Mikrosomový
monoxygenázový systém je systém nespecifických enzymů, které
katalyzují přeměnu širokého spektra nepolárních látek. Obohacení uhlovodíkového řetězce o
polární skupinu(-y), a to v polárním prostředí, jakým je nitro buňky, je energeticky
velmi náročným dějem. Dostatečnou energii pro tuto reakci má molekula kyslíku.
Její přímé reakci s molekulami organických sloučenin však brání vysoká bariéra
aktivační energie, která ovšem na druhé straně poskytuje organickým látkám v
aerobním prostředí relativní stabilitu. Jakákoliv neřízená reakce složek živé
hmoty s kyslíkem představuje velmi drastický zásah, který by mohl v konečném
důsledku vést až k ohrožení života. Z tohoto důvodu je pro zvyšování polárnosti
organických sloučenin s použitím molekuly kyslíku nutný enzymový systém, jenž
tento proces usměrní.
Kyslík
obsahuje osm valenčních elektronů, které tvoří jednu vazbu sigma a dvě vazby
pí. Zbývající dva elektrony obsazují orbitaly se souhlasným spinem, takže kyslíková
molekula je vlastně stabilním biradikálem. Postupnou redukcí molekuly kyslíku
vzniká superoxidový anion, peroxidový anion a nakonec oxidový anion O2-.
Z těchto redukovaných forem kyslíku je zvlášť reaktivní superoxidový anion,
vznikající v živé hmotě účinkem některých flavinových oxidas. Může reagovat s
peroxidem vodíku za katalýzy ionty železa. Vzniká přitom volný hydroxylový
radikál .OH (reakce Haberova-Weissova), který jako
velmi reaktivní forma kyslíku působí v organismu peroxidaci lipidů. Pro
zabudování kyslíku do organické sloučeniny je nutná regulovaná aktivace
molekuly kyslíku, zabezpečující přímou reakci aktivovaného kyslíku s molekulou
xenobiotika bez porušení dalších součástí buňky. Právě to je úkolem pro enzymy
zvané oxygenasy.
Podle
způsobu využití molekuly kyslíku je dělíme na monooxygenasy a dioxygenasy.
Dioxygenasy vnášejí do molekuly oba atomy kyslíku. Monoxygenasy zabudovávají do
molekuly substrátu jen jeden atom kyslíku, zatímco druhý se redukuje na vodu.
Spojují tedy funkci oxygenas i oxidas, a proto jsou označovány i jako oxidasy
se smíšenou funkcí (mixed-function oxidases). Charakteristickým představitelem
tohoto typu enzymů je mikrosomový monooxygenasový systém cytochromu P-450,
který katalyzuje reakci:
A–H + O2 + XH2
® A-OH
+ X + H2O
kde
A–H
je substrát
oxygenace, XH2 je donor elektronů a A-OH je hydroxylovaný substrát.
Tento enzymový
systém je lokalizován především v endoplazmatickém retikulu hepatocytů.
Součástí tohoto systému jsou amfifilní bílkoviny, spojené navzájem
fosfolipidovými složkami membrány endoplazmatického retikula.
.