Биологическое окисление

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Биологическое окисление



Введение

Биологическое окисление - это совокупность окислительных процессов, протекающих в живых организмах. Биологическое окисление выполняет ряд важных функций:

· энергетическая функция - окислительные процессы снабжают биологические процессы энергией.

· биосинтетическая функция - путём окислительных реакций могут синтезироваться новые вещества, необходимые для организма.

· обезвреживающая (детоксикационная) функция - путём окислительных реакций многие вещества лишаются своей токсичности.

По современным представлениям процесс окисления веществ сводится к потере ими электронов. Вещество, теряющее электроны - донор электронов, вещество, присоединяющее электроны - акцептор электронов. Все живые организмы, в зависимости от вида конечного акцептора электронов, делятся на аэробные и анаэробные организмы. У аэробов конечным акцептором электронов служит кислород. У анаэробных организмов электроны переносятся не на кислород, а на какие-то другие вещества



1. Краткая история учения о биологическом окислении

На первых этапах изучения процессов окисления были предложены теории активации кислорода, в которых предполагался какой-то механизм активации кислорода, поскольку кислород в организме является более активным окислителем, чем вне организма. К теориям этого направления относится, в частности, перекисная теория А.Н. Баха (1847 г.). Согласно ей, в организме есть вещества, которые, взаимодействуя с молекулярным кислородом, образуют перекисные вещества, в которых кислород становится более активным.

Впоследствии кислород в составе перекиси окисляет многие субстраты в организме. В результате к окисленному веществу присоединяется кислород. Эта теория носит частный характер.

Позже (1911 г.) возникла теория дегидрирования А.В. Палладина. Согласно ей, вещества окисляются не путём присоединения кислорода, а путём потери атомов водорода. В первую анаэробную фазу окисления происходит перенос атомов водорода с субстрата (RH₂) на акцептор (X) при участии ферментов дегидрогеназ:

RH₂ + X = R + XH₂

Во вторую аэробную стадию окисления атомы водорода переносятся с восстановленного акцептора (ХН₂) на кислород. Акцептор при этом окисляется и повторно участвует в дегидрировании субстрата

XH₂ + O₂ = X + H₂O

По теории Палладина допускалось участие в окислительных процессах кислорода воды. Теория Палладина более универсальна и положена в основу современных представлений о биологическом окислении.

Процессы биологического окисления могут протекать в разных отсеках клетки. Принято выделять 2 вида окисления: внутримитохондриальное и внемитохондриальное.

Внутримитохондриальное окисление протекает на внутренней мембране митохондрий, выполняет энергетическую функцию.

Внемитохондриальное окисление протекает в цитозоле, ЭПС, пероксисомах и на внешней мембране митохондрий. Оно в основном участвует в биосинтетических и детоксикационных процессах.

В этих видах окислениях участвует большое количество ферментов, коферментов, переносчиков электронов. К ферментам участвующим в биологическом окислении относятся дегидрогеназы, оксигеназы, пероксидазы.

Дегидрогеназы

В зависимости от состава небелковой части дегидрогеназы делят на никотинамидзависимые и флавиновые ферменты.

Никотинамидзависимые дегидрогеназы

Никотинамидзависимые дегидрогеназы - сложные белки, состоящие из белковой и небелковой части. Белковая часть дегидрогеназ определяет их специфичность, имеет молекулярную массу, равную 70 тыс. д. В активном центре дегидрогеназ присутствуют SH группы. Кофермент дегидрогеназ представлен динуклеотидами НАД и НАДФ.

НАД - никотинамидадениндинуклеотид

В состав НАД входят два нуклеотида:

1. аденин - рибоза - Н₃ РО₄

2. никотинамид - рибоза - Н₃ РО₄

НАДФ - никотинамидадениндинуклеотидфосфат.

