Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Гусев М.В. -> "Микробиология" -> 151

Микробиология - Гусев М.В.

Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология: Учебник — M.: Изд-во Моск ун-та, 1985. — 376 c.
Скачать (прямая ссылка): mikrobiologiya.pdf
Предыдущая << 1 .. 145 146 147 148 149 150 < 151 > 152 153 154 155 156 157 .. 192 >> Следующая

Помимо существования в основной форме в биологических реакциях и под действием различных физико-химических факторов возникают продукты неполного восстановления O2, более реакционно способные и обладающие высокой токсичностью для клетки. Как известно, для полного восстановления молекулярного кислорода, приводящего к образованию молекулы воды, требуются 4 электрона:
02 + 4Н++4ё-^2Н20.
У большинства прокариот имеются ферменты, катализирующие реакции одновременного переноса 4 электронов на O2, при которых не обнаружено каких-либо промежуточных продуктов восстановления O2. Это цитохромоксидазы. Возможно, что в этих реакциях и возникают короткоживущие продукты неполного восстановления O2, но они остаются связанными с ферментами, не выходят в цитоплазму и практически не наносят вреда клетке.
Супероксидный анион. Если восстановление молекулярного кислорода происходит ступенчато, то при переносе 1 электрона на O2 образуется надпероксидный (супероксидный) анион:
о2-ь7->-о7. (X)
Последний содержит неспареиный электрон, поэтому является отрицательно заряженным радикалом (анион-радикалом). Он может прото-нироваться с образованием нейтрального гидропероксидного радикала:
+H+-^HO2'. (2)
В последнее время признание получила точка зрения, согласно которой основную опасность для организмов представляют продукты, образующиеся при одноэлектронном восстановлении молекулы O2, одним из которых является супероксидный анион.
Хотя большинство биологических источников образования O2 остается пока неизвестным, уже сейчас можно назвать много биохимических реакций, приводящих к его возникновению. Супероксидные анионы генерируются при взаимодействии с молекулами O2 различных клеточных компонентов (восстановленные флавины, хиноны, тио-лы, FeS-белки), а также в реакциях, катализируемых ксантиноксида-зой, альдегидоксидазой, дигидрооротатдегидрогеназой и рядом других флавопротеидных ферментов. Наконец, в процессе фотосинтеза имеет место поток электронов. Большинство реакций фотосинтеза — это реакции одноэлектронного переноса. Поэтому в системе часто возникают супероксидные анионы. Помимо реакций биологической природы O2 могут возникать вне клетки в водных растворах при воздействии на них ультразвуком, в результате фотохимических, химических и электрохимических процессов.
Опасность любых реакционно активных соединений в значительной степени зависит от их стабильности. В этом плане ионы O2' весьма опасны, так как время их «жизни» в водной среде продолжительнее, чем у остальных 02-производных радикалов. Поэтому экзогенно возникшие Q2 могут проникать в клетку и (наряду с эндогенными)
296

участвовать в реакциях, приводящих к различным повреждениям в клетке: перекисном окислении ненасыщенных жирных кислот, окислении SH-групп белков, разрушении в них триптофановых остатков, повреждении ДНК, окислении связанных с ферментом молекул НАД-H2, деполимеризации кислых полисахаридов.
Токсичность супероксидных анионов может увеличиваться за счет вторичных реакций, ведущих к образованию гидроксидных радикалов (QH*) и синглетного кислорода (*02).
Многие прокариоты, относящиеся к разным физиологическим группам, в том числе и строго анаэробные виды, имеют специфическую защиту в виде фермента супероксиддисмутазы, осуществляющего перехват ионов 0*2 и катализирующего их дисмутацию. Образующиеся супероксидные анионы дисмутируют в реакции, протекающей спонтанно (3) или катализируемой супероксиддисмутазой (4):
ОГ + Ol + 2H+ H2O2 + *02; (3)
07 + Ol + 2H+^H2O2 + O2. (4)
Различия между обеими реакциями в их скоростях (скорость ферментативной реакции приблизительно на четыре порядка выше, чем спонтанной) , а также в том, что при спонтанной реакции дисмутации одним из первоначально возникающих продуктов является синглетный кислород, в то время как при ферментативной реакции образующийся кислород находится в основном триплетном состоянии.
Гидроксидный радикал. Супероксид-анион может взаимодействовать с H2O2-C образованием гидроксидного радикала (ОН*), превосходящего O2 по окислительной активности и токсичности:
Ol + H2O2 + H+ O2 + H2O + ОН'. (5)
Источником возникновения ОН* могут служить реакции одноэлект-ронного окисления перекиси водорода, катализируемые железосодержащими соединениями, всегда имеющимися в клетках:
H202 + Fe2+^Fe3++OH-+OH*. (6)
Помимо указанных выше реакций гидроксидные радикалы образуются также при радиолизе воды и в низких концентрациях обычно присутствуют в водных растворах. ОН* является самым сильным из всех известных окислителей, вызывающим радиационные повреждения многих типов биополимеров. у
Перекись водорода. Перенос 2 электронов на O2 приводит к образованию перекисного аниона (7) или перекиси водорода (8):
02+2в~>022~; (7)
02 + 2Н++2ё->Н202. (8)
Катализировать перенос 2 электронов на O2 могут содержащиеся в
клетках прокариот оксидазы флавиновой природы и некоторые цито-хромы. Источником H2O2 могут быть реакции автоокисления некоторых негемовых FeS-белков, а также описанные выше реакции дисмутации супероксидных радикалов (реакции 3 и 4). Перекись водорода образуется у всех аэробов и факультативных анаэробов, растущих в аэробных условиях, так что ее возникновение в клетках прокариот — естественный процесс.
Предыдущая << 1 .. 145 146 147 148 149 150 < 151 > 152 153 154 155 156 157 .. 192 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed