81455

Образование токсических форм кислорода, механизм их повреждающего действия на клетки. Механизмы устранения токсичных форм кислорода

Доклад

Биология и генетика

Механизмы устранения токсичных форм кислорода. В большинстве реакций с участием молекулярного кислорода его восстановление происходит поэтапно с переносом одного электрона на каждом этапе. При одноэлектронном переносе происходит образование промежуточных высокореактивных форм кислорода.

Русский

2015-02-20

135.17 KB

3 чел.

Образование токсических форм кислорода, механизм их повреждающего действия на клетки. Механизмы устранения токсичных форм кислорода.

В большинстве реакций с участием молекулярного кислорода его восстановление происходит поэтапно с переносом одного электрона на каждом этапе. При одноэлектронном переносе происходит образование промежуточных высокореактивных форм кислорода. В невозбуждённом состоянии кислород нетоксичен. Образование токсических форм кислорода связано с особенностями его молекулярной структуры. О2 содержит 2 неспаренных электрона с параллельными спинами, которые не могут образовывать термодинамически стабильную пару и располагаются на разных орбиталях. Каждая из этих орбиталей может принять ещё один электрон. Полное восстановление О2 происходит в результате 4 одноэлектронных переходов:

Супероксид, пероксид и гидроксильный радикал - активные окислители, что представляет серьёзную опасность для многих структурных компонентов клетки. Активные формы кислорода могут отщеплять электроны от многих соединений, превращая их в новые свободные радикалы, инициируя цепные окислительные реакции. Большая часть активных форм кислорода образуется при переносе электронов в ЦПЭ, прежде всего, при функционировании QH2-дегидрогеназного комплекса. Это происходит в результате неферментативного переноса ("утечки") электронов с QH2 на кислород.

В отличие от рассмотренного механизма на этапе переноса электронов при участии цитохромоксидазы (комплекс IV) "утечка" электронов не происходит благодаря наличию в ферменте специальных активных центров, содержащих Fe и Сu и восстанавливающих О2 без освобождения промежуточных свободных радикалов. В фагоцитирующих лейкоцитах (гранулоцитах, макрофагах и эозинофилах) в процессе фагоцитоза усиливаются поглощение кислорода и образование активных радикалов. Активные формы кислорода образуются в результате активации NADPH-оксидазы, преимущественно локализованной на наружной стороне плазматической мембраны, инициируя так называемый "респираторный взрыв" с образованием активных форм кислорода. Защита организма от токсического действия активных форм кислорода связана с наличием во всех клетках высокоспецифичных ферментов: супероксиддисмутазы, каталазы, глутатион-пероксидазы, а также с действием антиоксидантов и витаминов.

К ферментам, защищающим клетки от действия активных форм кислорода, относят супероксиддисмутазу, каталазу и глутатионпероксидазу; Наиболее активны эти ферменты в печени, надпочечниках и почках, где содержание митохондрий, цитохрома Р450 и пероксисом особенно велико. Супероксиддисмутаза (СОД) превращает супероксидные анионы в пероксид водорода. Изоферменты СОД находятся и в цитозоле и в митохондриях и являются как бы первой линией защиты, потому что супероксидный анион образуется обычно первым из активных форм кислорода при утечке электронов из дыхательной цепи. СОД - индуцируемый фермент, т.е. синтез его увеличивается, если в клетках активируется перекисное окисление. Пероксид водорода, который может инициировать образование самой активной формы ОН•, разрушается ферментом каталазой:

2Н2О2 → 2 Н2О + О2.

Каталаза находится в основном в пероксисомах, где образуется наибольшее количество пероксида водорода, а также в лейкоцитах, где она защищает клетки от последствий "респираторного взрыва"

Глутатионпероксидаза - важнейший фермент, обеспечивающий инактивацию активных форм кислорода, так как он разрушает и пероксид водорода и гидропероксиды липидов. Он катализирует восстановление пероксидов с помощью трипептида глутатиона (γ-глутамилцистеинилглицин). Сульфгидрильная группа глутатиона (GSH) служит донором электронов и, окисляясь, образует дисульфидную форму глутатиона, в которой 2 молекулы глутатиона связаны через дисульфидную группу.

Н2О2 + 2 GSH → 2 Н2О + G-S-S-G.