Состав НАДФ:

1. аденин - рибоза (Н₃ РО₄) - Н₃ РО₄

2. никотинамид - рибоза - Н₃ РО₄

Коферменты НАД и НАДФ определяют третичную структуру дегидрогеназ, придают активность белковой части фермента и участвуют в переносе кислорода. В организме встречаются дегидрогеназы, активные только в присутствии НАД: лактатдегидрогеназа, малатдегидрогеназа. Имеются ферменты, где коферментом является только НАДФ: глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, 6-фосфоглюконатдегидрогеназа. Для фермента глютаматдегидрогеназы в качестве кофермента возможно использование как НАД, так и НАДФ,

Общий вид реакции, катализируемой НАД (НАДФ) - дегидрогеназами имеет вид:

Субстрат Н₂ + кофермент (НАД, НАДФ)> субстрат + НАДН₂ (НАДН₂), т.е. водород отщепляется от окисляемого субстрата, а кофермент при этом восстанавливается.

НАД и НАДФ непрочно связаны с белковой частью фермента. В данной реакции непосредственным акцептором протонов и электронов в составе НАД или НАДФ является часть кофермента - никотинамид.

Механизм восстановления кофермента

В последующем НАДН₂ используется в энергетических процессах, а НАДФН₂ используется в качестве источника водорода для восстановительных синтезов (синтез жирных кислот, стероидных гормонов, холестерина).

В составе НАД и НАДФ содержится витамин РР.

Витамин РР, никотиновая кислота, противопеллагрический витамин

Витамин РР содержится в основном в злаках. Суточная потребность в нём составляет 10 мг.

Биологическая роль РР - входит в состав НАД и НАДФ, участвует в процессах биологического окисления. Авитаминоз проявляется заболеванием пеллагрой (шершавая кожа). К её симптомам относятся дерматит, слабоумие (деменция), расстройства функций кишечника (диарея) - болезнь «трёх Д».

Флавопротеиды - флавиновые дегидрогеназы

Это сложные белки, состоящие из белка и небелковой части, представленной флавинмононуклеотидом (ФМН) или флавинадениндинуклеотидом (ФАД). Белковая часть флавопротеидов имеет большую молекулярную массу около 200 тыс. д. и прочно связывается с небелковой частью.

ФМН - флавинмононуклеотид, состоит из флавина, рибитола, Н₃РО_4.

ФАД - флавинадениндинуклеотид, включает флавиновый и адениловый нуклеотиды:

1. флавин - рибитол - Н₃РО_4.

2. аденин - рибоза - Н₃РО_4.

Общий вид реакции с участием флавопротеидов:

1 стадия

субстратН₂ + ФМН (ФАД) флавопротеид субстрат + ФМНН₂ (ФАДН₂)

2 стадия флавопротеид

ФМНН₂ (ФАДН») + Х ФМН (ФАД) +ХН₂

акцептор

В качестве субстратов для флавопротеидов служат янтарная кислота, активные формы жирных кислот. В этом случае флавопротеиды являются первичными акцепторами протонов и электронов для этих веществ. Донором водорода для флавопротеидов может также служить молекула НАДН₂. В этом случае флавопротеиды являются промежуточными акцепторами протонов и электронов. В качестве акцепторов электронов для флавопротеидов могут являться убихинон (во внутримитохондриальном окислении) или непосредственно кислород (во внемитохондриальном окислении). Непосредственным переносчиком протонов и электронов в составе флавопротеидов служит флавин.

Схема восстановления флавина:

В составе ФМН и ФАД содержится витамин В₂

Витамин В_2, рибофлавин, витамин роста

Рибофлавин включает флавин и рибитол. Рибофлавин распространён в оболочке злаков, в дрожжах. Суточная потребность в нём составляет 1-2 мг. Биологическая роль - входит в состав ФМН и ФАД, участвует в биологическом окислении.

Авитаминоз проявляется в виде дерматита, катаракты, анемии, поражении сердечной мышцы

Убихинон (КоQ)

Убихинон - небелковое жирорастворимое вещество, перемещающееся во внутренней мембране митохондрий. Его роль сводится к переносу электронов и протонов от флавопротеидов на цитохромы.

