生物化學(xué) 第四節(jié) 非線粒體氧化體系

第三節(jié)

非線粒體氧化體系

一、微粒體氧化體系

此體系存在于細(xì)胞的光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。在微粒體中存在一類加氧酶(oxygenase)，參與代謝物的氧化作用。根據(jù)催化底物加氧反應(yīng)情況不同，可分為單加氧酶和雙加氧酶兩種。

1.雙加氧酶(dioxygenase)

又叫轉(zhuǎn)氧酶。催化2個(gè)氧原子直接加到底物分子特定的雙鍵上，使該底物分子分解成兩部分。

例如色氨酸雙加氧酶的作用。

2.單加氧酶(monooxygenase)又稱羥化酶(hydroxylase)或稱混合功能氧化酶(mixedfunctionoxidase)

催化分子氧中兩個(gè)氧原子分別進(jìn)行不同的反應(yīng)，一個(gè)氧原子加到底物分子上形成羥基化合物，所以又稱羥化酶；

另一氧原子則與NADPH上的兩個(gè)質(zhì)子作用被還原生成水；

一個(gè)氧分子發(fā)揮了兩種機(jī)能，所以單加氧酶又稱為混合功能氧化酶。單加氧酶實(shí)際上是一個(gè)酶系，又稱細(xì)胞色素P450羥化酶系，至少包括兩種組成成分：一種是細(xì)胞色素P450，它的作用類似于細(xì)胞色素aa3，也是處于電子傳遞鏈的終端部位，能與氧直接反應(yīng)。另一種是NADPH-CytP450還原酶，輔基為FAD，催化NADPH和CytP450之間的電子傳遞。細(xì)胞色素P450是一種以血色素為輔基的b族細(xì)胞色素，其中的Fe3+可被Na2S2O3等還原為Fe2+，還原型的細(xì)胞色素P450與CO結(jié)合后在450nm有最大吸收峰，故名細(xì)胞色素P450，它的作用類似于細(xì)胞色素aa3，能與氧直接反應(yīng)，將電子傳遞給氧，因此也是一種終末氧化酶。細(xì)胞色素P450系統(tǒng)以NADPH為電子的最初供體，以O(shè)2為最終電子受體，其電子傳遞過程：NADPH→FAD→2Fe3+→2CytP450→1/2O2→H2O

微粒體氧化酶系主要催化許多脂溶性的藥物和毒物的氧化，因此又稱為藥物氧化酶系，通過羥化反應(yīng)進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化解除藥物或毒物的毒性作用，所以也是肝臟解毒功能的一部分。二、過氧化體氧化體系

過氧化體又稱微體，也是細(xì)胞內(nèi)能進(jìn)行生物氧化的細(xì)胞器。過氧化體主要含有過氧化氫酶(又稱觸媒，catalase)和過氧化物酶(peroxidase)，這些酶能催化另一些氧化還原反應(yīng)。1.H2O2的生成

(1)過氧化氫體中需氧脫氫酶的作用 催化L-氨基酸，D-氨基酸等脫氫氧化，產(chǎn)物之一為H2O2。(2)呼吸鏈末端氧化酶或加氧酶的作用

每個(gè)氧分子需接受4個(gè)電子才能完全被還原成氧離子，并進(jìn)一步生成水。如果還原時(shí)只加入1個(gè)電子，就形成超氧陰離子O2-

(O2+e→O2-)如果加入2個(gè)電子，則形成過氧化陰離子(O22-)，再接受2個(gè)氫離子就形成了過氧化氫。超氧陰離子在超氧化物歧化酶(superoxide

dismutase,SOD)的催化下與2個(gè)H+作用，生成O2和H2O2。需氧生物中有SOD的催化，使對機(jī)體有害的超氧陰離子變成H2O2，隨后即被過氧化氫酶分解，保護(hù)了機(jī)體免受超氧陰離子的損害。SOD中含有Cu和Zn兩種離子，是一種金屬酶。作為一種新型的抗炎酶制劑，對治療關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎有明顯的效果。此外在抗衰老、防輻射等方面均有應(yīng)用。從SOD的作用機(jī)制來看，它對于治療因超氧陰離子引起的各種疾病都會(huì)有較好的效果。

2.機(jī)體對H2O2的處理和利用

H2O2對機(jī)體有雙重作用：

(1)有利方面：殺菌作用，粒細(xì)胞和吞噬細(xì)胞中的H2O2可殺死吞噬的細(xì)菌

；有利于甲狀腺素的合成，甲狀腺上皮細(xì)胞和粒細(xì)胞中的H2O2可使I-氧化生成I2，進(jìn)而使蛋白質(zhì)碘化，這與甲狀腺素的生成和消滅細(xì)菌有關(guān)。 (2)不利方面：氧化作用強(qiáng)，使一些含巰基的酶和蛋白質(zhì)失活；破壞細(xì)胞膜成分，使生物膜造成嚴(yán)重?fù)p傷。主要是氧化生物膜磷脂分子中的多不飽和脂肪酸，損傷生物膜結(jié)構(gòu)、影響生物膜的功能

；還能破壞核酸和粘多糖；

與組織細(xì)胞的衰老有關(guān)。

過氧化體中存在的過氧化氫酶和過氧化物酶能將H2O2轉(zhuǎn)化為對機(jī)體無害的物質(zhì)。

過氧化氫酶 過氧化氫酶的功能是除去由需氧脫氫酶催化所產(chǎn)生的過氧化氫，以及其它反應(yīng)產(chǎn)生的過氧化氫。 過氧化氫酶的催化效率極高，每個(gè)酶分子在0℃每分鐘可催化264萬個(gè)過氧化氫分子分解，因此人體一般不會(huì)發(fā)生H2O2的蓄積中毒。

過氧化物酶 催化底物脫氫，脫下來的氫使過氧化氫還原成水。 例