Окисленный глутатион восстанавливается глутатионредуктазой:

GS-SG + NADPH + Н+ → 2 GSH + NADP+.

Глутатионпероксидаза, которая восстанавливает гидропероксиды липидов в составе мембран, в качестве кофермента использует селен (необходимый микроэлемент пищи). При его недостатке активность антиоксидантной защиты снижается.

Витамин Е (α-токоферол) - наиболее распространённый антиоксидант в природе - является липофильной молекулой, способной инактивировать свободные радикалы непосредственно в гидрофобном слое мембран и таким образом предотвращать развитие цепи перекисного окисления. Различают 8 типов токоферолов, но α-токоферол наиболее активен. Витамин Е отдаёт атом водорода свободному радикалу пероксида липида (ROO•), восстанавливая его до гидропероксида (ROOH) и таким образом останавливает развитие ПОЛ. Свободный радикал витамина Е, образовавшийся в результате реакции, стабилен и не способен участвовать в развитии цепи. Наоборот, радикал витамина Е непосредственно взаимодействует с радикалами липидных перекисей, восстанавливая их, а сам превращается в стабильную окисленную форму - токоферолхинон.

Витамин С (аскорбиновая кислота) также является антиоксидантом и участвует с помощью двух различных механизмов в ингибировании ПОЛ. Во-первых, витамин С восстанавливает окисленную форму витамина Е и таким образом поддерживает необходимую концентрацию этого антиоксиданта непосредственно в мембранах клеток. Во-вторых, витамин С, будучи водорастворимым витамином и сильным восстановителем, взаимодействует с водорастворимыми активными формами кислорода - , Н2О2, ОН• и инактивирует их.

β-Каротин, предшественник витамина А, также обладает антиоксидантаным действием и ингибирует ПОЛ. Показано, что растительная диета, обогащённая витаминами Е, С, кароти-ноидами, существенно уменьшает риск развития атеросклероза и заболеваний ССС, подавляет развитие катаракты - помутнения хрусталика глаза, обладает антиканцерогенным действием. Имеется много доказательств в пользу того, что положительное действие этих компонентов пищи связано с ингибированием ПОЛ и других молекул и, следовательно, с поддержанием нормальной структуры компонентов клеток.

43.Катаболизм основных пищевых веществ - углеводов, жиров, белков. Понятие о специфических путях катаболизма и общих путях катаболизма.

Если процесс катаболизма рассматривать с общей точки зрения, то можно выделить три основные его части:

  1.  Расщепление в пищеварительном тракте. Это гидролитические реакции, превращающие сложные пищевые вещества в относительно небольшое число простых метаболитов: глюкоза, аминокислоты, глицерин, жирные кислоты.
  2.  Специфические пути катаболизма. Простые метаболиты подвергаются специфическим реакциям расщепления, в результате которых образуется либо пировиноградная кислота, либо ацетил — КоА. Причем ацетил — КоА может образоваться из пирувата в результате окислительного декарбоксилирования. Могут также образоваться другие соединения, непосредственно включающиеся в цитратный цикл.
  3.  Цитратный цикл и дыхательная цепь завершают расщепление пищевых веществ до конечных продуктов — СО2 и Н2О.

Следовательно, начиная со стадии образования пирувата происходит унификация путей катаболизма. Из большого числа исходных соединений образуется всего два — пируват и ацетил — СоА. Процесс, начинающийся от пирувата, называется общим путем катаболизма и в свою очередь включает:

  1.  окислительное декарбоксилирование пирувата
  2.  цитратный цикл.