Общий вид реакции с участием убихинона:

ФМНН₂ + КоQ >^ФП ФМН _(окисл) + КоQН_{2 (восст)}



Механизм восстановления убихинона:

Цитохромы

Цитохромы - гемсодержащие белки. Различные виды цитохромов обозначают латинскими буквами А, А₃, С, С_1, В, В_5, Р₄₅₀. Цитохромы отличаются строением белковой части, структурой гема, оптическими свойствами, величиной окислительно-восстановительного потенциала. Их роль заключается в переносе электронов за счёт окисления и восстановления содержащегося в их составе атома железа: Fe²⁺ Fe³⁺

Большинство цитохромов переносят электроны друг от друга в зависимости от величины их окислительно-восстановительного потенциала. И только один комплекс - цитохромоксидаза способен переносить электроны непосредственно на кислород. В связи с этим цитохромоксидаза - конечный (терминальный) участок в цепи переноса электронов. Цитохромоксидаза включает в себя два гема двух цитохромов цА и цА₃, ионы меди, 6 полипептидных цепей, имеет молекулярную массу 450 тысяч дальтон. Цитохромоксидаза может переносить 4 электрона непосредственно на молекулу О₂ с образованием воды.

Оксигеназы

Оксигеназы - это ферменты, катализирующие окисление веществ путём присоединения одного или двух атомов кислорода. Различают монооксигеназы и диоксигеназы. Они участвуют во внемитохондриальном окислении (смотри дальше)

Пероксидазы

Пероксидазы - это ферменты, катализирующие окислительные реакции с участием пероксидных соединений во внемитохондриальном окислении (смотри дальше).

биологический фосфорилирование окисление химический

2. Внутримитохондриальное окисление. Окислительное фосфорилирование

Митохондрии поглощают до 80-90% всего потребляемого клеткой кислорода. Все компоненты внутримитохондриального окисления встроены во внутреннюю мембрану митохондрий в определённой последовательности и образуют дыхательные цепи или цепи переноса электронов (ЦПЭ). Дыхательными цепями они называются в связи с тем, что очень часто внутримитохондриальное окисление называют внутритканевым дыханием. Расположение компонентов цепи переноса электронов во внутренней мембране митохондрий определяется величиной их окислительно-восстановительного потенциала.

В начале ЦПЭ находятся вещества с отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом. Эти вещества легче отдают электроны. У каждого следующего компонента увеличивается величина окислительно - восстановительного потенциала. Вещества с более высоким положительным потенциалом легче принимают электроны. Таким образом, в результате перепада потенциалов в цепи происходит спонтанное, самопроизвольное перемещение электронов от начала цепи до её конца. В митохондриях принято различать короткую и длинную дыхательные цепи.

Длинная дыхательная цепь

Длинная дыхательная цепь включает в себя окисление, начинающееся в матриксе митохондрий при участии НАД (НАДФ) - дегидрогеназ. В длинной цепи окисляются изолимонная кислота, яблочная кислота, жирные кислоты, молочная кислота.

В матриксе происходит дегидрирование субстратов с переносом электронов и протонов на кофермент НАД (НАДФ).

НАД - зависимая дегидрогеназа выполняет роль коллектора электронов и протонов от окисляемых веществ. Образующаяся восстановленная форма НАД затем включается в длинную дыхательную цепь, в которой НАДН₂ окисляется при участии флавопротеидов по схеме:.

В последующем электроны с восстановленной формы флавопротеидов переносятся при участии железосеросодержащих белков (Fe-S комплексов) на следующий компонент: КоQ по схеме:

Н⁺ из матрикса

ФМНН₂ (FeS) + KoQ ФМН+ КоQH₂

ФП

Н⁺ в межмембранное пространство

КоQН₂ окисляется системой цитохромов, на которые с КоQ перебрасываются только электроны, а протоны выделяются в межмембранное пространство:



Под действием цитохромоксидазы на молекулу кислорода перебрасываются 4 электрона с образованием восстановленной формы кислорода 2О ^2-, который в последующем взаимодействует с 4Н⁺ с образованием Н₂О.

