Методички111. ВНЕМИТОХОНДРИАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ. Внемитохондриальное окисление
 Скачать 67 Kb.
| Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей |
Полное содержание архива Методички111.rar: Внемитохондриальное окисление, В.210400 ВНЕМИТОХОНДРИАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ На его долю приходится 5-10% кислорода, поступающего в организм. АТФ во внемитохондриальном окислении никогда не образуется. Существуют 2 типа внемитохондриального окисления: I. ОКИСЛЕНИЕ ОКСИДАЗНОГО ТИПА. Ферменты - ОКСИДАЗЫ. По строению являются металлофлавопротеинами. Содержат металлы с переменной валентностью - железо(Fe), медь(Cu), молибден(Mo). Находятся оксидазы в пероксисомах - особых образованиях эндоплазматического ретикулюма, а также в наружной мембране митохондрий. Отнимают водород от субстрата и передают его на кислород с образованием Н2О2 - перекиси водорода. Общая схема:  Оксидаз в клетке немного, и субстратов для них тоже мало. Эти ферменты обычно обладают широкой субстратной специфичностью и невысокой активностью.1. МОНОАМИНОКСИДАЗЫ (МАО) - окисляют гормон адреналин и некоторые биогенные амины. 2. ДИАМИНОКСИДАЗЫ (ДАО) - окисляют гистамин и другие диамины и полиамины. 3. ОКСИДАЗА L-аминокислот 4. ОКСИДАЗА D-аминокислот 5. КСАНТИНОКСИДАЗА - окисляет пуриновые азотистые основания (аденин и гуанин) с участием воды. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ОКИСЛЕНИЯ ПО ОКСИДАЗНОМУ ТИПУ. 1. Окисляются трудноокисляемые циклические вещества. 2. Быстрая инактивация БАВ - биологически активных веществ. 3. Образующаяся Н2О2 оказывает бактерицидное действие - разрушает клеточные мембраны фагоцитированных бактериальных клеток. II. ОКИСЛЕНИЕ ОКСИГЕНАЗНОГО ТИПАПроисходит на мембранах эндоплазматического ретикулума и во внутренней мембране митохондрий. Ферменты - ОКСИГЕНАЗЫ. Они активируют молекулу кислорода, а затем внедряют один или два атома кислорода в молекулу окисляемого вещества. Оксигеназы, включающие один атом кислорода в окисляемое вещество, называются МОНООКСИГЕНАЗАМИ (ГИДРОКСИЛАЗАМИ). Оксигеназы, включающие два атома кислорода в окисляемое вещество, называются ДИОКСИГЕНАЗАМИ. Оксигеназы работают в составе мультиферментного комплекса, встроенного (built-in) в мембрану. Мультиферментный комплекс состоит из 3-х компонентов: 1. Флавиновые дегидрогеназы. Содержат ФАД. Наиболее обычный субстрат для них - НАДФН2. 2. Железо-серный белок. Содержит негеминовое железо с переменной валентностью. 3. Цитохром Р450. Его строение отличается от строения цитохромов цепи митоходриального окисления. Мультиферментный комплекс формирует цепь переноса электронов и протонов, в конце ее происходит активация кислорода. Активированный кислород присоединяется к активному центру цитохрома Р450, и на него переносятся электроны, а затем этот кислород включается в молекулу субстрата. ПРИМЕРЫ РЕАКЦИЙ ОКСИГЕНАЗНОГО ТИПА ОКИСЛЕНИЯМОНООКСИГЕНАЗЫ (ГИДРОКСИЛАЗЫ) Включают в окисляемое вещество один атом кислорода из молекулы О2, а другой атом кислорода соединяется с двумя атомами водорода, отнятыми у какого-либо восстановителя (обычно - НАДФН2, реже - у других: например, у витамина «С»). На рисунке показана реакция гидроксилирования фенилаланина. Источник водорода – НАДФН2.  Аскорбиновая кислота (витамин «С»), как восстановитель, участвует в работе пролингидроксилазы; этот фермент включает гидроксильные группы в аминокислотные остатки пролина в молекуле проколлагена. Поэтому зрелый коллаген приобретает большую механическую прочность. При недостатке (дефиците) витамина «С» в организме эти реакции протекают медленнее - соединительная ткань становится менее прочной.3. Высокоспецифичные гидроксилазы, включающие ОН-группу в молекулу холестерина, принимают участие в образовании стероидных гормонов (половых, коры надпочечников) - эти реакции идут во внутренней мембране митохондрий. 4. Малоспецифичные гидроксилазы. Наиболее часто окисляют циклические гидрофобные вещества, чужеродные для организма - ксенобиотики (лекарственные препараты; компоненты растений; вещества, которыми загрязнена окружающая среда). Биологический смысл этих реакций: гидроксилирование ксенобиотика делает его более растворимым, ускоряется его выведение из организма - многие из этих реакций протекают в печени (детоксикация).  