ВОПРОС 7. Пути использования кислорода в организме. Микросомальное окисление. Активные формы кислорода. Антиоксидантная система организма

Факторы, вызывающие нарушение сопряжения окисления и фосфорилирования.

Необходимыми условиями для нормального осуществления окислительного фосфорилирования являются такие свойства внутренней сопрягающей мембраны митохондрий, как целостность и непроницаемость для ионов (Н⁺, ОН^-, К⁺ и др.). Факторы, приводящие к нарушению этих свойств, вызывают разобщение окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи. В результате вся энергия переноса электронов от субстрата к кислороду может продолжаться, но рассеивается в виде тепла (свободное окисление). К разобщающим факторам относятся:

1) охлаждение организма, приводящее к повышенному образованию свободных жирных кислот, которые возвращают Н⁺ обратно в матрикс.

2) 2,4-динитрофенол – повышает проницаемость внутренней мембраны для Н⁺, связывает протоны и возвращает их обратно в матрикс.

3) антибиотики: грамицидин, валиномицин (увеличивают проницаемость внутренней сопрягающей мембраны для К⁺ и Na⁺).

4) гипертиреоз – при гиперпродукции гормонов щитовидной железы (тироксина и трийодтиронина) наблюдается нарушение целостности внутренней мембраны митохондрий.

Пути использования кислорода в организме:

I. Оксидазный. 90% всего потребляемого кислорода восстанавливается в клетках с участием цитохромоксидазы митохондрий в дыхательной цепи. Конечный продукт - вода. Цель – синтез АТФ.

II. Оксигеназный. Происходит с участием ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции, в которых атомы кислорода включаются в молекулу субстрата с образованием, например, новой гидроксильной или карбоксильной группы. Эти ферменты называются оксигеназами. Есть два класса оксигеназ: диоксигеназы и монооксигеназы. Диоксигеназы катализируют реакции включения в молекулу субстрата двух атомов: R + O₂ → RO₂. Монооксигеназы катализируют реакции включения в субстрат одного атома кислорода; второй атом висстанавливается при этом до Н₂О: SH + BH₂ + O₂→S-OH + B + H₂O. Ферменты монооксигеназы (гидроксилазы) – катализируют реакцию включения одного атома кислорода из молекулы кислорода в состав субстрата в виде гидроксильной группы. Второй атом кислорода восстанавливается до молекулы воды, в качестве донора водорода используется НАДФН+Н⁺ или другие доноры водорода. Участником монооксидазных реакция является цитохром Р₄₅₀. Вся энергия окисления в цепи микросомального окисления рассеивается в виде тепла. Роль микросомального окисления: 1) Пластическая. Например, синтез стероидных гормонов, норадреналина, холестерина, желчных кислот, простагландинов, активных форм витамина D и др. 2) Окисление чужеродных веществ (ксенобиотиков - ядохимикатов, лекарственных веществ, косметических препаратов) и токсичных продуктов обмена веществ (билирубина, индола, крезола). Микросомальное окисление происходит к мембранах эндоплазматической сети.

Схема цепи микросомального окисления

SH
O=О
HAДФН+Н⁺ Н: ФАДН₂ ^2е FeS-белки ^2е цитохром _Р450
Н⁺ S-OH
2Н⁺ H₂O

III. Пероксидазный. Образование активных форм кислорода (АФК) происходит в результате неполного восстановления молекулы кислорода:

О₂ + e^- → O₂^-(супероксидный радикал); О₂ + e^- + 2Н⁺→ Н₂O₂ (пероксид водорода);

Н₂O₂ + e^- + Н⁺ → Н₂О + Н (гидроксильный радикал)

В физиологических концентрациях АФК участвуют процессах: фагоцитоза, апоптоза, синтеза простагландинов, синтеза тироксина, обновдения мембран и др. В больших количествах АФК проявляют токсическое действие – вызывают пероксидное окисление липидов (ПОЛ), окислительную модификацию белков и окислительное повреждение ДНК.

Антиоксидантная система (АОС) организма включает два основных способа: неферментативный (витамины А, Е, С)и ферментативный (супероксиддисмутаза – СОД, каталаза, пероксидаза, глутатионредуктаза).

Дата добавления: 2014-01-20