Биологическое окисление
вление кислорода инициирует цепь реакций, которые ведут к
образованию ОН:
О2 + е ( О2[pic] (1)
О2[pic] + Н[pic] (НО2 (2)
О2[pic]+ НО2 + Н[pic] ( Н2О2+О2 (3) [14,1996]
Супероксид-анион, образуемый в реакции (1), может протонироваться до
гидропероксидного радикала (2). Реакция (3) представляет собой спонтанную
дисмутацию, приводящую к образованию Н2О2+О2. Совокупность этих реакций
дает основание предполагать, что любая система, продуцирующая О2[pic],
будет также вскоре содержать Н2О2.
Ксантиноксидаза, альдегидоксидаза и многочисленные флавопротеиды
образуют О2[pic] и Н2О2, что происходит и при самопроизвольном окислении
гемоглобина, ферредоксинов, восстановленных цитохромом b5 гидрохинонов,
тетрагидроптеридинов и адреналина. Угроза для клеток, возникающая из-за
реакционноспособности О2[pic]и Н2О2, устраняется действием ферментов,
эффективно обезвреживающих эти соединения.[14,1996]
Ферментативная антиоксидантная защита.
Супероксиддисмутазы катализируют реакцию
О2[pic] + О2[pic]+ 2Н[pic]( Н2О2 + О2
Эти ферменты найдены во всех дышащих клетках, а также в различных
факультативно анаэробных бактериях. Супероксиддисмутазы – металлоферменты.
Их каталитический цикл включает восстановление и окисление иона металла,
например Cu, Mn или Fe, на активном центре.
Каталазная активность наблюдается почти во всех животных клетках и
органах. Печень, эритроциты и почки – богатые источники каталаз. Эта
активность также обнаруживается во всех растительных материалах и в
большинстве микроорганизмов, кроме облигатных анаэробов. В каждом случае
каталаза, вероятно, предотвращает аккумуляцию вредного Н2О2, образуемого
при аэробном окислении восстановленных флавопротеидов и из О2[pic]. Одна
молекула каталазы может разложить 44000 молекулы Н2О2 в секунду. Фактически
фермент почти не требует энергии активации, и скорость реакции полностью
определяется диффузией. Каталаза реагирует с Н2О2 с образованием
относительно стабильного фермент-субстратного комплекса.
Хотя пероксидазы встречаются относительно редко в животных тканях, в
печени и почках обнаружена слабая пероксидазная активность. Лейкоциты
содержат вердопероксидазу, которая ответственна за пероксидазную активность
гноя. Клетки фагоцитов содержат миелопероксидазу, которая окисляет ионы
галогенов, например I[pic], до свободного галогена – эффективного
бактерицидного агента.
Каталазную и пероксидазную реакции можно записать следующим образом:
НО ОН О
+ [pic] 2Н2О +
НО ОН О
НО ОН О
+ R[pic] 2Н2О + R
НО ОН О [5,2000]
Неферментативная антиоксидантная защита.
Аскорбиновая кислота (витамин С).
Витамин С легко окисляется до дегидроаскорбиновой кислоты, которая
нестабильна в щелочной среде, в которой происходит гидролиз лактонного
кольца с образованием дикетогулоновой кислоты.
Аскорбиновая кислота необходима для различных биологических
окислительных процессов. Витамин активирует окисление n-оксифенилпирови-
ноградной кислоты гомогенатами печени. В присутствии кислорода растворы,
содержащие ферро-ионы и аскорбат, катализируют гидроксилирование ряда
соединений. Витамин является антиоксидантом, участвует в метаболизме
фенилаланина, тирозина, пептидных гормонов, в синтезе жиров и белков,
необходим для образования коллагена, способствует сохранению целостности
соединительной и остеоидной тканей, обладает антиканцерогенным действием,
предотвращая образование канцерогенных нитрозаминов, участвует в
распределении и накоплении железа.[17,1995]
Витамин Е.
Витамин был выделен из масла зародышей пшеничных зерен в 1936 году и
получил название токоферол. Семь токоферолов, производных исходного
соединения токола, найдены в природных источниках; среди них наибольшее
распространение и наибольшую биологическую активность имеет (-токоферол.
Токоферолы обозначаются греческими буквами: альфа, бета, гамма и
дельта.[18,1989]
Витамин защищает клеточные структуры от разрушения свободными
радикалами, участвует в биосинтезе гема, препятствует тромбообразованию,
участвует в синтезе гормонов, поддерживает иммунитет, обладает
антиканцерогенным эффектом, обеспечивает нормальное функционирование мышц.
