Реактивни кислородни видове
Кислородът приятели и врагове
Въздухът около нас съдържа 21% от обема на кислород (О2), газът, необходими за живота. Осемдесет процента или повече от 02 консумира в процесите на аеробно дишане, който осигурява ефективно производство на енергия под формата на аденозин трифосфат (АТР) в митохондриите. Някои част 02 използва ензими, които катализират синтеза реакция адреналин хормон, кортикостероиди, neytroperedatchika допамин хидроксилиране на аминокиселинни остатъци в синтеза на колаген, необходими за изграждане на съединителната тъкан. За неутрализация и отстраняване на ксенобиотици ( "чужд за живите организми съединения), включително лекарства, индустриални химикали. Пестициди, токсини, цитохром Р450 система, както е необходимо 02.
Нашата нужда от 02 засенчва факта, че той е токсичен, мутагенни газ; ние оцелеят в присъствието си, само защото на тяхното вредно въздействие имаме широка гама от антиоксидантна защита, което ни позволява да го използвате безопасно. В допълнение към антиоксиданти, които ние самите ( "ендогенните антиоксиданти") синтезират, ние ги получаваме от храната. човешката диета е богата на антиоксиданти. Това е най-вече от растителни храни. Растения синтезират много антиоксиданти, за да се предпази от високо ниво 02, че те образуват в процеса на фотосинтеза. Някои от антиоксиданти нашата диета са важни за нас (например, витамин Е), докато други не са от съществено значение, но полезни (например, каротеноиди, флавоноиди). В допълнение към антиоксиданти, растения съдържат много химически съединения, които могат да модулират (Регулиране) различните процеси, включително възпаление. През последните години, ролята на антиоксиданти в нашата диета или добавки изучава усилено. Все още окончателни резултати.
Реактивни кислородни видове
Повече от 80% консумират контакт 02 се използва в митохондриите, а останалите помага носят полезна метаболитна трансформация (вж. По-горе). Въпреки това, малък процент на консумираната 02 (1-2%), се трансформира в реактивни кислородни видове (ROS). AFK-реактивоспособна от 02 и в състояние на вредните биологични молекули. Някои AFC - свободните радикали. като супероксиден радикал (02 • - и хидроксил радикал (ОН •), а други не са (Таблица 1) ..
Таблица 1 - Обхват на реактивни кислородни видове (ROS) -Examples
Азотиста киселина, HNO2
Реактивни кислородни видове (ROS), които не са радикали - водороден пероксид (Н2 02) и хипохлориста киселина (HOCI).
Терминът "реактивен" обхваща широк кръг. Някои ROS са силно реактивни, а от друга - по-малък. Един класически пример на първата - хидроксил радикал (ОН •), който реагира при контакт с всички биологични молекули и ги окислява незабавно. Например, ДНК OH • бързо разрушава всичките четири бази (аденин, тимин, цитозин, гуанин), превръщайки ги в вредни продукти. По този начин, пурин база гуанин се превръща в OH • 8-хидроксигуанин, който е включен в ДНК по време на репликация и генерира мутации, които допринасят за развитието на рака. Окисляване OH • липидни мембрани или липопротеини започва верижна реакция (липидната пероксидация), в която окислява липид в липидни пероксиди чрез няколко междинни липидни пероксидни радикали (Таблица 1).
Lipid окисляване ин виво нарушава функцията на клетъчните мембрани. Това допринася за развитието на атеросклероза (особено окислението на липиди в липопротеини с ниска плътност (LDL), както и много други заболявания. Lipid окисляване се извършва някои токсини, особено тези, които влияят на черния дроб (например, органични разтворители като въглероден тетрахлорид и излишък от етанол). Окисляването на липиди в храната продукти водят до гранясване и "вкус." хидроксилни радикали се произвеждат в организма при излагане на йонизиращо лъчение като рентгенови или гама лъчи. Интензивно Ener Ia разцепва вода до хидроксилна група и водороден :. Н 2О - >>>> Н + OH • Излишъкът от излагане на йонизиращо лъчение увреждане на ДНК предимно с ОН • и следователно увеличава риска от рак, OH • и окислява липид. . хидроксилните радикали са също лесно получени от водороден пероксид
(Н 2О 2). За разлика от ОН • радикален. супероксид радикален (02 • -) по-избирателно в техните действия. Той не атакува ДНК или липиди, но могат да инактивират ензими, които са от съществено значение за метаболизма, включително някои в митохондриите, които могат да доведат до образуването на по-реактивния OH •. Следователно, супероксид радикални нива трябва да бъдат наблюдавани внимателно.
