Биологическое окисление

гидропероксидного радикала (2). Реакция (3) представляет собой спонтан-ную дисмутацию, приводящую к образованию Н2О2+О2. Совокупность этих реакций дает основание предполагать, что любая система, продуцирующая О2 , будет также вскоре содержать Н2О2.

Ксантиноксидаза, альдегидоксидаза и многочисленные флавопротеиды образуют О2 и Н2О2, что происходит и при самопроизвольном окислении гемоглобина, ферредоксинов, восстановленных цитохромом b5 гидрохино-нов, тетрагидроптеридинов и адреналина. Угроза для клеток, возникающая из-за реакционноспособности О2 и Н2О2, устраняется действием ферментов, эффективно обезвреживающих эти соединения.[14,1996]

Ферментативная антиоксидантная защита.

Супероксиддисмутазы катализируют реакцию

О2 + О2 + 2Н  Н2О2 + О2

Эти ферменты найдены во всех дышащих клетках, а также в различных фа-культативно анаэробных бактериях. Супероксиддисмутазы – металлофер-менты. 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 ак-тивность также обнаруживается во всех растительных материалах и в боль-шинстве микроорганизмов, кроме облигатных анаэробов. В каждом случае каталаза, вероятно, предотвращает аккумуляцию вредного Н2О2, образуемого при аэробном окислении восстановленных флавопротеидов и из О2 . Одна молекула каталазы может разложить 44000 молекулы Н2О2 в секунду. Фак-тически фермент почти не требует энергии активации, и скорость реакции полностью определяется диффузией. Каталаза реагирует с Н2О2 с образова-нием 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 актив-ность гноя. Клетки фагоцитов содержат миелопероксидазу, которая окисляет ионы галогенов, например I , до свободного галогена – эффективного бакте-рицидного агента.

Каталазную и пероксидазную реакции можно записать следующим обра-зом:

НО ОН О

+ 2Н2О +

НО ОН О

НО ОН О

+ R 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 окис-лительных процессов. Витамин активирует окисление n-оксифенилпирови-ноградной кислоты гомогенатами печени. В присутствии кислорода раство-ры, содержащие ферро-ионы и аскорбат, катализируют гидроксилирование ряда соединений. Витамин является антиоксидантом, участвует в метаболиз-ме фенилаланина, тирозина, пептидных гормонов, в синтезе жиров и белков, необходим для образования коллагена, способствует сохранению целостно-сти соединительной и остеоидной тканей, обладает антиканцерогенным дей-ствием, предотвращая образование канцерогенных нитрозаминов, участвует в распределении и накоплении железа.[17,1995]

Витамин Е.

Витамин был выделен из масла зародышей пшеничных зерен в 1936 го-ду и получил название токоферол. Семь токоферолов, производных исходно-го соединения токола, найдены в природных источниках; среди них наи-большее 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 антикан-церогенным 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 нормаль-ных животных. -Токоферол нелегко подвергается обратимому окислению. Увеличенное потребление кислорода мышцами при недостаточности вита-мина связаны, по-видимому, с пероксидным окислением ненасыщенных жирных кислот. В других тканях, например в печени, это приводит к нару-шению структуры митохондрий и снижению дыхания. Имеются данные о том, что пероксидное окисление ненасыщенных жирных кислот в эндоплаз-матическом ретикулуме мышечных клеток приводит к освобождению лизо-сомальных гидролаз, в результате развивается мышечная дистрофия. Все проявления недостаточности витамина представляет собой вторичные явле-ния, обусловленные отсутствием торможения пероксидного окисления поли-ненасыщенных жирных кислот.

Классическим проявлением недостаточности витамина Е у лаборатор-ных животных является бесплодие. У самцов наиболее ранним наблюдаемым признаком недостаточности является неподвижность сперматозоидов. На-блюдается также ряд других изменений: дегенерация эпителия почечных ка-нальцев, депигментация передних зубов. Другим проявлением недостаточно-сти витамина Е является гемолиз эритроцитов in vitro в присутствии перок-сидов или производных аллоксана. У крыс с продолжительной недостаточ-ностью витамина развивается мышечная дистрофия с явлениями прогресси-рующего паралича задних конечностей, понижается содержание креатина в мышцах, возникает креатинурия и несколько снижается экскреция креатини-на. Могут также развиваться явления недостаточности витамина А вследст-вие окислительной деструкции последнего из-за отсутствия в рационе вита-мина, обладающего антиоксидантными свойствами. Проявлениями гиперви-таминоза 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 на-звание «биофлавоноиды»).

Биофлавоноиды стабилизируют основное вещество соединительной ткани путем ингибирования гиалуронидазы, что подтверждается данными о положительном влиянии Р-витаминных препаратов, как и аскорбиновой ки-слоты, на профилактику и лечение цинги, ревматизма, ожогов и др. Эти дан-ные указывают на тесную функциональную связь витаминов С иР в окисли-тельно-восстановительных процессов организма.

При недостаточности биофлавоноидов или отсутствии их в пище повы-шается проницаемость кровеносных сосудов, сопровождающаяся кровоиз-лияниями 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 вита-мина 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 появле-ние множества новых препаратов позволяет, зная биохимию процессов, про-текающих в организме, воздействовать на них и лечить многие заболевания на клеточном уровне, стимулируя энергетические процессы на уровне мито-хондрий.

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 ин-тенсивно протекает перикисное окисление липидов с последующим необра-тимым повреждением клеток. Изучение нарушений механизмов биологиче-ского окисления и способов коррекции является важным при лечении пато-логий 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 вре-мя операций под наркозом, например кетамином или этраном, под влиянием наркотических веществ происходит разобщение процессов окисления и фос-форилирования. Вот почему так важно иметь в распоряжении наиболее пол-ные знания и информативные данные, оценка которых может обеспечить максимальные возможности прогноза течения заболевания.

Список литературы:

1. Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рэфф М., Робертс К., Уотсон Дж. Молекулярная биология клетки: