Гипоэнергетические состояния, причины их развития

Живая клетка нуждается в АТФ непрерывно, поскольку разнообразные процессы, связанные с использованием АТФ, в клетке никогда не прекращаются. Запасов АТФ в клетке практически не создается. Следовательно, клетка непрерывно должна получать пищевые вещества (доноры водорода) и кислород для поддержания синтеза АТФ. При голодании в качестве источников энергии используются собственные вещества тканей. Энергетический обмен в этих условиях снижен: через две недели голодания потребление кислорода уменьшается на 40 % (алиментарная форма гипоэнергетического состояния). Резервов пищевых веществ в организме хватает на несколько недель полного голодания, запасов же кислорода нет, поэтому при лишении кислорода уже через 2-3 мин наступает смерть.

Микросомальное окисление, его локализация в клетке и характерные особенности. Роль микросомального окисления в организме. Процессы гидроксилирования, участие в нем цитохрома Р450. Значение микросомального окисления в обезвреживании ксенобиотиков и инактивации лекарственных веществ.

Микросомальное окисление - совокупность реакций первой фазы биотрансформации ксенобиотиков и эндогенных соединений, катализирующихся ферментными системами мембран эндоплазматического ретикулума гепатоцитов при участии цитохрома Р-450. При дифференциальном центрифугировании эндоплазматический ретикулум оказывается в микросомальной фракции, поэтому эти реакции получили название микросомальных, а соответствующие ферменты - микросомальных оксигеназ.

Суть реакций заключается в гидроксилировании вещества типа R-H с использованием одного атома молекулы кислорода О₂, второй атом соединяется с протонами водорода H⁺ с образованием воды. Донором протонов водорода является восстановленный NADPH + H⁺. Таким образом, меняется структура исходного вещества, а значит и его свойства, причём они могут как угнетаться, так и наоборот, усиливаться. Гидроксилирование позволяет перейти процессу обезвреживания ко второй фазе — реакциям конъюгации, в ходе которых к созданной функциональной группе будут присоединяться другие молекулы эндогенного происхождения.

Уравнение реакции: RH + O₂ + NADPH + H⁺ → ROH + H₂O + NADP⁺

Важной функцией микросомального (свободного) окисления является инактивация биологически активных соединений, тем или иным путем поступающими в клетки. Это могут быть как экзогенные токсичные соединения ксенобиотики, так и соединения, образующиеся в самом организме. Подобно рода процессы получили название детоксикации или в более общем виде биотрансформации. Кстати, инактивация многих лекарственных препаратов, являющихся по своей сути типичными ксенобиотиками, идет путем их гидроксилирования. В качестве примера можно привести реакцию гидроксилирования антифебрина:

В ходе подобного рода реакций, во-первых, изменяется структура соединений, в результате чего снижается их токсичность; во-вторых, за счет появления дополнительных полярных группировок в молекуле улучшается их растворимость в воде, тем самым облегчается их выведение из организма; в третьих, появление в структуре соединений гидроксильных группировок облегчает их последующее участие в реакциях коньюгации следующем процессе биотрансформации.

Как известно, в гидроксилазных реакциях параллельно окислению основного соединения субстрата реакции должно окисляться еще одно соединение косубстрат. В качестве косубстратов в различных реакциях могут использоваться НАДН+Н+, НАДФН+Н+, аскорбиновая кислота, 2оксуглутарат и др. Работа гидроксилаз всегда сопряжена с работой цитохромов b5 или Р450. Косубстраты выступают в качестве восстановителей цитохромов, в свою очередь цитохромы выступают в качестве окислителей связывающихся с ними субстратов. В общем виде (самый простой вариант) фукционирование такой системы может быть представлено в следующем виде.