АКТИВНЫЕ ФОРМЫКИСЛОРОДА
Кислород – потенциально опасное вещество. Молекулярный кислород О2 и кислород в составе молекулы Н2О - стабильные соединения, химически инертные. Они стабильны, потому что внешняя электронная орбита укомплектована электронами. Полное восстановление кислорода происходит на заключительной стадии МтО. Химические соединения, в составе которых кислород имеет промежуточную степень окисления, имеют высокую реакционную способность и называются АКТИВНЫМИ ФОРМАМИ КИСЛОРОДА
Эти соединения образуются:
а) в монооксигеназных реакциях - супероксид-анион, который может отщепляться от активного центра цитохрома Р450.
б) в оксидазных реакциях - образуется пероксидный анион (присоединяя протоны, превращается в перекись водорода).
в) в дыхательной цепи МтО может происходить утечка электронов от каких-либо переносчиков - это явление наблюдается при реоксигенации ишемических тканей.
г) активные формы кислорода могут легко переходить друг в друга. Примеры таких переходов изображены на рисунках.
Донорами электронов могут являться металлы переменной валентности.
Наиболее химически активным соединением является гидроксильный радикал - сильнейший окислитель. Время его жизни очень короткое (1 миллиардная доля секунды), но за это время он мгновенно вступает в цепные окислительные реакции в месте своего образования.
Супероксиданион и перекись водорода - более стабильные вещества, могут диффундировать от места образования, проникать через мембраны клеток.
Гидроксильный радикал может вызывать неферментативное окисление аминокислотных остатков в белке (гистидина, цистеина, триптофана) - так могут инактивироваться многие ферменты, нарушается работа транспортных белков, происходит нарушение структуры азотистых оснований в нуклеиновых кислотах - страдает генетический аппарат клеток. Окисляются жирные кислоты в составе липидов клеточных мембран - нарушаются физико-химические свойства мембран - проницаемость, рецепторная функция, работа мембранных белков.
Особенностью реакций с участием гидроксильных радикалов является их цепной характер (гидроксильный радикал не исчезает, а передается).
Активные формы кислорода опасны для клетки, поэтому существуют защитные механизмы (например, в фагоцитах количество образовавшейся перекиси водорода увеличивается только в момент фагоцитоза). Инактивация активных форм кислорода в клетках происходит под действием АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ.
22. АНТИОКСИДАНТНАЯ СИСТЕМА.
ФЕРМЕНТАТИВНАЯ
a) КАТАЛАЗА - геминовый фермент, содержащий Fe3+, катализирует реакцию разрушения перекиси водорода. При этом образуется вода и молекулярный кислород.2Н2О2 ------> H2O + O2
Каталазы много в эритроцитах - там она защищает гем гемоглобина от окисления.
б) СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗА (СОД) катализирует реакцию обезвреживания двух молекул супероксиданиона, превращая одну из них в молекулярный кислород, а другую - в перекись водорода (менее сильный окислитель, чем супероксиданион).О2 . + О2 . + 2Н+ ------> H2O2 + O2
СОД работает в паре с каталазой и содержится во всех тканях.
в) ПЕРОКСИДАЗА.
Пероксидаза - геминовый фермент, восстанавливает перекись водорода до воды, но при этом обязательно идет окисление другого вещества, которое является восстановителем. В организме человека таким веществом является ГЛУТАТИОН - трипептид: гамма-глутамил-цистеил-глицин. Поэтому пероксидазу человеческого организма называют ГЛУТАТИОНПЕРОКСИДАЗА.
SH-группа цистеина, входящего в состав глутатиона, может отдавать всего 1 атом водорода, а для пероксидазной реакции необходимы 2 атома. Поэтому молекулы глутатиона работают парами.
Реакция, катализируемая глутатионпероксидазой:
2Н2О2 + 2Г-SH ------> H2O + Г-S-S-Г
Регенерация глутатиона идёт с участием НАДФН2, катализирует ее фермент глутатионредуктаза.
Г-S-S-Г + НАДФН2 ---------> 2Г-SH + НАДФ
Глутатион постоянно поддерживается в восстановленном состоянии в эритроцитах, где он служит для защиты гема гемоглобина от окисления.
НЕФЕРМЕНТАТИВНЫЕ КОМПОНЕНТЫАНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ
1. Витамины Е (токоферол) и А (ретинол), которые находятся в составе клеточных мембран.
2. Церулоплазмин - белок плазмы крови, который принимает участие в транспорте меди.
3. Мочевая кислота.
Механизм действия этих компонентов: они принимают неспаренные электроны от активных форм кислорода, при этом образуется радикал антиоксиданта, который малоактивен. Таким образом неферментативные компоненты антиоксидантной системы - это перехватчики неспаренных электронов.