Н2 02. нерадикални РОС са широко генерират ин виво, но също така бързо се разграждат от ензима каталаза. така че нивото на стационарно състояние на водороден пероксид обикновено е ниско (микромола или по-малко). Водороден пероксид молекула пресича мембрана
доста лесно, така че може да дифундира между различните отделения субклетъчни, или дори между клетките. Водороден пероксид не е в състояние да атакуват по-голямата част на биомолекули. Въпреки това, когато Н2 02 е в контакт с железни или медни йони, образуваната OH • (Фентън реакция): Fe 2 + Н + 2 0 2 >>> Fe3 + + OH - + OH • и Cu 1+ + Н2 02 >> > Cu 2+ + OH - + OH •
Причинено биомолекули (ДНК, липиди, въглехидрати, протеини) увреждане от прекомерно производство на ROS (например, по време на излагане на йонизираща радиация, токсини, които генерират ROS при хронични възпалителни заболявания, наречен окислително увреждане и състояние, при което има такова увреждане - оксидативен стрес ,
Физиологичните ефекти на реактивни кислородни видове
Реактивни кислородни видове (ROS) винаги са образувани ин виво, например по време на възпаление. Някои реактивни кислородни видове (ROS), по-специално Н 2О 2, генерирани да участват в предаването на вътреклетъчни сигнали, които контролират функция, растежа, диференциацията и деление на клетките. Например, Н2 02 (при подходящо ниво) може да стимулира пролиферацията на няколко клетъчни типове като фибробласти. Сигналът се задейства чрез свързване растежен фактор за специфичен рецептор на клетъчната повърхност. Важно място в този етап принадлежи на фосфорилиране на тирозинови остатъци или серин протеин кинази. Клетките също да съдържат ензими (фосфатаза) за отстраняване на тези фосфатни групи. Когато сигнализация повишава нивото на водороден пероксид в клетката и инактивира фосфатаза, което усилва сигналите. Нивото на водороден пероксид в клетката се внимателно регулирано: твърде много водороден пероксид може да доведе до прекомерно пролиферация и насърчаване на развитието на рака. Твърде малко - сигнализация и клетки не функционират правилно, или са неправилно развита органи. Ниво H2 02 също оказва влияние върху поведението на стволови клетки помага за контролиране на тяхното разделяне, и посоката на тяхната диференциация в специфични клетъчни типове. Освен това, физиологичен образуването на реактивни кислородни видове (ROS). някои от тях, очевидно. Това прави "по случайност". Ние постоянно изложена на йонизиращо лъчение (например космическите лъчи или радон), така че винаги има основно образование в организма • OH в разцепването на водата. Много биомолекули са нестабилни в присъствието на 02 до тях влиза в химична реакция с образуването на супероксид радикал. Примери за това са намалени фолат хормони епинефрин и норепинефрин, невротрансмитера допамин, но има и много други. Може би най-важният източник на супероксид е митохондриите. При нормална работа, електрони се разцепват от митохондриите окисляващи субстрати в трикарбоксилови киселина цикъл ензими, коензими дехидрогеназата и се преместват в тяхната NAD и FAD да образуват редуцирани форми NADH и FADN2 съответно. Намалени коензими се окисляват от ензими на дихателната верига на вътрешната мембрана на митохондриите. респираторни trasportiruyutsya верига електрони към кислород, с участието на различни вектори, включително желязо в цитохроми. Електроните достигнат кислород и намалени с оксидаза ензим цитохром, който катализира реакция отразява същността на дишането: 02 + 4Н + + 4е -> 2Н2 0.
Енергията, която се освобождава по време на транспорта на електрони от дихателната верига, използвана за синтеза на АТФ.
За съжаление, някои от електронни носители във веригата на електронен транспорт могат да се извършват директно единични електрони 02. Този процес е често по-нататък електрон течове и супероксид. Обикновено, повече от 98% 02 се използва за получаване на вода, но митохондриална образуване на O2 • - случва през цялото време, и се увеличава, ако:
- излишък на кислород влиза (оттук кислород над 21% от нормално е токсичен за vsehaerobov включително човек)
- ако увредени митохондрии и транспортери на електрони дезорганизирани пропускащите електроните на кислород
И zbytok образуване митохондриална супероксид настъпва при диабет и допринася за патологията на заболяването. Излишъкът от реактивни кислородни видове играе роля в сърдечно-съдови и невродегенеративни заболявания.