ОН-групи в метиленовий вуглець алканів;

- гидроксилирование ароматичних кілець з утворенням фенолів;

- впровадження атома кисню в ароматичні кільця і по подвійних зв'язках з утворенням епоксидів. В цьому випадку епоксиди можуть неензіматіческі розпадатися до спиртових груп або ж за допомогою додаткового ферменту епоксид-гідролази, що додає воду до епокси-групі, спиртові похідні;

- реакції деалкілування, в яких атом кисню впроваджується по С-Н-зв'язку, а що утворюється продукт настільки нестабільний, що реорганізується в первинний спирт, амін або сульфгідрильної похідне;

- реакції окислення атомів азоту, сірки або фосфору, реакції дегалогенірованія також катализируются цитохромом Р-450;

- ферменти сімейства цитохрому Р-450 здатні розщеплювати С-С-зв'язку і окисляти спирти в альдегіди.

У багатьох випадках дія цитохромів Р-450 призводить до утворення сполук зі зниженою фармацевтичної або токсичної активністю, які згодом легко виводяться з організму. У свою чергу немодифіковані або модифіковані цитохромом Р-450 ксенобіотики можуть піддаватися додатковим змінам за участю інших ферментних систем локалізованих, переважно в печінці, які забезпечують утворення продуктів ще менш токсичних і легко екскретіруемих. У таблиці наводиться перелік найбільш важливих ферментів беруть участь в детоксикації ксенобіотиків.

5. Друга фаза біотрансформації ксенобіотиків -

Ксенобіотики, що мають реакційно здатні групи (-OH, -COOH, -NH2, -SH), вступають в печінці тварин і людини в реакції кон'югації.

У певних ситуаціях ці реакції є високо ефективними шляхами зниження токсичності деяких ксенобіотиків, хоча в деяких випадках утворюються більш небезпечні канцерогенні речовини.

1. глюкуронідного кон'югація з глюкуроновою кислотою. Локалізована в ЕПР. Вступають речовини, що утворюють з глюкуроновою кислотою:

О-глюкуроніди: феноли, аліфатичні карбонові кислоти, кетони, гідроксиламін;

N-глюкуроніди: утворюють карбаматів, аріламіди, сульфонаміди;

S-глюкуроніди: утворюють арілмеркаптани, дітіокарбоновие кислоти;

C-глюкуроніди: утворює фенілбутазон та ін.

Глюкуронідного кон'югація починається з освіти урідіндіфосфатглюкози (UDP-Glc) з UTP і глюкозо-1-фосфату. Потім UDP-Glc окислюється UDP-глюкозодегідрогеназой в присутності NAD + до UDP-глюкуронової кислоти з утворенням NADH. Нарешті, глюкуронільний залишок переноситься UDP-глюкуронілтрансфераза на ксенобіотик з вивільненням UDP. Це ключова стадія.