Неферментативные реакции образования АФК

Ферментативные реакции образования АФК

Образование активных форм кислорода

ПЕРОКСИДАЗНЫЙ И РАДИКАЛЬНЫЙ ПУТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КИСЛОРОДА

Кислород - потенциально опасное вещество. Молекулярный О₂ является бирадикалом, но он стабилен так как, 2 неспаренных е^- внешней орбиты имеют параллельные спины, (подавляют радикальную активность друг друга). Кислород в составе молекулы Н₂О стабилен, потому что его внешняя электронная орбита укомплектована е^-. Химические соединения, в составе которых кислород имеет промежуточную степень окисления, имеют высокую реакционную способность и называются активными формами кислорода (АФК). К активным формам кислорода относятся свободные радикалы кислорода и перекиси. Свободный радикал - свободный атом или частица с неспаренным электроном.

АФК во многих клетках образуются в основном в ферментативных и неферментативных реакциях в результате последовательного присоединения е^- к кислороду:

1) О₂ + 1е^- → О ^∙ ₂ супероксидный анион-радикал.

2) О ^∙ ₂ +1е^- → О^2-₂ пероксидный анион, он быстро протонируется с образованием перекиси водорода О^2-₂ + 2Н⁺ → Н₂О₂

3) Н₂О₂ + 1е^- → НО ^∙ + ОН^- гидроксильный радикал, ОН^- протонируется с образованием воды ОН^- + Н⁺ → Н₂О

4) ОН ^∙ + 1е^- → Н₂О

Электроны, необходимые для образования АФК могут давать ЦПЭ. Утечка е^- из ЦПЭ на кислород является основным путем образования АФК в большинстве клеток:

1. В цепи окислительного фосфорилирования Q принимая 1 е^- превращается в свободный радикал семихинон НQ ^∙, который при реоксигенации ишемических тканей может непосредственно взаимодействовать с кислородом, образуя супероксидный анион-радикал: HQ· + O₂ → Q+ О ^∙ ₂ + H⁺;
2. в монооксигеназных реакциях е^- с цитохрома Р₄₅₀ переходит на кислород с образованием супероксидного анион-радикала, который иногда теряется с активного центра.
3. Аэробные дегидрогназы (ФАД-зависимые оксидазы) переносят е^- и Н⁺ с субстрата на кислород с образованием перекиси водорода. Примеры таких оксидаз — оксидазы амино­кислот, супероксид дисмутаза, оксидазы, лока­лизованные в пероксисомах.

Электроны, необходимые для образования АФК могут давать:

1).Металлы переменной валентности. Наличие в клетках Fe²⁺ или ионов других пе­реходных металлов катализирует обра­зования АФК. Например, в эритроцитах окисление иона железа гемоглобина спо­собствует образованию супероксидного анион-радикала.

Hb(Fe²⁺) + O₂ → MetHb(Fe³⁺) + О ^∙ ₂

H₂O₂ + Fe²⁺ → Fe³⁺ + HO^- + HO· (реакция Фентона)

HOCl + Fe²⁺ → Fe³⁺ + Cl^- + HO· (реакция Осипова)

2). Радикалы. АФК, обмениваясь электроном, легко переходят друг в друга: О ^∙ ₂ + Н₂О₂ → О₂ + НО ^∙ + ОН^-

АФК также могут образовываться в организме неферметативно при гомолитическом разрыве связей под действием ионизирующего излучения. Ионизирующее излучение вызывает например, радиолиз воды с образованием Н₂; Н₂О₂ и свободных радикалов: Н^·, НО ^∙, О^·. Это процесс в основном происходит на поверхности тела - в коже (понятие фотостарения).