Активные формы кислорода. Образование. Биологическое значение в норме и патологии

 

    Ингибирование АФК во внеклеточном секторе путем  прямого захвата и нейтрализации  радикалов выполняют неферментные низкомолекулярные жиро- и водорастворимые АО.    

Жирорастворимые соединения АО системы:

• вещества группы витамина Е;
• витамины А и К, стероидные гормоны, флавоноиды;
• полифенолы – убихинон, витамин Р.

 

    Локализованы в мембране, В митохондриях, ядре, эндоплазматическом ретикулуме и лизосомах. Защита БМ (липидную фазу), генома, взаимодействуют с большинством АФК.     

 Водорастворимая система АО  включает:

• глутатион (нейтрализация гидроксильного радикала OH* , защищающает ферменты от окисления);
• аскорбиновая кислота (снижает уровень супероксиданион-радикала, синглетного кислорода, гидроксильного и перекисного радикала, восстанавливает убихинон и вит Е);
• каротиноиды (Антенная защита, фотопротекторы, инактивируют гидроксильный радикал, супероксид-анион-радикал, синглетный кислород)

 

     

Подводя итог негативного действия АФК, можно  сказать, что оксидативный стресс приводит к :

• повреждению наиболее важных полимеров - нуклеиновых кислот, белков и липидов;
• повреждению ДНК (окисление оснований, их модификации, разрывы цепей, повреждения хромосом);
• Апоптозу, блокируют межклеточную коммуникацию;
• Изменению аминокислотных остатков, нарушению третичной структуры белка;
• ПОЛ повреждает клеточные мембраны.

 

    На  протяжении длительного времени  в биологической литературе делали акцент на вредных эффектах АФК, но теперь известно, что образование  АФК приносит и пользу, напрямую участвуя в биохимический реакциях  клетки и метаболизме всего организма.  
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Функции АФК

В тканях аэробных организмов в процессе метаболизма постоянно образуются продукты неполного восстановления кислорода. Активные формы кислорода  и радикалы синтез в организме, выполняют  не только вредные, но и множество  полезных для клетки функций. Так, образование  супероксид-аниона и гипохлорита клетками иммунной системы используется организмом при защите от инфекций и других чужеродных факторов. Для некоторых тканей, в частности, для мозга, характерен повышенный синтез простагландинов, тромбоксанов и лейкотриенов. Этот процесс требует участия супероксид-аниона, взаимодействующего с другим компонентом этой системы, арахидоновой кислотой - соединением, высвобождающимся из мембранных фосфолипидов в ходе индуцируемого АФК перекисного окисления липидов.

АФК активно участвуют в процессах  передачи клеточного сигнала. Так, например, свободные радикалы, которые образуются в цитозоле клетки в ответ на стимуляцию факторами роста, участвуют в регуляции пролиферативного. Имеется много публикаций, свидетельствующих, что активные формы кислорода стимулируют деление различных типов клеток.

Механизм, по которому активные формы кислорода  участвуют в передаче митотического  сигнала, неизвестен. Возможно, что  АФК могут активировать такие  ферменты, как митоген-активируемую киназу p38, что, в свою очередь, приводит к активации транскрипционного фактора HIF-1 и экспрессии соответствующих генов. Показано, что они включают каскад реакций, которые передают митотический сигнал при воздействии "физиологических" агентов, таких как факторы роста: активируют в клетке различные транскрипционные факторы, но наиболее эффективно - продукт гена c-jun и ядерный транскрипционный фактор NF-kB. Свободные радикалы обладают активностью, модулирующей транскрипционные факторы, как NF-kB и активирующий белок-1 (AP-1). В случае NF-kB показано, что он становится транскрипционно активным после того, как происходит опосредованная АФК деградация IkB белка, ингибирующего NF-kB. Также показана роль АФК в качестве вторичных мессенджеров в сигнальных каскадах, запускаемых такими факторами как TGF-b1, PDGF, ATII, FGF-2 и эндотелин.

Еще одной мишенью АФК может являться Na/K-АТФаза, белок, отвечающий за электрогенный транспорт ионов калия и натрия через клеточную мембрану. В нормальных условиях нейрональная Na/K-АТФаза потребляет от 15% до 40% энергии клетки, направляя ее на поддержание ионных градиентов. Избыточная активация глутаматных рецепторов и повышение уровня АФК приводит к обратимому ингибированию фермента. Известно разнонаправленное влияние глутаматных рецепторов первой и третьей групп на активность Na/K-АТФазы. Так, АФК усиливают ингибирующее влияние NMDA-рецепторов на активность Na/K-АТФазы, а mGluI предотвращают ингибирование ее NMDA - рецепторами.

 

 

 

 

 

Заключение

Таким образом, АФК является не только вредоносным  побочным продуктом  аэробного метаболизма, источником необратимых процессов, приводящих к гибели клетки, если растение не имеет  механизмов их утилизации, так же организмы  различной степени организации  научились использовать АФК в  поддержании своего метаболизма, регулировать с их помощью внутренний гомеостаз. АФК вовлечена в ряд физиологических  процессов: рост клеток, регуляция каналов активного транспорта. Также АФК принимает участие в фитоиммунитете и помогает повышать устойчивость хозяина-растения к патогенному организму.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

1. А. Ленинджер "Основы биохимии" М., 1985.

2. Северин Е.С. "Биохимия" М., 2003

3. Николаев А.Я. "Биоорганическая химия" М., 2007

4. Электронные ресурсы