Каталаза, глутатионпероксидаза и глутатионредуктаза относятся к ферментам антиперекисной защиты( АПЗ).

Каталаза является наиболее распространенным ферментом. Содержится в печени, почках, мышцах, головном мозге, костном мозге, селезенке, легких, сердечной мышце, присутствует в жидких средах организма – крови, слюне, моче, ликворе.

Место локализации каталазы – митохондрии и пероксисомы.

Каталаза может не только разлагать пероксид водорода(каталазная функция), но и окислять эндогенные и экзогенные субстраты с участием пероксида водорода (пероксидазная активность). Пероксидазное действие наблюдается при высокой концентрации субстратов, например, этанола, который окисляется в ацетальдегид..

 

Каталаза

С ₂ Н ₅ ОН + Н ₂ О ₂ --------------------- СН ₃ СНО + 2 Н₂ О

 

Глутатионпероксидаза наряду с каталазой проявляет антиперекисное действие.

В активном центре одной их форм глутатионпероксидазы содержится селен, роль переносчика электронов выполняет трипептид глутатион: γ - глутамат- цистеин -

Глицин (G-SH- восстановленная форма, G-S -S-G- окисленная)

глутатионпероксидаз а

Н ₂ О ₂ + 2 G-SH ---------------------------- G-S -S-G + 2 Н₂О

Одновременно(сопряженно) протекает реакция восстановления окисленного глутатиона с помощью НДФН- зависимого фермента глутатионредуктазы. Необходимый для этой реакции НАДФН образуется преимущественно в реакциях пентозофосфатного цикла при действии фермента глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы.

 

глутатионредуктаза

 

НАДФН + Н ⁺ + G-S -S-G ---------------------------НАДФ + 2 G-SH

Помимо ферментативной АО и АП защиты существуют неферментативные биохимические механизмы, обеспечивающие поддержание гомеостаза при действии активных форм кислорода.

Неферментативная антиоксидантная защита.

К представителям неферментативной антиоксидантной защиты следует отнести эндогенные антиоксиданты, представителями которых являются:

- жирорастворимые витамины Е (α –токоферол), А (ß- каротиноиды)

- водорастворимый витамин С (аскорбиновая кислота)

- низкомолекулярные метаболиты и природные вещества: аминокислоты (цистеин,

метионин, аргинин), глутатион, холестерин, мочевая кислота, билирубин и ряд других

веществ

- белки плазмы крови(церулоплазмин)

 

 

ВНИМАНИЕ! Раздел «Витамины» может Вам показаться трудным. Но рекомендуем эту всю тему прочитать еще раз после изучения всего курса биохимии.

ВИТАМИН Е

 

Витамин Е - альфа-токоферол - производное токола. Известно 8 родственных соединений, проявляющих витаминную активность. Это прозрачные маслянистые жидкости, светло-желтого цвета, нерастворимые в воде, хорошо - в эфире слабее - в этаноле. По сравнению с другими витаминами у с т о й ч и в: на воздухе - до 170 ⁰ С, в вакууме - до 220-250 ⁰ С не теряет свои биологические свойства. Наибольшей биологическую активностью обладает α – токоферол.Ультра-

фиолетовые лучи разрушают витамин Е, но в кислой и щелочной средах устойчив. В масляных растворах в отсутствии ультрафиолета долго сохраняет свою активность.

 

 

 

РАСПРОСТРАНЕНИЕ В ПРИРОДЕ

 

Найден в одноклеточных организмах, дрожжах, водорослях,

практически во всех животных тканях.

С о д е р ж а н и е в п р о д у к т а х, мг%

Масло подсолнечное....................... 60-75

хлопковое.......................... 70-100

соевое............................. 75-100

кукурузное......................... 10-23

оливковое.......................... 3-7

 

 

Другие распространенные пищевые продукты содержат (мг/кг сырого веса):

мука............................... 2,6-3,4

неочищенные яблоки................. 11

очищенные яблоки................... 6,7

картофель.......................... 1,0

молоко коровье (весна)............. 4,0 (мкг/кг липидов)

молоко коровье (осень)............. 30,0

молоко (женское)................... 40,0

ВНИМАНИЕ! Токоферолы образуются только в зеленых частях рас-

тений, особенно ими богаты прорастающие семена:

животные ткани не с и н т е з и р у ю т витамин Е.

