Пероксидазный путь

Другой тип дегидрирования субстратов, заключающийся в переносе двух атомов водорода на молекулу кислорода, называется пероксидазным: RН₂ + O₂ ® R + H₂O₂. Энергия окисления выделяется в виде тепла. Это простые окислительные системы, представленные ФМН- и ФАД-содержащими ферментами, а также металлопротеинами. Они более широко распространены в растительных клетках, чем в клетках животных и человека. В клетке около 80% этих ферментов сосредоточено в пероксисомах, кроме того они встречаются в мембранах, граничащих с цитозолем. Так происходит окисление альдегидов, аминов, L- и D-аминокислот, пуринов и др. Некоторые из названных веществ являются токсическими. В лейкоцитах, гистиоцитах и других клетках, способных к фагоцитозу, пероксидазный путь окисления субстратов очень активен. Образующаяся Н₂О₂ используется для обезвреживания болезнетворных бактерий и распада инфекционного материала, поглощенного клетками. Однако избыточное накопление перекиси водорода токсично, особенно для нефагоцитирующих клеток. Накопление пероксидов и генерация свободных радикалов может приводить к повреждению мембран (рак, атеросклероз).

Для предотвращения повреждающего действия пероксидов служат две ферментативные системы. Первая – ферментпероксидаза, простетической группой которой является протогем. Ферменты этого типа широко представлены у растений, а также встречаются в молоке, лейкоцитах, тромбоцитах и тканях, продуцирующих эйкозаноиды: H₂O₂ + RH₂ ® 2H₂O + R, где RH₂ – аскорбиновая кислота, хиноны, цитохром С, глутатион. В эритроцитах и некоторых других тканях присутствует глутатионпероксидаза, содержащая Se в качестве простетической группы. Этот фермент защищает мембраны и гемоглобин от окисления пероксидами. Второй фермент – каталаза, являющийся гемопротеином (4 гема): 2Н₂О₂ ® 2Н₂О + О₂. Эта реакция напоминает пероксидазную, только вместо RH₂ используется Н₂О₂. Каталазу находят в крови, костном мозге, слизистых оболочках, печени, почках, т.е. в клетках, где происходит интенсивное окисление с образованием Н₂О₂.

Фенолоксидазы встречаются чаще всего в цитоплазме растительных клеток. Они катализируют окисление монофенолов в дифенолы и затем в хиноны. Действием фенолоксидаз объясняется самопроизвольное потемнение на воздухе срезов растительных тканей (картофель, фрукты, грибы), а также – жидкости куколок шелкопряда.