В общем виде длинная дыхательная цепь имеет вид:

RH₂

+

НАД

НАДН₂ ФП(FeS) KoQ цВ (FeS) цС₁ цС цА, А₃ О2

Короткая дыхательная цепь

В короткой дыхательной цепи окисляются субстраты, для которых первичным акцептором электронов является флавопротеид (отсутствует этап окисления субстрата НАД-ДГ). Веществами, окисляющимися в короткой цепи, являются янтарная кислота, активные формы жирных кислот, глицерофосфат.

Первая стадия окисления:

В последующем ФАДН₂ при участии флавопротеидов*(FeS*), окисляется КоQ:

Восстановленный КоQ далее окисляется также, как и в длиной дыхательной цепи, системой цитохромов:

Длинная и короткая дыхательные цепи включают в свой состав структурно-функциональные фрагменты, которые называются окислительными (дыхательными) комплексами. В длинной цепи выделяют 3 основных комплекса (I, III, IV), а в короткой 2 (III, IV).

I комплекс - НАДН - дегидрогеназный комплекс располагается между НАДН₂ и КоQ и включает в себя ФП и FeS - белки

III комплекс - КоQН₂-дегидрогеназный или (цитохром С - редуктазный комплекс) располагается между КоQ и ц С и включает в себя ц В, FeS - белки, цС₁

IV комплекс - цитохромоксидазный комплекс - окисляет цС и включает в себя цА, А₃

II дополнительный сукцинатдегидрогеназный комплекс включает ФП* и FeS*,

Каждый дыхательный комплекс может быть выключен из работы дыхательной цепи определёнными веществами - ингибиторами.

Ингибиторы первого комплекса - амитал, барбитураты, ротенон

Ингибитор второго комплекса - малонат

Ингибитор третьего комплекса - антимицин А

Ингибиторы четвертого комплекса - Н₂S, цианиды, СО

Энергетический обмен

Внутримитохондриальное окисление тесно связано с энергетическим обменом. Энергетический обмен - сбалансированное протекание реакций образования и реакций использования энергии.

Реакции, идущие с высвобождением энергии, называется экзоргиническими реакциями, а идущие с поглощением энергии - эндорганическими. Основным экзоргоническим процессом в организме является транспорт электронов по дыхательной цепи. Окислительно-восстановительный потенциал начальных компонентов НАД окисленный /НАД восстановленный составляет -0,32 в. Окислительно-восстановительный потенциал конечных компонентов дыхательной цепи равен +0,82 в.

В результате разницы потенциалов в ЦПЭ происходит перемещение электронов с большой энергией. В процессе транспорта электронов высвобождается энергия. Та энергия, которая может быть использована на выполнение какой-то работы, - свободная энергия. Энергия, освобождающаяся в дыхательной цепи, рассчитывается по формуле:

ДF = -23*n*Де,

где n - количество переносимых электронов на атом О₂ (2е),

Де - перепад окислительно-восстановительного потенциала между началом и концом ЦПЭ.

Де = 0,82 - (-0,32) = 1,14 в ДF = -23*2*1,14 = -52 ккал / моль

Высвободившаяся энергия может быть использована организмом на выполнение различных видов работы:

· механической работы - сокращение мышц

· химической работы - на синтез новых веществ

· осмотической работы - перенос ионов против градиента концентрации

· электрической работы - возникновение потенциалов в нервной системе

Все организмы в зависимости от вида энергии, которую они используют для выполнения работы, делятся на два вида: фототрофы - могут использовать энергию солнечного света, хемотрофы - могут использовать энергию только химических связей особых макроэргических веществ.

Макроэргические вещества - вещества, при гидролизе связей которых высвобождается энергия более 5 ккал / моль. К ним относят фосфоенолпируват, креатинфосфат, 1,3 - дифосфоглицерат, ацилы жирных кислот, АТФ (ГТФ, ЦТФ, УТФ). Среди перечисленных макроэргов центральное место занимает АТФ. АТФ является аккумулятором и источником химической энергии. В молекуле АТФ заключена энергия от 7,3 ккал / моль (в стандартных условиях) до 12 ккал / моль (в физиологических условиях). В состав АТФ входят аденин, рибоза, 3 остатка Н₃РО₄. АТФ синтезируется из АДФ и фосфорной кислоты с затратой энергии. Распад АТФ, наоборот, является экзэргоническим процессом. Основным источником энергии для синтеза АТФ является перенос электронов по дыхательной цепи. Присоединение Н₃РО₄ называется - фосфорилированием.