Именно в общем пути катаболизма образуется основная масса субстратов для реакций дегидрирования. Совместно с дыхательной цепью и окислительным фосфорилированием общий путь катаболизма является основным источником энергии в форме АТР.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22043. Технические характеристики оборудования SDH 32 KB
  Всё разнообразие выпускаемого оборудования для SDH сетей можно разбить на 5 основных групп: синхронные мультиплексоры SMUX или SM; оборудование линейных трактов SL; синхронные кросскоммутаторы – SXC; синхронное радиорелейное оборудование – SR; системы управления оборудованием SDH – с самым разным названием. Обобщим некоторые термины касающиеся технических характеристик оборудования SDH. Трибные каналы доступа – это интерфейсы для подключения PDH и SDH потоков.
22044. Основные понятия и определения 99 KB
  Линии передачи линии связи – это воздушные провода скрученные пары проводников собранные в многожильный кабель коаксиальные кабели оптоволоконные линии волноводы воздушная и космическая среда т. это среда передачи сигнала. Чтобы соединить между собой для передачи сообщений два или более абонента или их абонентские устройства помимо линии передачи нужны ещё многие дополнительные устройства. Такая совокупность технических средств и среды распространения образуют КАНАЛ ПЕРЕДАЧИ КАНАЛ СВЯЗИ сигнала от источника к получателю.
22045. Радиорелейные системы передачи. 175 KB
  облучатель в фокусе плоское зеркало парабола фидер облучающая парабола Радиооборудование ПРМ ПРД Радиооборудование Оборудование состоящее из передатчика приемника и антенны называют радиорелейной станцией РРС....
22046. Системы с ЧРК 1.71 MB
  Электрические сигналы при передаче от одного абонента к другому проходит через нелинейные преобразователи усилители промежуточные линейные – от понятия линии связи усилители усилители – регенераторы узловые АТС линии связи. А это в свою очередь приводит к стандартным длинам участков линии связи через которые необходимо ставить линейные усилители – регенераторы восстанавливающие сигнал и необходимое превышение его уровня над шумами. Затухание в линии связи всегда растёт с ростом частоты сигнала. Рекомендуется использовать линии...
22047. Структура многоканальной системы передачи с ЧРК 53 KB
  ГРУППОБРАЗОВАНИЕ уплотнение каналов в системе с ЧРК носит иерархический характер. На основе каналов ТЧ с рассмотренными выше характеристиками строятся следующие групповые каналы тракты: Наименование группы каналов Диапазон занимаемых частот кГц Число каналов ТЧ Число объединяемых групп Предварительная группа ПрГ Первичная группа ПГ Вторичная группа ВГ Третичная группа ТГ Четверичная группа ЧГ 1224 60108 312552 8122044 851612388 3 12 60 300 900 используется редко 4 ПрГ 5 ПГ 5 ВТ 3 ТГ Совокупность устройств...
22048. Одно и двухнаправленные системы передачи 222 KB
  Для компенсации потерь и коррекции фазочастотных искажений сигнала через определенные расстояния в линию включаются линейные усилители. Схемы включения дифференциальных трансформаторов Основное назначение РУ – обеспечить передачу сигнала в направлении клемм от 11 к 33 с малыми потерями и прием сигнала с клемм 44 к 11. Конечная величина затухания a43 приводит к тому что часть сигнала из передающей пары проводников переходит в приемные проводники действие на ближнем конце. Неполное согласование РУ на дальнем конце...
22049. Шумы в линии передачи. Расчёт длины усилительного участка. 100.5 KB
  Для такой ЭГЦ средняя за час псофометрическая мощность помехи WЭ10000 пВт или пВт 1 км для международных пВт.23LЭ и тогда Мощности различных видов шумов определяются по следующим формулам: Мощность собственных шумов тепловые шумы линии элементов схем флуктуации электропроводности дробовые шумы электронных приборов и т. Увеличивать длину l усилительного участка по сравнению с нормами МККТТ можно либо увеличивая мощность полезного сигнала – но не допуская увеличения нелинейных шумов уменьшая собственные шумы усилителей – новая...
22050. Формирование групповых сигналов в системах с ЧРК 173 KB
  Итого любой канал ТЧ в системе с ЧРК может иметь полосу f=4 кГц. Общая ширина должна быть F1= 12f=48 кГц это абсолютная ширина спектра первичной группы. Значит после преобразования НЧ спектра с полосой F1=48 кГц вверх по частоте нижняя граница нового спектра должна быть выше второй гармоники от 48 кГц.
22051. Барокко 43.5 KB
  Барокко К XVII в. широкого распространения достигли мотивы и настроения барокко утверждавшего что человек лишь странник на этой бренной жалкой земле. Это усиление лирического начала особенно заметно в поэзии барокко или в поэзии которая в той или иной степени соприкасалась с барокко. В немецких условиях именно литература барокко в течение длительного времени оказывала решающее воздействие на духовную жизнь страны.