Изменения окислительно-восстановительного гомеостаза клетки после радиационного воздействия

Известно, что система окислительно-восстановительных процессов составляет основу жизнедеятельности клетки и организма, а кислород играет ключевую роль в энергетике дыхания нормальных аэробных клеток, являясь единственным акцептором электронов.

Основное количество молекулярного кислорода в клетке — 90- 98% расходуется в реакциях тканевого дыхания и микросомального окисления, катализируемых соответственно митохондриальной цито- хромоксидазой, а также и другими оксидазами, в результате чего в дыхательных цепях происходит запасание энергии и осуществляется четырехэлектронное восстановление О₂ с образованием двух молекул воды:

О₂ + 4е^- + 4Н → 2Н ₂О

Значительно реже под действием ферментов — оксигеназ — происходит включение одного из атомов кислорода в биоорганические молекулы:

О₂ + М + 2Н → МО + Н₂О.

Так, важную роль в окислении ненасыщенных липидов играют фермент­ные реакции, катализируемые липоксигеназами и циклооксигеназами — первыми ферментами на путях образования специфических регуляторов метаболизма — эйкозаноидов.

Около 2% поглощаемого кислорода восстанавливается самопроиз­вольным, неферментативным путем. Эти реакции всегда начинаются с присоединения к молекуле О₂ одного электрона и образования ани­она-радикала (содержащего неспаренный электрон) — супероксида OJ (см. также (V.29)):

О ₂ + е ^- → О ^÷₂

Донорами электронов в клетке служат Fe²⁺, Cu⁺, семихинон и дру­гие промежуточные участники процессов тканевого дыхания, а под воздействием ионизирующей радиации, как известно, электроны ге­нерируются вследствие ионизации воды и биоорганических молекул.

В основном состоянии молекулярный кислород парамагнитен — представляет собой триплет — «бирадикал», т.е. имеет два неспа- ренных электрона (с параллельными спинами) на различных орбита- лях. По этой причине прямые, неферментативные реакции с кисло­родом могут осуществляться по свободнорадикальным механизмам. Большинство органических молекул синглетны (электроны с анти­параллельными спинами), поэтому, вследствие различий с триплетным кислородом в направлении спинов, их реакции с молекулярным кислородом из-за спиновых запретов затруднены и протекают очень медленно. Кинетические барьеры одноэлектронного восстановления кислорода в клетке достаточно высоки, поэтому образование супер­оксида процесс медленный, однако он очень важен для формирова­ния системы окислительно-восстановительного гомеостаза в клетке, так как O^÷₂ участвует в генерации многих окислителей — активных кислород-содержащих соединений — АКСС.

Дата добавления: 2014-01-07