Рисунок 6. Механизм действия витамина.[8,2000]
Ткани животных с недостаточностью витамина Е, особенно сердечная и
скелетные мышцы, более быстро потребляют кислород, чем ткани нормальных
животных. (-Токоферол нелегко подвергается обратимому окислению.
Увеличенное потребление кислорода мышцами при недостаточности витамина
связаны, по-видимому, с пероксидным окислением ненасыщенных жирных кислот.
В других тканях, например в печени, это приводит к нарушению структуры
митохондрий и снижению дыхания. Имеются данные о том, что пероксидное
окисление ненасыщенных жирных кислот в эндоплазматическом ретикулуме
мышечных клеток приводит к освобождению лизосомальных гидролаз, в
результате развивается мышечная дистрофия. Все проявления недостаточности
витамина представляет собой вторичные явления, обусловленные отсутствием
торможения пероксидного окисления полиненасыщенных жирных кислот.
Классическим проявлением недостаточности витамина Е у лабораторных
животных является бесплодие. У самцов наиболее ранним наблюдаемым признаком
недостаточности является неподвижность сперматозоидов. Наблюдается также
ряд других изменений: дегенерация эпителия почечных канальцев,
депигментация передних зубов. Другим проявлением недостаточности витамина Е
является гемолиз эритроцитов in vitro в присутствии пероксидов или
производных аллоксана. У крыс с продолжительной недостаточностью витамина
развивается мышечная дистрофия с явлениями прогрессирующего паралича задних
конечностей, понижается содержание креатина в мышцах, возникает
креатинурия и несколько снижается экскреция креатинина. Могут также
развиваться явления недостаточности витамина А вследствие окислительной
деструкции последнего из-за отсутствия в рационе витамина, обладающего
антиоксидантными свойствами. Проявлениями гипервитаминоза являются тошнота,
головокружение и тахикардия.[6,2000]
Витамин Р.
Витамин Р (рутин, цитрин) был выделен в 1936 году А. Сент-Дьёрдьи из
кожуры лимона. Под термином «витамин Р» объединяется группа веществ со
сходной биологической активностью: катехины, халконы, флавины и др. Все они
обладают Р-витаминной активностью и в основе их структуры лежит
дифенилпропановый углеродный «скелет» хромона или флавона (общее название
«биофлавоноиды»).
Биофлавоноиды стабилизируют основное вещество соединительной ткани
путем ингибирования гиалуронидазы, что подтверждается данными о
положительном влиянии Р-витаминных препаратов, как и аскорбиновой кислоты,
на профилактику и лечение цинги, ревматизма, ожогов и др. Эти данные
указывают на тесную функциональную связь витаминов С иР в окислительно-
восстановительных процессов организма.
При недостаточности биофлавоноидов или отсутствии их в пище повышается
проницаемость кровеносных сосудов, сопровождающаяся кровоизлияниями и
кровотечениями, отмечается также общая слабость, быстрая утомляемость и
боли в конечностях.
Основными источниками витамина являются растительные продукты питания
(в частности, овощи и фрукты), в которых содержится много витамина С.
Витаминная промышленность выпускает ряд препаратов с Р-витаминной
активностью: чайные катехины, рутин, гесперидин, нарингин и
другие.[18,1989]
Заключение.
Проблема, освещенная в данной работе, на сегодняшний день является
очень важным разделом в биохимии, где, несмотря на достигнутые успехи,
остается множество вопросов и пробелов.
Знание вопросов биоорганической химии является нужным и важным в
практике каждого врача, так как активное развитие фармакологии и появление
множества новых препаратов позволяет, зная биохимию процессов, протекающих
в организме, воздействовать на них и лечить многие заболевания на клеточном
уровне, стимулируя энергетические процессы на уровне митохондрий.
Любая внезапная смерть связана с гипоксией, которая сопровождается
накоплением в организме большого количества молочной кислоты за счет
подавления функции челночных механизмов, и как следствие - возникает
ацидоз. При гипоксии неограниченно образуются свободные радикалы и
интенсивно протекает перикисное окисление липидов с последующим необратимым
повреждением клеток. Изучение нарушений механизмов биологического окисления
и способов коррекции является важным при лечении патологий сердечно-
сосудистой и дыхательной систем, возрастных патологиях, воспалениях. Особо
важное значение имеют эти знания в реанимации, при наркозах, так как
уровень молочной кислоты значительно возрастает во время операций под
наркозом, например кетамином или этраном, под влиянием наркотических
веществ происходит разобщение процессов окисления и фосфорилирования. Вот
почему так важно име
| |  скачать работу |
Биологическое окисление |
