Активная форма кислорода это

Основы долголетия и молодости тела

Активная форма кислорода это

Активная форма кислорода это

Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна. Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив НЕ НУЖНО зубрить. Замечания можно прислать по почте: [email protected]

Это приводит к превращению молекулы кислорода
в молекулу кислорода с четырьмя дополнительными электронами,
к образованию частицы,
которая называется кислород-анионом и обозначается О22–.

К отрицательным зарядам четырех электронов
притягиваются 4 Н+
(положительно заряженных протона),
в результате чего образуются две молекулы воды.

Присоединение 4-х электронов к молекуле кислорода
называется четырех/электронным восстановлением молекулы кислорода
(т.к. восстановление – это присоединение электронов)
и, как уже сказано, превращает молекулу кислорода О2 в воду.

Присоединение 4-х электронов к О2
осуществляет белковый комплекс (№4) дыхательной цепи (см. п. 22),
который называется оксидазой цитохрома с.

При этом не происходит освобождения в среду
промежуточных продуктов присоединения электронов к О2,
в среду поступает только Н2О.

Это приводит к образованию веществ,
которые называются активными формами кислорода (АФК),
потому что АФК обладают большой способностью «забирать» электроны
у других веществ организма,
то есть являются сильными окислителями.

В организме есть вещества (в том числе ферменты),
которые снижают ОММ
и развитие заболеваний ОММ –
эти вещества называют антиокислительной системой (АОС).

Присоединение к О2 первого электрона
приводит к образованию частицы,
которая называется СуперОксидРадикалом (СОРом)
и обозначается ;О2–:
точка означает, что частица
имеет неспаренный электрон
и является свободным радикалом,
а минус означает, что у частицы есть отрицательный заряд
(частица является анионом).

НАДФН отдает 2 электрона:
по одному каждой из двух молекул кислорода.
Реакция образования СОРа в фагоцитах:
НАДФН + Н++ 2О2 ;
НАДФ+ + 2;О2–.

Как будет показано далее, из СОРа образуется Н2О2;
Н2О2 используется для образования вещества с формулой НОCl (гипохлориТ),
который повреждает микроорганизмы.

Сниженная активность НАДФН-оксидазы
(обычно из-за мутации в её гене)
приводит в дефициту СОРа, гипохлорита
и к неспособности фагоцитов убивать микробы –
в результате развивается заболевание,
которое называется хроническим грануломатозом.

Образование и действие СОРа в фагоцитах на микробы
относится к физиологическим эффектам ОММ.
Но СОР может повреждать молекулы самих фагоцитов
(липиды мембран и т.д),
поэтому фагоцитам нужна АОС
для защиты от избытка собственных АФК –
иначе фагоциты разрушаются,
что приводит к снижению иммунитета.

В отличие от СОРа в фагоцитах,
образование СОР в эритроцитах
никакой пользы не приносит
и относится к патологическим эффектам ОММ.

СОР и образующиеся из него АФК
окисляют липиды мембран эритроцитов,
что привело бы к разрушению эритроцитов,
если бы антиокислительная система эритроцитов не разрушала АФК
и не восстанавливала бы мембраны эритроцитов – п.121.

1) дефициту эритроцитов (разновидность анемии),
2) дефициту кислорода в тканях (гипоксии),
3) накоплению лактата и ацидозу, слабости,
4) дефициту АТФ в клетках и слабости,
5) накоплению билирубина и желтухе.

Проблема образованного мет/гемоглобина в том,
что он не способен доставлять кислород клеткам,
что приводит к возникновению дефицита кислорода
(развитию гипоксии) в тканях
с соответствующими последствиями
(накопление лактата и ацидоз,
дефицит АТФ в клетках и т.д. – см. выше).

Для этого нужно «вернуть» электрон
иону железа Fe3+, превратив его в Fe2+
(восстановить ион Fe3+;
при этом метгемоглобин превратится в гемоглобин).

Источником электрона для восстановления Fe3+
является (по разным источникам) НАДН или глутатион.
Катализатором восстановления метгемоглобина
является мет/гемоглобин/редуктаза. Реакция: МеtHb (с Fe3+) + НАДН ; Hb (с Fe2+) + НАД+.