 

 

ПОТРЕБНОСТЬ В ВИТАМИНЕ Е

 

З а в и с и т о т х а р а к т е р а п и т а н и я и увеличивается:

- при потреблении ненасыщенных жиров, поэтому содержание витамина Е в природных маслах находится в прямой зависимости от степени их насыщенности,

- при недостаточности селена и серусодержащих аминокислот в пище,

- при недостаточности витамина А.

П о т р е б н о с т ь в витамине Е до сих пор точно не установлена из-за трудности определения во всех пищевых продуктах. У взрослых - 10-50 мг/сутки.

Имеются критерии Е-витаминной н е д о с т а т о чн о с т и:

- повышенное выделение креатина с мочой

- пониженное выделение креатинина с мочой

- уменьшение отношения креатин/креатинин

 

ОБМЕН В ОРГАНИЗМЕ

1. Половина поступающего с пищей витамина Е усваивается в кишечнике в присутствии желчных кислот Все формы витамина E связываются энтероцитами и попадают в кровообращение с хиломикронами.

2.Витамин Е достигает печени, где специфический белок избирательно выделяет α-токоферол из всех поступающих токоферолов и включает его в ЛПОНП., а затем ЛПНП. Другие формы выделяются с желчью и мочой в виде продуктов обмена.. Концентрация α-токоферола в ЛПОНП не может быть увеличена более чем в 2-3 раза т.к. процесс абсорбции контролируется.

3 α.-Токоферол инактивируется в печени

Обнаружен во всех тканях организма

Проявления недостаточности

Хорошо изучены на экспериментальных животных.:

- стерильность - атрофия семенников и рассасывание плода,

- мышечная дистрофия, которая сопровождается снижением содержания гликогена, ионов калия, магния, фосфатов и увеличением содержания липидов,

- некротические изменения в печени (жировая инфильтрация),

- энцефаломаляция.

 

Выделяют несколько причин развития Е-витаминной недостаточности у человека:

- алиментарная, связанная с дефектами питания

- заболевания желудочно-кишечного тракта, которые приводят к нарушению

всасывания,

- повышенные потребности(беременность, профессиональные вредности- химическая интоксикация, электромагнитное и радиоактивное излучение)

- врожденные нарушения.

Врожденные нарушения обмена токоферола связаны с одновременно с нарушением синтеза ЛПНП

Содержание токоферола в плазме снижается, уменьшается гемолитическая стойкость эритроцитов, нарушается липидный состав их мембран.

 

Витамин Е в метаболических процессах.

Главное назначение витамина Е - антиоксидант:

- предотвращает окисление полиненасыщенных жирных кислот,

- участвует в обмене селена, который входит в состав глутатионпероксидазы, снижающей содержание перекиси водорода в клетке.

витамин Е регулирует:

- уровень перекисного окисления липидов (ПОЛ),

- состояние мембран,

- функционирование цепи тканевого дыхания и окислительное фосфорилирования,

- регулирует процесс транскрипции генов, синтез тропомиозина. Авитаминоз Е сопровождается мышечной слабостью.

- предохраняет витамин А в тканях от окисления.

Отмечено, что усиленное накопление ретинола снижает содержание витамина Е в тканях и сопровождается усиленным его разрушением; в малых дозах токоферол - синергист витамина А, в больших – антагонист:

- снижает токсическое действие больших доз витамина Д, склонного вызывать усиление ПОЛ, гемолиз эритроцитов,

- считается, что токоферол имеет строение, напоминающее убихинон, является его синергистом и может частично выполнять его функции, защищая от окисления и разрушения.

Обладает антисклеротическим действием :

Необходим для поддержания иммунитета (T- и B-клеточные функции).

