Механизмы ферментативной защиты от АФК

Оглавление

Введение 3

1. Образование активных форм кислорода 4

2. Ферментативная антиоксидантная защита 4

Заключение 4

Список использованной литературы 4

Введение

Появление молекулярного кислорода, в основном, как побочного продукта фотосинтеза явилось значительным событием в биологической эволюции и механизмы имело два важных следствия. Во-первых, в клетке были сформированы утилизации этого вещества путем использования его в качестве универсального акцептора электронов при окислении широкого круга субстратов. Во-вторых, как эукариотные, так и прокариотные организмы, постоянно сталкиваясь с кислородом в своей жизнедеятельности, оказались перед необходимостью выработать физиологические и молекулярные механизмы, препятствующие его токсичности.

В своем основном состоянии молекулярный О2 сравнительно неактивен, но он способен формировать потенциально летальные реактивные возбужденные состояния, такие как свободные радикалы (СР) и их производные.

Термин «активированный кислород» (или «активные формы кислорода» (АФК) наиболее часто используется в биологической литературе и обозначает совокупность коротко живущих, взаимопревращающихся и относительно реакционноспособных форм кислорода, возникающих в результате его электронного возбуждения или окислительно-восстановительных превращений. АФК – это общее название для супероксидного анион-радикала (О2−∙), гидроксильного радикала (˙ОН), а также пероксида водорода (Н2О2) и синглетного кислорода (О2*) – нестабильных и высокореакционноспособных веществ.

Около 1% кислорода, присутствующего в растении, превращается в активированный кислород в различных субклеточных локусах: хлоропластах, митохондриях, плазмалемме, микросомах, пероксисомах, глиоксисомах, клеточной стенке. Существуют многочисленные механизмы и сигнальные трансдукционные пути, ведущие к генерации АФК.

Образование АФК можно рассматривать как побочную реакцию, сопровождающую процессы переноса электронов по электронтранспортным цепям (ЭТЦ) митохондрий, хлоропластов и эндоплазматического ретикулума, когда О2 функционирует как альтернативный акцептор электронов. Другим источником АФК служат специальные ферменты, окисляющие определенные субстраты посредством О2, или неферментативные реакции. Кислород может активироваться фотодинамическими реакциями. Многие биологические компоненты являются эффективными фотосенсибилизаторами – молекулами, способными поглощать свет и индуцировать химические реакции с образованием АФК.

Радикалы кислорода и продукты их превращения представляют серьезную угрозу для живого организма, так как могут подавлять активность ферментов, вызывать мутации нуклеиновых кислот, деградацию биополимеров, изменять мембранную проницаемость и т.д.

Однако биологическая роль активного кислорода не только негативна. В отличие от выраженного разрушительного действия высоких доз, при относительно умеренных и низких неповреждающих концентрациях АФК вовлекаются в нормальный метаболизм клетки, участвуют в синтезе ряда веществ, выполняют роль ключевых сигнальных молекул, участвуют в регуляции важнейших биологических процессов, активируют транскрипционные . Определенный низкий уровень их всегда присутствует в клетках и находится под контролем антиоксидантной системы (прооксидантно-антиоксидантное равновесие).

Образование активных форм кислорода на клеточной поверхности («окислительный взрыв») является одним из ранних ответов на стрессовое воздействие абиотической, биотической и антропогенной природы, и представляет с собой изменение в организме баланса между образованием активных форм кислорода и активностью ферментативной антиоксидантной защиты в пользу первого.