Citocromi

Pigmenti rossi presenti nelle cellule degli organismi aerobi, nelle quali partecipano alla funzione respiratoria. Sono proteine ferroporfiriniche, deputate al trasporto di elettroni per mezzo di una variazione reversibile di valenza del ferro. Sono divisi in vari gruppi (a, b, c ecc.) che si differenziano per alcune caratteristiche del gruppo prostetico e si distinguono per differenze di solubilità e di spettro di assorbimento. Con i piridinnucleotidi e i nucleotidi flavinici, i c. costituiscono il più importante sistema di trasferimento di elettroni dai substrati all’ossigeno atmosferico, permettono cioè l’ossidazione dei substrati con simultanea produzione di energia (➔ fosforilazione). Gli elettroni provenienti dai flavinnucleotidi passano al c. b, quindi al c. c₁, al c. c, da questo al c. a, e infine alla citocromoossidasi, enzima con peso molecolare pari circa a 250.000, costituito da 7 catene polipeptidiche contenenti 2 atomi di rame, presente anche in alcuni batteri; catalizza il trasferimento di 4 elettroni dal citocromo c a 2 atomi di ossigeno molecolare, che si riducono e formano acqua, nella parte terminale della catena respiratoria. Il trasporto degli elettroni avviene nei mitocondri, sulla cui membrana interna sono disposti i cinque c. presenti nella catena respiratoria e denominati: c. b, c. c₁, c. c, c. a, c. a₃. Il c. c è il più noto e il più studiato; esso è una proteina antica, in quanto la sua sequenza amminoacidica presenta analogie in tutti gli organismi animali, nelle piante e nei microrganismi aerobici.

I c. rivestono un importante ruolo nei processi di detossificazione cellulare. Il fegato riceve parte del sangue dall’intestino tramite la vena porta, per cui le cellule epatiche sono esposte alle variazioni di livello delle sostanze nutritizie e alla presenza di sostanze tossiche. Queste variazioni inducono un aumento nella sintesi di determinati enzimi. Il reticolo endoplasmatico liscio delle cellule epatiche contiene enzimi che catalizzano una serie di reazioni mediante le quali sostanze o metaboliti, che potrebbero raggiungere livelli tossici, sono resi solubili in acqua per essere escreti dalle cellule stesse.

Le reazioni di detossificazione più studiate sono quelle catalizzate dai c. P-450 e P-448, che appartengono a un gruppo di proteine integrali del reticolo endoplasmatico liscio, la cui denominazione deriva dalla capacità di assorbire la luce rispettivamente a 450 e a 448 nm. Il c. P-450 si trova, oltre che nei Procarioti, in molti tipi di cellule eucariotiche, e nelle cellule epatiche rappresenta circa il 20% delle proteine totali del reticolo endoplasmatico liscio. Esso svolge l’importante funzione di idrossilare sia sostanze tossiche sia steroidi e acidi grassi, coinvolti nelle normali vie metaboliche di ossidazione. Gli enzimi coinvolti nel processo di detossificazione vengono definiti, per il loro meccanismo di azione, ossidasi a funzione mista. Dopo l’interazione del substrato da ossidare con il c. P-450, il NADPH riduce il ferro presente nel gruppo prostetico del c.; l’ossigeno interagisce poi con il c. e uno dei suoi atomi serve per l’ossidazione del substrato, mentre l’altro viene utilizzato per produrre acqua. In tal modo la sostanza tossica idrossilata diventa più solubile e questo ne facilita l’escrezione.