Участвует в поддержании сперматогенеза и формировании функционально активных сперматозоидов.

Гиповитаминоз Е. Из-за диетических ограничений он наблюдается только у недоношенных новорожденных в виде гемолитической анемии и ретинопатии.

У взрослых гиповитаминоз Е возникает из-за генетического дефицита аполипопротеина B (apo B) или α-токоферол транспортного протеина (α-TTP).

Может наблюдаться скелетная миопатия и пигментный ретинит, развитие гемолитической анемии, креатинурия, отложения сфинголипидов в мышцах.

 

 

ВИТАМИН С (АСКОРБИНОВАЯ КИСЛОТА)

Структура. Аскорбиновая кислота — лактон L –гулоновой кислоты, которая образуется из глюкозы(у тех, кто способны синтезировать витамин С).Человек и некоторые виды приматов, морские свинки потнряли эту способность.

Существует в двух формах: восстановленной (дигидро, АК) и окислен­ной (дегидро- ДАК), которые обратимо переходят друг в друга в окислительно-восстановительных реакциях.

 

Аскорбиновая кислота может окисляться кислородом воздуха, пероксидом и другими окислителями. ДАК лег­ко восстанавливается цистеином, глутатионом, сероводородом.

Физико-химические свойства. Белые кристаллы, растворимые в воде. В слабощелочной среде проис­ходят разрушение лактонового кольца и потеря биологической активности. При кулинарной об­работке пищи в присутствии окислителей часть витамина С разрушается.

Источники витамина С — свежие фрукты, овощи, зелень.

Продукт	Содержание витамина, мг/100г	Продукт	Содержание витамина, мг/100г
Плоды шиповника		Яблоки
Облепиха		Картофель свежий
Смородина чёрная		Томаты
Лимоны		Молоко	2,0
Апельсины		Мясо	0,9

Суточная потребность человека в витамине С составляет 50—75мг до 100-150

мг.

Биологические функции. АК вместе с ДАК образует в клетках окислительно-восстановительную пару с редокс-потенциалом +0,139 В.

Благодаря этой способности аскорбиновая кислота участвуетв неферментативных и ферментативных реакциях биологического окисления.

Ферментативные реакции, в основном, реакции гидроксилирования.

1. гидроксилирование пролина и лизина при синтезе коллагена;

2. гидроксилирование дофамина в норадреналин;

3. в синтезе стероидных гор­монов в коре надпочечников

Реакции восстановления и антиоксидантная защита

4. восста­новление Fe³⁺ в Fe²⁺ в кишечнике, что необходимо для вса­сывания железа;

5. освобождение железа из ферритина;

6. превращении фолата в коферментные фор­мы восстановленной тетрагидрофолиевой кислоты

7.Восстанавливает окисленную форму витамина Е, поддерживая в мембране

концентрацию активной формы восстановленного витамина Е.

8..Инактивирует активные формы кислорода О₂ ^•, Н₂О₂, НО^• в водной фазе.

Нарушение обмена. Недостаточность аскорбиновой кис­лоты приводит к развитию цинги (скорбут). Цингой болеют только человек, приматы и морские свинки.

Главные проявления цинги - нарушение обра­зования коллагена в соединительной ткани, что проявляется разрыхлением дёсен, расшатыванием зубов, нарушением це­лостности капилляров и подкожными кровоизлияниями. Возникают отёки, боль в суставах, анемия. Одной из причин анемии связана с нарушением обмена железа и фолиевой кислоты.

 

ВИТАМИН В₂ (РИБОФЛАВИН).

Структура. В основе лежит изоаллоксазин, соединённый со спиртом рибитолом.

Физико-химические свойства. Кристаллы желтого цвета, слаборастворимые в воде.

Главные источники витамина В₂ — печень, почки, яйца, молоко, дрожжи. Витамин со­держится также в шпинате, пшенице, ржи. Частично человек получает витамин В₂ как продукт жизнедеятельности кишечной мик­рофлоры.

Суточная потребность в витамине В₂ взросло­го человека составляет 1,8—2,6 мг.

