Оксигеназное окисление-восстановление.

Оксигеназное окисление субстрата кислородом с включением одного или двух атомов кислорода в молекулу субстрата осуществляется с помощью ферментов – моно оксигеназ и диокси геназ.

 

Монооксигеназное окисление или гидроксилирование осуществляется в микросомах печени с участием фермента цитохром Р-450. Задача этой реакции – окислить чужеродные неполярные субстраты (ксенобиотики), т.е. обезвредить их путем превращения в более гидрофильные соединения (RH → R-OH), которые затем могут растворяться и экскретироваться с мочой.

 

Свободнорадикальное окисление и антиоксиданты.

При окислении соединений кислородом его молекула, представляющая собой бирадикал •О–О•, восстанавливается до воды:

При этом образуются промежуточные свободные радикалы – активные формы кислорода. Их активность (токсичность) возрастает в следующем порядке:

Такие радикалы сверх нормы могут возникнуть при радиоактивном облучении или действии металлопротеинов, содержащих Fe²⁺, Cu⁺, Mn²⁺. Радикалы эффективно атакуют неполярные С–Н связи с sp³-гибридным атомом углерода, особенно по соседству с двойной связью (аллильному углероду), т.к. образующийся промежуточный радикал стабилизирован р,π-сопряжением.

Такие S_R реакции разрушают клеточные мембраны и являются причиной многих заболеваний. Организм сдерживает эти патологические реакции с помощью антиоксидантной системы защиты.

Антиоксиданты (антиокислители, ингибиторы окисление, «ловушки радикалов")– это вещества, превращающие радикалы в малоактивные соединения и прерывающие цепные реакции.

В организме антиоксидантами являются следующие ферменты – супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза, а также органические вещества с высокими восстановительными свойствами. К ним относятся:

1). Некоторые ферменты (супероксиддисмутаза, каталаза, глютионредуктаза, фосфолипаза).

2). Тиолы, R-SH, которые легко окисляются до сульфидов: 2 RSH → R-S-S-R + 2 еֿ+ 2 H⁺

(глутатион, глутатионперодоксидаза – селеновый аналог тиолов).

 

3). Фенолы, способные при окислении образовывать малоактивные феноксильные радикалы R-COO· + ArOH → ROOH + ArO· (витамины группы Е – токоферолы).

 

4). Аскорбиновая кислота (витамин С), которая легко окисляется под действием радикалов в дегилроаскорбиновую кислоту.

 

5). β- каротин и ретинол (витамин А), имеющие длинную систему сопряженных двойных связей.

 

 

Вопросы для самопроверки «Нуклеофильное замещение, окисление органических соединений»

(Напишите уравнения реакции. Укажите реакционные центры, уходящую группу, направление атаки нуклеофила.)