Современные представления о биологическом окислении. НАД-зависимые дегидрогеназы. Строение окисленной и восстановленной форм НАД.

1. Биологическое окисление есть процесс переноса электронов. То вещество, что отдаёт электроны, окисляется, то, что принимает, восстанавливается. Биологическое окисление предполагает ДЕГИДРИРОВАНИЕ с образованием воды.

Если водород взаимодействует с кислородом с образованием воды вне организма, то это сопровождается взрывом.

 

2. Биологическое окисление - это процесс многоступенчатый - многоступенчатая передача электронов с постепенным выделением энергии, что исключает взрыв.

3. Биологическое окисление - это процесс, требующий много ферментов. Этот комплекс ферментов называется ЦЕПЬЮ ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОНОВ (ЦПЭ), или дыхательной цепью. ЦПЕ - своеобразный КОНВЕЕР по переносу электронов и протонов от субстрата к кислороду.

НАД-зависимые дегидрогеназы. В качестве кофермента содержат НАД и НАДФ. Пиридиновое кольцо никотинамида способно присоединять электроны и протоны водорода.

СТРОЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ.

НАД НАДФ.

 

Рабочей частью является витамин РР - НИКОТИНАМИД

(ДОПОЛНИТЕЛНЬО) Альтернативные пути биологического окисления, оксигеназный путь. Микросомальные монооксигеназы.

В организме возможен и ОКСИГЕНАЗНЫЙ путь биологического окисления. Он не снабжает клетку энергией. Ферменты этого пути включают кислород и субстрат.

Стадии ОКСИГЕНАЗНОГО ПУТИ:

1.Связывание кислорода с активным центром фермента.

2.Восстановление кислорода и перенос его на субстрат.

Выделяют 2 типа ОКСИГЕНАЗ:

1.ДИОКСИГЕНАЗЫ - ферменты, включающие в субстрат молекулу кислорода. А + О₂ = АО₂

В живых тканях этот процесс практически не встречается.

2.МОНООКСИГЕНАЗЫ - они катализируют включение в субстрат 1 атома кислорода, др. атом кислорода восстанавливается до воды. Для реакций катализируемых МОНООКСИГЕНАЗАМИ необходим КОСУБСТРАТ - донор электронов.

А-Н + О2 + ZH2 ® А-ОН + Z + Н2О, где А-Н – субстрат, ZH2 – КОСУБСТРАТ, А-ОН - окисленный субстрат.

В организме есть несколько видов МОНООКСИГЕНАЗ и прежде всего МИКРОСОМАЛЬНЫЕ МОНООКСИГЕНАЗЫ, содержащие ЦИТОХРОМ Р-450.Т.к. образуется -ОН группа, то это реакции ГИДРОКСИЛИРОВАНИЯ. МИКРОСОМАЛЬНАЯ система участвует в деградации многих умеренно токсических соединений, лекарственных веществ. Восстановленным КОСУБСТРАТОМ в этих реакциях является НАДФ*Н2. Этот путь окисления иногда называют ГИДРОКСИЛАЗНЫМ ЦИКЛОМ.

(ДОПОЛНИТЕЛЬНО)Свободнорадикальное окисление. Токсичность кислорода. Активные формы кислорода. Антиокислительная защита. Роль СРО в патологии.

Свободные радикалы - это молекулярные частицы, у которых на внешней оболочке имеется неспаренный электрон. Они могут образовываться: при окислении (отрывании атома водорода) при восстановлении О2 + е ® О2^-

Атомарный кислород имеет на внешнем электронном уровне 2 неспареных электрона. Он не слишком активный, но может образовывать высоко активные формы. О₂+4е + 4Н ® 2Н₂О

О2 + е = 02^- - СУПЕРОКСИДНЫЙ АНИОН

2-0₂ + 2е = 02^2- - ПЕРОКСИДНЫЙ АНИОН

НО^, - ГИДРОКСИЛ РАДИКАЛ

Н₂О₂, О₂^-, О₂^2-, ОН^, - активные формы кислорода (АФК). Они образуются в организме при различных физиологических и патологических процессах. Все свободные радикалы в организме классифицируют:

1. Первичные радикалы (О₂, N^,O). Они образуются в результате ферментативных реакций. Они являются физиологическими. Способствуют образованию вторичных радикалов.

2. Вторичные радикалы (ОН, ЛИПИДНЫЕ радикалы – L^,, LO^,, LOO^,). Это патологические продукты.

3. Третичные радикалы (АНТИОКСИДАНТЫ) - образуются под влиянием вторичных радикалов.

СУПЕРОКСИДНЫЙ АНИОН легко присоединяет Н+, е. Он хорошо растворяется в жирах, легко взаимодействует с ЛИПИДАМИ мембран, и с ПОЛИНЕНАСЫЩЕННЫМИ ЖИРНЫМИ КИСЛОТАМИ, отнимая у них водород. Этот процесс называется ПЕРЕКИСНЫМ ОКИСЛЕНИЕМ ЛИПИДОВ (ПОЛ). Это патологическое явление, приводящее к нарушению целостности мембран клеток. Поэтому в организме есть система, которая предотвращает ПОЛ - АНТИОКИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА (АОС), препятствующая образованию свободных радикалов.

Она включает:

1.Фермент - СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗА (СОД), ГЛУТАТИОНПЕРОКСИДАЗА.

2.Альфа- ТОКОФЕРРОЛ (вит. Е) - основной не ферментный АНТИОКСИДАНТ.

3.УБИХИНОН.

4.МОЧЕВАЯ К-ТА.

5.БИЛИРУБИН.

6.ГЛУТАТИОН.

7.КОМПЛЕКСОНЫ ЖЕЛЕЗА.

Активные формы кислорода повреждают структуру ДНК, белков и различные мембранные структуры клеток. В результате появления в гидрофобном слое мембран гидрофильных зон в клетки могут проникать вода, ионы натрия, кальция, что приводит к набуханию клеток, органелл и их разрушению. Активация ПОЛ характерна для многих заболеваний: дистрофии мышц (болезнь Дюшенна), болезни Паркинсона, при которых ПОЛ разрушает нервные клетки в стволовой части мозга, при атеросклерозе, развитии опухолей, старении, ишемии.