В норме дыхательная цепь является для О2
источником 4-х электронов (см. выше).
Но промежуточный переносчик ДЦ
кофермент Q способен дать молекуле кислорода один электрон,
превратив ее в СОР.

1) к Q присоединяется один электрон и один протон
(«в сумме» – атом водорода Н),
превращая Q в так называемый семихинон,
который обозначается как ;QH,
потому что присоединенный электрон является неспаренным,
2) к семихинону присоединяется еще один электрон и еще один протон,
превращая семихинон в QH2=убихинОЛ.

Для чего метаболизировать СОР?
Поскольку СОР способен забирать электроны у молекул клетки
(осуществлять ОММ и приводить к развитию заболеваний ОММ),
то нужно как можно быстрее обезвредить его.

Обезвреживание СОРа заключается в том,
чтобы дать ему столько электронов,
сколько он может «принять» (восстановить СОР),
превратив СОР в неактивную форму кислорода –
в такую, которая не может больше принимать электроны
и поэтому не может забирать их у молекул клетки,
приводя к ОММ.

Присоединение к СОРу второго электрона
приводит к образованию частицы,
у которой на два электрона больше,
чем у молекулы кислорода:
АФК с двумя «добавленными»» к О2 электронами.

Источником электрона для присоединения к СОРу
является вторая частица СОРа,
которая после отдачи электрона
превращается в молекулу кислорода:
;О2– + ;О2– ;
пероксид-анион + О2.

(Дисмутаза – потому что реакция,
которую он катализирует,
относится к реакциям диспропорционирования:
один атом отдает электрон, окисляется,
а другой атом такого же элемента принимает электрон, восстанавливается).

Среди оксидаз есть:
1) оксидазы аминокислот
2) и оксидазы пероксисом,
укорачивающие длинные жирные кислоты (более С20)
до более коротких для их ;-окисления.

Для превращения перекиси в воду
нужна работа ферментов
каталазы и глутатион/пероксидазы (ГПО)
и восстановленная форма глутатиона.

Для превращения Н2О2 в воду
нужно добавить к Н2О2 два электрона
(к двум электронам притянутся два Н+ –
то есть «в сумме» присоединятся 2 атома Н).

Перенос 2 атомов Н на Н2О2 от глутатиона (GSH)
катализирует глутатион/пероксидаза
(ГПО; для ее работы нужен селен).
Реакция ГПО:
Н2О2 + GSH ;
2Н2О + GS-SG.

Для работы ГПО нужен GSH.
Поэтому GSSG нужно постоянно превращать в GSH
(глутатион окисленный в глутатион восстановленный),
то есть восстанавливать окисленный глутатион.

Это восстановление глутатиона (окисленного)
происходит за счет расщепления связи
между атомами серы
и присоединения к атомам серы – атомов водорода
(то есть за счет восстановления глутатиона):
GS-SG ; GSH + GSH.

Для образования НАДФН из НАДФ+
должен работать ПФП;
для работы ПФП нужен витамин В1,
стимуляция гормоном инсулином
и наличие в организме глюкозы.
Активность ГР снижается при дефиците в пище РР, В2, В1 и при гипогликемии.
Поэтому к антиоксидантам можно отнести все эти витамины.

происходит при присоединении к пероксидному аниону электрона
(это уже третий электрон,
который присоединен к исходной молекуле кислорода):

О2– не может принимать больше электроны
(и поэтому не является АФК),
к отрицательным зарядам его двух электронов
притягиваются два Н+,
в результате чего образуется молекула воды Н2О.

Но другая частица, образованная из перекиси (О–),
может принимать электрон:
ему нужен всего один электрон,
чтобы превратиться в О2– и перестать быть АФК.

Источником электрона,
который присоединяется к Н2О2,
приводя к образованию ;ОН,
является ион железа Fe2+,
превращающийся после отдачи электрона в Fe3+.

После получения электрона
и превращения в НОН
гидроксильный радикал теряет способность принимать новые электроны,
то есть перестает быть АФК.