ДИОКСИГЕНАЗЫВключают оба атома молекулы кислорода в окисляемое вещество. Таким путем окисляются циклические трудноокисляемые структуры, реакции идут с разрывом цикла. АКТИВНЫЕ ФОРМЫ КИСЛОРОДА Кислород – потенциально опасное вещество. Молекулярный кислород О2 и кислород в составе молекулы Н2О - стабильные соединения, химически инертные. Они стабильны, потому что внешняя электронная орбита укомплектована электронами. Полное восстановление кислорода происходит на заключительной стадии МтО. Химические соединения, в составе которых кислород имеет промежуточную степень окисления, имеют высокую реакционную способность и называются АКТИВНЫМИ ФОРМАМИ КИСЛОРОДА.  Эти соединения образуются: а) в монооксигеназных реакциях - супероксид-анион, который может отщепляться от активного центра цитохрома Р450. б) в оксидазных реакциях - образуется пероксидный анион (присоединяя протоны, превращается в перекись водорода). в) в дыхательной цепи МтО может происходить утечка электронов от каких-либо переносчиков - это явление наблюдается при реоксигенации ишемических тканей. г) активные формы кислорода могут легко переходить друг в друга. Примеры таких переходов изображены на рисунках.  Донорами электронов могут являться металлы переменной валентности. Наиболее химически активным соединением является гидроксильный радикал - сильнейший окислитель. Время его жизни очень короткое (1 миллиардная доля секунды), но за это время он мгновенно вступает в цепные окислительные реакции в месте своего образования.Супероксиданион и перекись водорода - более стабильные вещества, могут диффундировать от места образования, проникать через мембраны клеток. Гидроксильный радикал может вызывать неферментативное окисление аминокислотных остатков в белке (гистидина, цистеина, триптофана) - так могут инактивироваться многие ферменты, нарушается работа транспортных белков, происходит нарушение структуры азотистых оснований в нуклеиновых кислотах - страдает генетический аппарат клеток. Окисляются жирные кислоты в составе липидов клеточных мембран - нарушаются физико-химические свойства мембран - проницаемость, рецепторная функция, работа мембранных белков. Особенностью реакций с участием гидроксильных радикалов является их цепной характер (гидроксильный радикал не исчезает, а передается). Активные формы кислорода опасны для клетки, поэтому существуют защитные механизмы (например, в фагоцитах количество образовавшейся перекиси водорода увеличивается только в момент фагоцитоза). Инактивация активных форм кислорода в клетках происходит под действием АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ. АНТИОКСИДАНТНАЯ СИСТЕМА. 1. ФЕРМЕНТАТИВНАЯ a) КАТАЛАЗА - геминовый фермент, содержащий Fe3+, катализирует реакцию разрушения перекиси водорода. При этом образуется вода и молекулярный кислород. 2Н2О2 ------> H2O + O2 Каталазы много в эритроцитах - там она защищает гем гемоглобина от окисления. б) СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗА (СОД) катализирует реакцию обезвреживания двух молекул супероксиданиона, превращая одну из них в молекулярный кислород, а другую - в перекись водорода (менее сильный окислитель, чем супероксиданион). О2. + О2.+ 2Н+ ------> H2O2 + O2 СОД работает в паре с каталазой и содержится во всех тканях. в) ПЕРОКСИДАЗА.Пероксидаза - геминовый фермент, восстанавливает перекись водорода до воды, но при этом обязательно идет окисление другого вещества, которое является восстановителем. В организме человека таким веществом является ГЛУТАТИОН - трипептид: гамма-глутамил-цистеил-глицин. Поэтому пероксидазу человеческого организма называют ГЛУТАТИОНПЕРОКСИДАЗА. SH-группа цистеина, входящего в состав глутатиона, может отдавать всего 1 атом водорода, а для пероксидазной реакции необходимы 2 атома. Поэтому молекулы глутатиона работают парами. Реакция, катализируемая глутатионпероксидазой: 2Н2О2 + 2Г-SH ------> H2O + Г-S-S-Г Регенерация глутатиона идёт с участием НАДФН2, катализирует ее фермент глутатионредуктаза. Г-S-S-Г + НАДФН2 ---------> 2Г-SH + НАДФ Глутатион постоянно поддерживается в восстановленном состоянии в эритроцитах, где он служит для защиты гема гемоглобина от окисления. 2. НЕФЕРМЕНТАТИВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ 1. Витамины Е (токоферол) и А (ретинол), которые находятся в составе клеточных мембран. 2. Церулоплазмин - белок плазмы крови, который принимает участие в транспорте меди. 3. Мочевая кислота. Механизм действия этих компонентов: они принимают неспаренные электроны от активных форм кислорода, при этом образуется радикал антиоксиданта, который малоактивен. Таким образом неферментативные компоненты антиоксидантной системы - это перехватчики неспаренных электронов.  перейти в каталог файлов | Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей |
