Химический состав живых организмов, потребности в веществах и энергии, страница 5

Источниками активных форм кислорода могут быть также монооксигеназы (например цитохром Р450), включающие один атом кислорода в продукт реакции, и диоксигеназы, включающие оба атома кислорода в окисляемую молекулу.

В присутствии Fe2+ или ионов других переходных металлов пероксид водорода способствует образованию наиболее токсичной формы кислорода − гидроксильного радикала (ОН) (схема 3):

Fe2+   +   H2O2  →  Н2О   +   ОН                     (3).

В лейкоцитах в процессе фагоцитоза усиливается образование активных форм кислорода, катализируемое NADPH-оксидазой. Этот фермент локализован преимущественно на наружней стороне плазматической мембраны, инициируя так называемый «респираторный взрыв» с образованием активных форм кислорода.

6.1.2.3. Перекисное окисление липидов (ПОЛ). Действию активных форм кислорода особенно подвержены ненасыщенные жирные кислоты, содержащие двойные связи, расположенные через метиленовую (-СН2-) группу. Отнимая электрон от метиленовой группы, радикальные формы кислорода (чаще всего гидроксильный радикал), являющиеся инициаторами окисления липидов, превращают липид, содержащий эту кислоту, в липидный радикал. ПОЛ представляет собой цепные реакции, обеспечивающие воспроизводство частиц, содержащих неспаренный электрон, и инициирующие дальнейшее распространение перекисного окисления.

1) Инициация ПОЛ: образование свободного липидного радикала (L) (3):

                            -СН2-   →   -СН-                                               (3),

L   →  L

2) Развитие цепи (4−5):

                              L  +   О2   →   LOO                                         (4),

                              LOO  + LH  →   LOOH  +  L                        (5),

.

Развитие цепи путем присоединения молекулы кислорода приводит к образованию пероксирадикала LOO или пероксида липида LOOH. Таким образом, каждый образовавшийся радикал инициирует образование несколько других.

3) Обрыв цепи путем взаимодействия радикалов между собой (6−9):

LOO  +  L   →    LOOH  +   LH(6);

    (7);

L   +    витамин Е     →    LH    +    витамин Е         (8);

витамин Е    +   L    →    LH    +    витамин Еокисл.   (9).

Развитие цепи обрывается в результате взаимодействия свободных радикалов между собой или взаимодействия с антиоксидантами, например с витамином Е, который превращается в стабильную окисленную форму при отдаче электронов.

Конечными продуктами ПОЛ являются  малоновый диальдегид и гидропероксид полиеновой кислоты.

6.1.2.4. Нарушения в клетке, вызываемые ПОЛ.  Из-за образования гидропероксидов полиеновых кислот в составе липидов в гидрофобных клеточных мембранах появляются гидрофильные зоны, через которые в клетку проникает вода, катионы металлов, что приводит к разбуханию клетки и ее разрушению. ПОЛ наблюдается при многих заболеваниях: при дистрофии мышц, болезни Паркинсона, атеросклерозе, развитии опухолей.

ПОЛ имеет место также при спазме коронарных артерий (ишемии) и последующем их расширении при реоксигенации. На коже изменение структуры тканей в результате ПОЛ наблюдается в виде увеличивающегося с возрастом количества пигментных пятен. Прогоркание жиров при хранении, появление неприятного запаха у молочных продуктов также являются результатом ПОЛ.

6.1.2.5. Системы защиты клетки от активных форм кислорода. Для защиты от активных форм кислорода в организме существуют эффективные системы ингибирования их действия. К этим системам относятся как ферменты антиоксидантного действия (супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза), так и витамины-антиоксиданты (витамин Е, витамин А и каротиноиды, аскорбиновая кислота, биофлавоноиды). В органах, где много митохондрий, цитохрома Р450 и пероксисом (а это − печень, надпочечники и почки), ферменты антиоксидантного действия наиболее активны.  

Супероксиддисмутаза

Супероксиддисмутаза (К.Ф. 1.15.1.1) катализирует превращение супероксидного радикала, который образуется первым из активных форм кислорода при утечке электронов из дыхательной цепи, в пероксид водорода (схема 10):