Молекулы клетки, которые окислены активными формами кислорода,
обычно приобретают группу: — О-О-Н,
которая называется перекисной группой.

Если эта молекула – ДНК,
то ее окисление (ОММ ДНК, ПО ДНК)
может привести к нарушению синтеза белков в клетке
(вообще любое изменение ДНК называется мутацией),
в том числе к такому нарушению,
которое способствует образованию вредных для клетки белков.

Часто окисление белков происходит
за счет потери атома водорода SH-группами
радикалов цистеина (вместе с атомом Н теряется электрон).

Между атомами серы, отдавшими Н,
образуются связи (дисульфидные «мостики», «сшивки»).
Появление дисульфидных мостиков в окисленных белках
может привести к их разрушению.

Окисление липидов мембран (ОММ липидов, ПО липидов)
приводит к тому, что в гидрофобном слое мембраны
появляются так называемые гидрофильные зоны,
в результате чего мембрана становится проницаемой для ионов,
они могут поступать в клетку, когда это не нужно,
за ионами в клетку может пойти избыток воды –
это приводит к набуханию клеток,
нарушению их функций и гибели.

Факультативно.
Особенно легко электроны отнимаются
от компонентов мембраны,
содержащих в своем составе
остатки (ацилы) полиненасыщенных жирных кислот
(то есть жирных кислот с двойными связями –НС=СН–) – п.40.

Один из двух электронов двойной связи
отнимается гидроксильным радикалом,
а второй электрон двойной связи остается на атоме углерода,
а так как он оказывается неспаренным,
то оставшаяся с ним молекула (липид мембраны)
становится свободным радикалом
(–СН–;С–, можно липидный радикал обозначать как L;).

К липидному радикалу может присоединиться О2,
в результате чего образуется L-О-О;
(радикал липидной перекиси = липопероксирадикал):
L; + O2 ;
LOO;.

LOO; способен отнимать Н от других молекул
(чтобы вместе с Н получить электрон
и сделать свой неспаренный электрон спаренным
и перестать быть свободным радикалом),
превращаясь в LOОН
(пероксид липида, перекись липида, разновидность органической перекиси).

Молекулы, от которых LOO; отнял Н,
окисляются и превращаются в свободные радикалы
(LH ; L;),
которые, в свою очередь способны отнимать электроны от других молекул.

Органические перекиси ROOH
относятся к активным формам кислорода.
О разрушении липидных и других органических перекисей ферментом ГПО см. далее.

Витамин Е после отдачи своих двух электронов
превращается в окисленную форму витамина Е,
которая не может работать
в качестве источника электронов (антиоксиданта).
2Н может дать окисленной форме витамина Е витамин С –
это приводит к превращению окисленной формы витамина Е
в восстановленную форму Е:
Еокисл + С ;
Евосст + Сокисл (дегидроаскорбат – п.15).

Поэтому в организме есть вещества, снижающие ОММ.
Эти вещества называют антиоксидантами,
а их совокупность называют антиокислительной системой (АОС).

Вещества АОС снижают ОММ за счет
1) снижения [АФК],
2) за счет восстановления веществ, уже окисленных АФК
(за счет восстановления ROOH – см. выше).

Что нужно присоединить к АФК для их разрушения?
И снижение [АФК], и восстановление окисленных веществ клетки
происходит за счет присоединения к ним электронов
(то есть за счет восстановления АФК и ROOH).

Поэтому клеткам нужны вещества,
которые являются источниками электронов
(или в составе атомов Н, или в чистом виде)
для восстановления АФК и ROOH
и катализаторы переноса электронов.

Катализаторы переноса электронов или Н
(СОД, каталаза, ГПО и ГР)
называются высокомолекулярными антиоксидантами (ВМАО)
или антиокислительными ферментами.

Для образования этих ферментов,
как и любых белков, нужно «сырье»:
20 типов аминокислот,
в том числе те, которые
не синтезируются в организме (незаменимые)
и должны поступать с определенной пищей
(творог и другие молочные продукты, яйца, рыба, мясо, соя).

