Биологические мембраны: структурная организация, функции, модификация физико-химическими агентами - Артюхов В.Г.
ISBN 5-7455-1162-1
Скачать (прямая ссылка):
— системы, ответственные за строго определенную структурную организацию липидов и влияющие на скорость окисления липидов на разных стадиях (зарождение и продолжение цепи; разветвление; обрыв цепи);
— системы ферментов, ответственных за образование и гибель активных форм кислорода и свободных радикалов или участвующих в разложении пероксидов нерадикальным путем;
— системы, регулирующие обмен фосфолипидов мембран и влияющие на скорость инициирования и продолжения цепей путем изменения состава ненасыщенных жирных кислот фосфолипидов;
— системы низкомолекулярных регуляторов, выполняющих роль инициаторов, ингибиторов и влияющих на стадию инициирования, разветвления и обрыва цепи.
ПОЛ представляет собой один из важнейших универсальных процессов повреждения мембранных систем, изменяющий химический состав, физические параметры, ультраструктурную организацию и функциональные характеристики биомембран. ПОЛ вызывает обновление липидного состава мембран вследствие удаления легко окисляющихся липидов — фосфатидилсерина, фосфати-дилэтаноламина, фосфатидилинозитола. При ПОЛ возрастает скорость процессов “флип-флоп”-переходов. ПОЛ приводит к увеличению вязкости мембран в результате уменьшения содержания жидких липидов в бислойных участках, появления поперечных меж-молекулярных сшивок и возрастания доли упорядоченных липидов с ограниченной подвижностью. Отрицательный заряд на поверхности мембран увеличивается, что обусловлено вторичными продуктами ПОЛ (эпоксиды, кетоны, малоновый диальдегид и др.), содержащими карбонильные и карбоксильные группы. Мембраны эритроцитов, митохондрий, саркоплазматического ретикулума, ли-зосом становятся проницаемыми для различных ионов, неэлектролитов, макромолекул. Изменяются свойства мембранных белков: Са2+-АТФазы, Na+, К+- АТФазы, родопсина, фосфолипазы. Эти функциональные проявления ПОЛ определяют формирование многих патологических состояний организма, возникающих при неблагоприятных условиях и повреждающих воздействиях.
Как уже было отмечено выше, в качестве инициаторов ПОЛ выступают активные, формы кислорода или активные кислородные метаболиты. Рассмотрим более подробно механизмы их образования и пути утилизации, функциональное значение и роль в развитии патологических состояний организма человека.
3.2. РОЛЬ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА
В РЕГУЛИРОВАНИИ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В БИОСИСТЕМАХ
В дыхательной цепи митохондрий аэробных клеток (помимо полного четырехэлектронного восстановления молекулы кислорода до воды) всегда происходит одно- и трехэлектронное восстановление с последовательным образованием различных АФК:
_________+4е + 4Н+_________
| Z ^
02 0*2 у» Н202 +Л ОН' к 2Н20,
+2Н+ +2Н+
где 02 — супероксидный анион-радикал; Н202 — пероксид водорода; 0Н‘ — гидроксильный радикал.
К активным формам кислорода, кроме 02, Н202, ОН*, относятся также синглетный молекулярный кислород Ю2, пергидроксильный радикал Н0‘, гипогалоиды, пероксидный радикал R0‘, алкоксиль-ный радикал R0'. Они могут генерироваться в разнообразных ферментативных и неферментативных реакциях во всех частях клетки. Наибольший вклад в их образование вносит дыхательная цепь митохондрий, а также система цитохрома Р4б0, локализованная в эндоплазматической сети. АФК возникают как спонтанно, так и ферментативно (например, с участием NADPH-оксидазы дыхательного “взрыва” в плазматической мембране и ксантиноксидазы в гиалоплазме). Они вызывают образование органических гидропероксидов R00H при взаимодействии с биологическими молекулами (ДНК, белками, липидами). Совокупность реакций, индуцируемых АФК и приводящих к формированию гидропероксидов и затем вторичных окисленных продуктов (спиртов, альдегидов, эпоксидов), называют оксидативной модификацией молекул.
В табл. 11 представлены данные, характеризующие механизмы образования, свойства, биологическое действие и пути утилизации АФК.
Таблица 11
Активированные кислородные метаболиты (AJCM) в организме млекопитающих: образование, свойства, утилизация (по Е. Б. Менъщиковой, Н. К. Зенкову, 1993)
Форма АКМ, "Механизмы Биологическое Ингибиторы
время жизни, образования в живых действие
радиус системах
действия
1 2 3 4
Супероксид- Одноэлектронное вос Образование перокси Супероксиддисму-
ный анион- становление кислоро да водорода, гидрок таза, аскорбиновая
радикал О”; да ксантиноксидазой, сильного, пергидрок- кислота, церуло
10'8 с; NADPH-оксидазой сильного радикалов и плазмин, глута-
0,3 мкм фагоцитов, оксидаза- син г летного кислоро тион
ми аминокислот; об да, индукция ПОЛ,