Активация. Вслизистой оболоч­ке кишечника после всасывания витамина происходит образование коферментов ФМН и ФАД по схеме:

Биологические функции. Коферменты ФАД и ФМН входят в состав аэробных и анаэробных дегидрогеназ, принимающих участие в окислительно-восстановительных реакциях (реакции окислительного фосфорилирования, СДГ, оксидазы АК, ксантионоксидаза, альдегидоксидаза и т.д.).

Нарушение обмена. Авитаминозри­бофлавина выражается в остановке роста у молодых организмов. Часто развиваются воспалительные процессы на слизистой оболочке ротовой полости (глоссит - воспаление языка), появляются дли­тельно незаживающие трещины в углах рта, дерматит носогубной складки. Типично воспаление глаз: конъюнктивиты, васкуляризация роговицы, катаракта. Развиваются общая мы­шечная слабость и слабость сердечной мышцы.

 

ВИТАМИН РР (НИКОТИНОВАЯ КИСЛОТА, НИКОТИНАМИД)

Физико-химические свойства. Плохо растворим в воде, хорошо - в щелочах.

Источники. Витамина РР много в растительных продуктах, в рисовых и пшеничных отрубях, дрожжах, в пе­чени и почках крупного рогатого скота и свиней. Витамин РР может образовывать­ся из триптофана (из 60 молекул трипто­фана может образоваться 1 молекула НАД), что снижает потребность в витамине РР при увеличении количества триптофана в пище.

Суточная потребность в этом витамине со­ставляет для взрослых 15-25мг, для де­тей — 15 мг.

 

Биологические функции. Никотиновая кисло­та в организме в составе НАД и НАДФ выполняет функции коферментов более 250 анаэробных дегидрогеназ.(анаэробные- означает, что НАДН и НАДФН кислородом непосредственно не окисляются 1)

Нарушение обмена. Авитаминоз витамина РРприводит к заболеванию «пеллагра» (шершавая кожа). Сокращение РР- предотвращающий пеллагру (pellagra preventing)

Харак­терны 3 основных признака: дерматит, диа­рея и деменция («три Д»).

Пеллагра проявля­ется в виде симметричного дерматита на участках кожи, доступных действию солнеч­ных лучей, расстройств ЖКТ (диарея) и вос­палительных поражений слизистых оболочек рта и языка (стоматиты, гингивиты). Расстройства ЦНС проявляются в более поздние сроки в виде головной боли, головокружений, повышенной раздражимости, в тяжелых случаях в виде демен­ции (потеря памяти, галлюцинации и бред). Непереносимость солнечных лучей является первым действенным признаком дефицита витамина РР в организме.

 

 

Для проверки усвоения темы ответьте на тестовые вопросы

Выберите один правильный или наиболее точный ответ.

 

1. Принцип жизнедеятельности организма связан с использованием энергии:

а. тепловой г. тепловой и химических связей

б. химических связей д. электромагнитной и химических связей

в. электромагнитной

2. Процессы в организме, направленные на обновление структурных элементов, клеток, тканей, называют:

а. метаболизм г. промежуточный обмен

б. катаболизм д. биологическое окисление

в. анаболизм

3. Процессы организма, направленные на образование простых компонентов из сложных молекул, носят название:

а. метаболизм г. промежуточный обмен

б. катаболизм д. биологическое окисление

в. анаболизм

4. Превращение веществ в организме с момента поступления их в клетки до образования конечных продуктов обмена носит название:

а. метаболизм г. промежуточный обмен

б. катаболизм д. биологическое окисление

в. анаболизм

5. Общий метаболит, который образуется из жиров, белков, углеводов:

а. пируват г. АцКоА и оксалоацетат

б. ацетилКоА д. пируват и АцКоа

в.оксалоацетат

6. Какие вещества в организме человека могут быть субстратами только аэробной фазы биологического окисления:

а углеводы г. углеводы и жирные кислоты

б. жирные кислоты д. аминокислоты и жирные кислоты

в. аминокислоты