При дефиците белковых продуктов
(норма – от 50 грамм полноценных белков в сутки – п.60)
в организме мало АОФ,
снижается активность АОС,
накапливаются АФК и продукты ОММ,
что способствует развитию болезней ОММ.

Кроме полноценных белков в пище
(и здоровой пищеварительной системы,
обеспечивающей их усвоение в организме),
для синтеза АОФ
нужно хорошее качество генов,
которые кодируют АОФ.

У одного человека ген (или гены), который кодирует ГПО,
может быть таким, что ГПО получается активная,
а у другого человека ген ГПО такой, что ГПО менее активная.

Человек с более активной ГПО
меньше пострадает от прооксидантов
(например, от радиации)
и от болезней ОММ,
и дольше будет молодым,
а для человека с менее активной ГПО
опасность прооксидантов больше.
То есть активность АОС
и защищенность от прооксидантов
у разных людей разные,
и эти различия обусловлены особенностями генов.

Желательно, чтобы цистеин поступал с пищей;
в крайнем случае с пищей должны поступать
аминокислота метионин и витамин фолат,
при наличии которых
в организме может синтезироваться цистеин.

Для синтеза в организме глутамата и глицина
нужны витамины В6, фолат.
Для превращения GSSG в GSH (см. выше)
нужны НАДФН
(в качестве источника 2Н для GSSG), ПФП, В1 и В2 (см. выше).

Важными НМАО являются
витамины А (но не в больших дозах),
Е, С,
каротиноиды (;-каротин),
ликопин и др.),
биофлавоноиды (витамин Р) –
все эти вещества не образуются в организме и должны поступать с пищей.

Витамин С (аскорбат) содержится в ягодах
(шиповник, облепиха, смородина и т.д.),
фруктах, овощах
(в картофеле до ноября и правильно сваренном, в перце, капусте),
укропе и т.д..

Витамин А содержится в животных жирах
(молоко, масло, сыр и т.д.)
и образуется в организме из ;-каротина
(который поэтому называют провитамином А).
;-каротин содержится в желто-оранжевых плодах:
моркови, облепихе, абрикосах и т.д.
(он является тем пигментом, который обусловливает их цвет).

Карнозин – это пептид мышц;
кроме того что карнозин является НМАО,
он способен связывать в мышцах Н+ (является основанием),
что увеличивает работоспособность мышц.

Ураты и билирубин
в качестве НМАО приносят пользу,
но при избытке этих веществ они опасны для организма:
избыток уратов может привести к артритам (см. о подагре п.71)
и к почечной недостаточности,
а избыток билирубина может привести к смерти (см. о желтухах п.118).

Ураты образуются из пуринов организма и пищи
(шоколад, животная пища, пища с большим количеством нуклеиновых кислот и т.д.).
Билирубин образуется при гемолизе из гема гемоглобина и из гема других белков (гемопротеинов).

Поэтому такие факторы должны быть по возможности избегаемы.
Или хотя бы действие прооксидантов должно нейтрализовываться действием антиоксидантов.

Чем больше АФК. свободных радикалов
успеет нейтрализовать АОС
и чем быстрее АОС превратит образованные ROOH в ROH,
тем меньше повреждений причинит радиация организму.

Еще один пример ПО физической природы –
это ультрафиолетовое облучение (УФО),
особенно «жесткое» УФО,
то есть лучи с короткой длиной волны
(появление озоновых дыр увеличивает поступление к Земле таких лучей).

При этом нужно помнить, что
некоторое время пребывания кожи под лучами солнца полезно,
т.к. в коже по действием УФО происходит синтез витамина Д
(необходимого для прочности костей, зубов,
для тонуса мышц и хорошего настроения, иммунитета и т.д. – п.114).

Вред от избыточного пребывания на солнце
тоже может снижаться работой АОС
и употреблением в пищу фруктов и других источников антиоксидантов.

Повышенная температура тоже относится к ПО.
Ситуации, в которых ткани человека подвергаются воздействию высокой температуры:
1) работа в горячих цехах
(рабочие должны питаться так,
чтобы поддерживать свою АОС:
витамины АЕС, полноценные белки и т.д.,
2) многочасовое ношение памперсов,
3) горячее питье или пища,
4) вдыхание горячего дыма при курении.

