Токсичность кислорода. Образование активных форм кислорода.

Во время роста и метаболизма, кислородные продукты сокращения произведены в пределах микроорганизмов и секретированы в окружающую питательную среду. Суперокисный анион, один кислородный продукт сокращения, произведен унивэлент сокращением кислорода: о2-→ о2- Это произведено во время взаимодействия молекулярного кислорода с различными клеточными элементами, включая сниженные рибофлавины, флэвопротеинс, хиноны, тиолы,и белки железной серы. Точный процесс, которым это наносит внутриклеточный ущерб, не известен; однако, это способно к участию во многих деструктивных реакциях, потенциально смертельных к клетке. Кроме того продукты вторичных реакций могут усилить токсичность.

Например, одна гипотеза считает, что суперокисный анион реагирует с перекисью водорода в клетке:

О2-+ H2O2 → О – + О. + O2

Эта реакция, известная как реакция Хабера- Вайса, производит свободного гидроксильного радикала (О ·), который является самым мощным биологическим известным оксидантом. Это может напасть фактически на любое органическое вещество в клетке.

Последующая реакция между суперокисным анионом и гидроксильным радикальным

кислородом майки продуктов (O2*), который также разрушителен для клетки:

О2-+ О → О + O2*

Взволнованная синглетная кислородная молекула является очень реактивной. Поэтому, суперокись должна быть удалена для клеток, чтобы остаться в живых в присутствии кислорода.

Большинство факультативных и аэробных организмов содержит высокую концентрацию фермента, названного суперокисной дисмутазой. Этот фермент преобразовывает суперокисный анион в кислород стандартного состояния и перекись водорода, таким образом избавляя клетку деструктивных суперокисных анионов:

2о2-+ 2H+Superoxide Дисмутаза O2 + H2 O2

Перекись водорода, произведенная в этой реакции, является окислителем, но это не повреждает клетку столько, сколько суперокисный анион и имеет тенденцию распространяться из клетки. Много организмов обладают каталазой или пероксидазой или обоими, чтобы устранить H2O2. Каталаза использует H2O2 в качестве оксиданта (электронный акцептор) и редактэнт (электронный донор), чтобы преобразовать пероксид в кислород стандартного состояния и воду:

H2O2 + H2O2Catalase 2H2O + O2

Пероксидаза использует редактэнт кроме H2O2: H2O2 + Пероксидаза H2R 2H2O + R

В основном состоянии молекулярный кислород представляет собой относительно стабильную молекулу, спонтанно не реагирующую с различными макромолекулами. Это объясняется его

электронной конфигурацией: основная форма кислорода в атмосфере (3О2) находится в триплетном состоянии.

В настоящее время к числу АФК относят производные кислорода радикальной природы (супероксид-радикал (анион-радикал) О2•-, гидроперекисный радикал НО2•, гидроксил-радикал НО•), а также его реактивные производные (перекись водорода Н2О2, синглетный кислород 1О2 и пероксинитрит).

Поскольку растения неподвижны и находятся под постоянным воздействием меняющихся условий среды, а также осуществляют оксигенный фотосинтез, в их тканях концентрация молекулярного кислорода оказывается намного более высокой, чем у других эукариот. Показано, что концентрация кислорода в митохондриях млекопитающих достигает 0,1 мкМ, в то время как в митохондриях растительных клеток – более 250 мкМ. При этом, по оценкам исследователей, примерно 1 % поглощаемого растениями кислорода преобразуется в его активные формы, что неизбежно связано с неполным пошаговым восстановлением молекулярного кислорода.

Таким образом, появление активных форм кислорода в живом организме связано с протеканием метаболических реакций в различных клеточных компартментах.

Дата добавления: 2015-07-14