Окислительное фосфолирирование

Процесс синтеза АТФ из АДФ и Н₃РО₄, за счёт энергии транспорта электронов по ЦПЭ называется окислительным фосфорилированием. Процессы окисления в дыхательной цепи и синтез АТФ тесно взаимосвязаны (сопряжены). При этом ведущим процессом является транспорт электронов, а сопутствующим является фосфорилирование. Участки дыхательной цепи, на которых происходит синтез АТФ, называются участками сопряжения. Их в длинной цепи три (1, 3, 4 - окислительные комплексы), в короткой дыхательной цепи их два (3,4 комплексы). Если вещество окисляется в длинной дыхательной цепи, то максимально синтезируется три молекулы АТФ. Эффективность сопряжения окислительного фосфолирирования выражается коэффициентом фосфолирирования (Р/О). Он показывает, сколько молекул Н₃РО₄ присоединяется к АДФ при переносе двух электронов на один атом кислорода, то есть, сколько синтезируется молекул АТФ при переносе двух электронов на один атом кислорода. Для длинной цепи коэффициент Р/О равен 3, для короткой - 2.

Механизм окислительного фосфорилирования.

Впервые в тридцатые годы факт синтеза АТФ в процессе окисления был выявлен отечественным биохимиком В.А. Энгельгардтом. Основной гипотезой объяснения механизма окислительного фосфорилирования стала хемоосмотическая теория П. Митчела. Согласно ей, при транспорте электронов по дыхательной цепи возникает протонный потенциал, который и аккумулирует энергию, освободившуюся при переносе электронов. Впоследствии протонный потенциал используется для синтеза АТФ. Возникновение протонного потенциала связано с непроницаемостью для протонов внутренней мембраны митохондрий. В результате транспорта электронов по дыхательной цепи одновременно происходит выталкивание Н⁺ из матрикса в межмембранное пространство. Считается, что в матрикс поступает 6 - 10 Н⁺. В результате этого происходит закисление в межмембранном пространстве, возникает перепад рН (ДрН) и одновременно заряжается внутренняя мембрана митохондрий, возникает мембранный потенциал. Совокупность мембранного потенциала и ДрН и образуют протонный потенциал -ДмН^+.

В трансформировании протонного потенциала в энергию АТФ участвует фермент АТФ-синтетаза, встроенный во внутреннюю мембрану митохондрий. Это олигомерный фермент, включает два функциональных участка. Один из них формирует во внутренней мембране гидрофильный протонный канал, по которому Н⁺ из межмембранного пространства по градиенту концентрации с огромной скоростью и энергией возвращается в матрикс. Второй участок - фосфорилирующий направлен в сторону матрикса. Поток Н⁺ вызывает конформационные перестройки фосфорилирующей части фермента, что сопровождается синтезом АТФ из АДФ и Н₃РО₄.

Регуляция окислительного фосфолирирования

Регуляция процессов окисления и фосфорилирования осуществляется путем дыхательного контроля - изменение скорости окисления в дыхательной цепи при изменении соотношения концентраций АТФ и АДФ. При увеличении концентрации АТФ, скорость переноса электронов по дыхательной цепи замедляется, и, наоборот, при увеличении концентрации АДФ скорость переноса электронов увеличивается.

Дыхательный контроль приводит в соответствие процессы образования и использования энергии в организме. В физиологических условиях процессы окисления и процессы синтеза АТФ тесно сопряжены. Степень сопряжения увеличивает гормон инсулин, витамины Е, К.

В то же время в физиологических условиях и в патологических условиях возможно явление разобщения окисления и фосфорилирования.

Разобщение - частичное или полное прекращение синтеза АТФ при сохранении транспорта электронов по дыхательной цепи. Способствуют частичному разобщению высокие концентрации гормонов щитовидной железы, билирубина, свободных жирных кислот, динитрофенола.