1) О2,
2) Fe2+ и Cu+ (металлы с переменной валентностью)
3) некоторые лекарства и другие ксенобиотики,
4) витамин А в больших дозах
5) и витамин Д.

Но в то же время совсем без кислорода обойтись невозможно,
так как он нужен для работы ДЦ и выработки АТФ – п.22.
Пользы от кислорода больше, чем вреда.

Пример ситуации, когда в ткани возникает избыток О2 –
это реперфузия,
то есть восстановление кровотока после ишемии
(из-за закупорки сосуда тромбом, из-за спазма сосуда или из-за жгута).

Восстановление кровотока необходимо,
но из поступающего после реперфузии О2
образуется много АФК,
что вносит вклад в развитие патологии ткани
наряду с предшествовавшей ишемией.
Вероятно, степень повреждения ткани после реперфузии активными формами кислорода
можно снизить с помощью антиоксидантов.

Fe2+ в качестве ПО:
как говорилось выше, Fe2+ способствует образованию АФК
за счет отдачи своего электрона
молекуле кислорода или Н2О2,
в результате чего образуются АФК
(СОР из О2 и ОН-радикал из Н2О2).

То, что А и Д являются ПО,
является одной из причин токсичности
больших доз этих витаминов
и того, что самые опасные гипервитаминозы – это гипервитаминозы А и Д
(головная боль, тошнота, рвота и диарея –
это некоторые примеры проявления гипервитаминозов А и Д).

Высокие дозы А и Д особенно опасны для эмбриона,
поэтому особенно тщательно следить за отсутствием передозировки А и Д должны женщины.

К химическим ПО (высокомолекулярным ПО)
можно отнести фермент,
который катализирует образование СОРа и называется НАДФН-оксидазой (см. выше).

инвазивные агенты
(патогенные бактерии, простейшие, глисты и т.д.)
способствуют накоплению АФК потому,
что при инвазии фагоциты увеличивают выработку АФК
для уничтожения агентов (п.121),
но АФК повреждают не только фагированные организмы, но и сами фагоциты.

Итак, замедлить старение можно
снижением действия ПО
за счет
1) избегания ПО
(в разумных пределах, т.к. совсем без А, Д, О2 и солнечного света тоже не прожить),
2) за счет поддержки АОС употреблением витаминов и полноценных белков.

27.4. Примеры ф и з и о л о г и ч е с к и х ( п о л е з н ы х ) э ф ф е к т о в ОММ:
1) синтез эйкозаноидов (см.п.108),
2) функционирование фагоцитов (макрофагов и нейтрофилов),
3) редокс-регуляция работы генов, связанных с воспалением и иммунитетом (см. п. 85),
4) апоптоз.

Все эти эффекты связаны
с поддержанием н о р м а л ь н о г о и м м у н и т е т а,
поэтому дефицит АФК приводит к снижению иммунитета.

Но избыток АФК тоже снижает иммунитет,
потому что АФК разрушают и сами фагоциты;
то есть для нормального иммунитета нужно
некоторое оптимальное количество АФК.

Пример снижения иммунитета из-за дефицита АФК – хронический грануломатоз (ХГ).
При ХГ фагоциты не могут уничтожить фагоцитированные («проглоченные») клетки,
потому что в фагоцитах мало АФК –
средств уничтожения микробов;
причиной дефицита АФК при хроническом грануломатозе
является низкая активность НАДФН-оксидазы
из-за мутации кодирующего ее гена.

Э й к о з а н о и д ы (п.109) – это гормоны,
участвуют в регуляции
тонуса гладких мышц,
лейкоцитов
(и вследствие этого – в воспалительных, иммунных и аллергических реакциях).

www.proza.ru

Ссылки по теме:

Бцаа глютамин как принимать , Антигипоксанты и антиоксиданты это , Антиоксиданты в зеленом кофе , Биологически активные пищевые добавки и здоровье ,