Механизм действия разобщителей заключается в том, что, будучи жирорастворимыми веществами, они обеспечивают транспорт Н+ через внутреннюю мембрану митохондрий из межмембранного пространства в матрикс, минуя протонную АТФ-азу. Это снижает протонный потенциал и, следовательно, синтез АТФ.

В физиологических условиях частичное разобщение выполняет важную терморегуляторную роль. В норме свободная энергия, равная 52 ккал / моль, распределяется следующим образом: 60% - используется на выполнение работы, 40% на согревание организма. При увеличении теплоотдачи организма при низкой внешней температуре происходит частичное разобщение окисления и фосфолирирования и в результате снижается доля свободной энергии использующейся на работу, но одновременно увеличивается энергия, расходуемая на поддержание температуры тела.

Таким образом, у хемотрофных организмов основным аккумулятором и основным источником энергии является АТФ. АТФ синтезируется из АДФ и расщепляется с образованием АДФ, поэтому в тканях постоянно осуществляется цикл АДФ - АТФ. Пути синтеза АТФ:

1. транспорт электронов по дыхательной цепи

2. субстратное фосфорилирование - окисление некоторых субстратов обязательно сопровождается синтезом АТФ

3. синтез АТФ из других макроэргов (за счёт креатинфосфата)

4. синтез АТФ из двух молекул АДФ

АТФ является энергетической «разменной валютой» клетки.

Особенности энергетического обмена у детей

Они определяются высокими энергозатратами в детском возрасте. Для детей скорость окислительных процессов в течение первого года в три раза выше, чем у взрослых, а в более позднем возрасте далее в два раза. Это проявляется в более высокой потребности в кислороде, калорической ценности рациона, скорости обмена АТФ, активности ферментов энергетического обмена. В то же время, у детей существует несовершенство регуляции энергетического обмена. Могут возникать диспропорции между процессами образования энергии и теплоотдачей. В детском возрасте органом термогенеза или теплообразования является бурая жировая ткань, в которой происходит нефосфолирирующее окисление (энергия окисления субстрата используется не на работу, а на образовании тепла).

Нарушение энергетического обмена.

Снижения энергетического обмена - гипоэргические состояния могут возникать при недостатке кислорода, питательных веществ, повреждении митохондрий, разобщении окислительного фосфорилирования под действием токсинов и микроорганизмов. Для лечения гипоэргических состояний используют цитохромы, КоQ, витамины. В последнее время изучаются и выявляются особенности гипоэргических состояний, которые обозначаются как митохондриальные болезни Их связывают с мутациями ДНК как митохондриальных, так и ядерных.

3. Внемитохондриальное окисление

Внемитохондриальное окисление протекает в ЭПС, пероксисомах, на внешней мембране митохондрий, цитозоле. Этот вид окисления в разных тканях расходует разное количество кислорода.

Основные функции внемитохондриального окисления:

· антитоксическая функция - обезвреживание путём окисления токсических веществ

· синтез новых соединений путём окислительных реакций

Различают несколько видов внемитохондриального окисления в зависимости от их внутриклеточной локализации и от участвующих компонентов. Во внемитохондриальном окисление принимают участие флавопротеиды, цтохром Р₄₅₀, цитохром В5, ферменты оксигеназы, пероксидазы.

Окисление с участием оксидаз.

Окисление с участием оксидаз происходит в основном на внешней мембране митохондрий. Оксидазы - аэробные флавиновые дегидрогеназы, которые переносят электроны от окисляемых субстратов по короткой цепи на кислород. Примеры: окисление некоторых аминокислот ферментами аминокислотооксидазой, аминов - аминооксидазами, ксантина - ксантинооксидазами. В результате такого окисления в тканях образуется очень активные радикалы кислорода (АФК)

· О₂ + 1е>_ФП> О₂^-+ - ион - радикал (супероксид)

· О₂ + 2е>_ФП> О₂ ^2- - пероксид радикал

· О₂^-+ + Н₂О₂ > О₂* + ОН⁺ + ОН^.

В физиологических условиях образуется очень незначительное количество активных форм О₂. Они выполняют функцию регуляции проницаемости клеточных мембран путём окисления липидов в составе мембран, активности мембранных ферментов, участвуют в синтезе биологически активных эйкозаноидов. Особо важную роль в физиологических условиях АФК играют в фагоцитозе т.к. принимают участие в нескольких механизмах фагоцитоза.

· При контакте с чужеродными веществами в фагоцитах активируется мембранная флавиновая оксидаза, под действием которой образуются ион-радикалы О_2, вызывающие окисление чужеродного вещества.

· В фагоцитах активируется фермент миелопероксидаза, которая путём окисления хлоридов через образование НСLО образует атомарный кислород, который окисляет чужеродные вещества, повышает проницаемость мембран фагоцитов и облегчает эндоцитоз.

· Образующийся из NО сильный окислитель ONOO так же участвует в фагоцитозе

· Пептиды - дефензины формируют в оболочках поглощаемых микроорганизмах дополнительные ионные каналы и способствуют разрушению микроорганизмов

При фагоцитозе потребление кислорода увеличивается в 2-5 раз, и это явление называется «окислительным взрывом»

В патологических условиях высокие концентрации активных форм кислорода оказывают токсический эффект, окисляют липиды, белки, нуклеиновые кислоты. NO обладает угнетающим действием на окислительное фосфолирирование. Поэтому в организме для разрушения избыточных концентраций активных форм кислорода существует защитная антиокислительная система. Она представлена ферментами и веществами неферментативной природы. К антиоксиданстным ферментам относят:

· супероксиддесмутаза - разрушает ион-радикал кислорода

· каталаза - разрушает пероксид

· глютатионпероксидаза - разрушает пероксидазы при участии пептида глютатиона.

К неферментативным веществам относят: белки, содержащие SH - группы, глютатион, витамины Е, А, С, некоторые гормоны, белки крови (трансферрин, церулоплазмин), селен.

Окисление с участием оксигеназ.

Окисление с участие оксигеназ наиболее активно протекает в ЭПС. В нём участвуют диоксигеназы и монооксигеназы.

Диоксигеназы - окисляют субстрат путем присоединения двух атомов кислорода по схеме: R + O₂ > RO₂. Примерами могут служить: окисление гомогентизиновой кислоты диоксигеназой гомогентизиновой кислоты, окисление триптофана трипотофанпирролазой с разрывом пиррольного кольца.

Монооксигеназы окисляют субстраты путем присоединение одного атома кислорода. Данный вид окисления активно происходит в ЭПС печени, где на него тратится до 50% поглощаемого кислорода. В микросомальном окислении участвуют дополнительные вещества - косубстраты НАДН₂ или витамин С. Микросомальное окисление в основном выполняет антитоксическую функцию (обезвреживаются продукты гниения белков, лекарственные вещества). Путём этого варианта окисления синтезируются некоторые аминокислоты (тир), биогенные амины. Благодаря микросомальному окислению происходит биотрансформация различных ксенобионтов. В них формируется гидроксильная группа, к которой в последующем присоединяются глюкуроновая кислота, Н₂SО₄, глютатион.

Пероксидазное окисление.

Пероксидазное окисление происходит по схеме:

RН₂ + Н₂О₂ = R + Н₂О

Примеры пероксидаз: каталаза, глютатионпероксидаза, йодидпероксидаза (участвует в синтезе тиреоидных гормонов).



Список основной литературы

1. Николаев А.Я. Биологическая химия / А.Я. Николаев - М., Медицинское информационное агентство, 2004

2. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия / Т.Т. Березов - М., Медицина, 1998.

3. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека / Р. Марри - М., Мир, 1993. - 1-2 т.

4. Комов В.П., Шведова В.Н. Биохимия / В.П. Комов - М., Дрофа, 2004

5. Биохимия / под ред. Е.С. Северина - М., ГЭОТАР-Медиа, 2005

Размещено на Allbest.ru