Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_1 (1123309), страница 105
Текст из файла (страница 105)
Последующее присоединение воды приводит к возникновению нестабильной структуры, от которой отщеп.ляется мостиковый углерод в форме монооксида углерода, в результате чего образуется бнливердин. 63.6,7Л. цитохром ЬГ Первая, обнаруженная в мнкросомах электронпереносягцая сястема — это система восстановления г(игохрогеа Ь5 за счет ФАВН; биологическая роль этой системы остается неизвестной. Цитохром ЬБ восстаггавливается МАОО-цитохрогя Ье — редуктазой, содержахцей на молекулу (Ео = — 280 мВ) один РА(), который совершает циклическое переходы между полностью восстановленной н окисленной формами.
Цитохром ЬБ (мол. масса 11000) прочно связан с эндоплазматической сетью своей обширной гидрофобной об.ластью. Редуктаза также сравнительно гидрофобия. Хотя наружная поверхность области цитохрома Ьм где находится гем, гидрофильна, она лежит в глубокой гидрофобной щели, причем карбоксильные группы пропноновой кислоты ориентированы наружу. Добавление очищенного цнтохрома ЬБ к микросомам приводит к его связыванию в количестве„в !О раз превышающем нормальную концентрацию.
В мембране существует почти десятикратный из.быток этого цнтохрома по сравнению с концентрацией редуктазы, так что для их взаимодействия требуется перемещение редуктазы. Восстановленный цитохром ЬБ медленно самоокисляется с образованием супероксндного агшона.
Этот механизм может быть основным генератором суперпероксида в клетках печени. !и. метхволизм Б1В 13.7. Другие переносчики электронов 13.7.1. Убихинон В митохондрнях присутствует группа родственных хиноноз. которые восстанавливаются, когда митохондрии ннкубируютст анаэробно с различными субстратамн. До установления структуры этих хинонов онн назывались просто коферментами Я. Структура этого типа соединений приведена ранее (разд. 12.4), а их роль в транспорте электронов обсуждалась в разд. 12.4.1.
13.7.2. Глутатион Глутатион, у-глутамилцнстеинилглицин (ПЬН), встречается во всех животных тканях. Поскольку свободный цнстеин присутствует только в незначительных количествах, то глутатнон представляет собой самое распространенное сульфгидрильное соединение з клетках, и, по-видимому, его функция заключается в поддержании в активной конформации многих ферментов. Самопроизвольное окисление этих ферментов может принести к образованию дпсульфида.
Последовательные реакции обмена дисульфндных групп с глутатионом служат для восстановления активных сульфгидрильных форм (Š— фермент). 2Š— БН + Ор — ~ Š— Б — Б — Е + Н~О~ Š— Б — Б — Е+ 6БН вЂ” ~ Š— БН+ Е-Б — Б — 0 Š— Б — Б — О+6БН вЂ” + Š— БН+6 — Б — Б — 0 Окнслснпый глутатион может затем восстановиться широко распространенным флавопротендом г.утагионредукгазой, которая утнлизнрует ХЛОР11 (разд. 13.2). МДИМ+Н++6ББ0 КДОР~+26БН 13.7.3.
Аскорбиновая кислота Лскорбнновая кислота часто употреблялась в качестве восстановителя в лабораторных экспериментах. Как известно, она требуется для функционирования системы, гндроксялируюшей с Ре'+-а-кетоглутаратом (разд. 13.6.4), для таких процессов, как окснгенация допамина (рнс.
13.17), и, возможно, для действия системы, восстанавлнваюгцей фолат до тетрагидрофолата (гл. 21). Прн окислении образуется дегидроаскорбиновая кислота; спецнфи- !3. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ. П ческий восстановитель для этого соединения в животных тканях пе известен. о о=с ! 1 ! + ЕНе + 2е Н 1 носн нс ! носн сн,он бсгиороаснораиноаая сн,он аснараиноаая киспнпа нисаоеаа й3.7А. Пероксид и супероксид Молекулярный кислород О, является парамагнитным, потому что он содержит два неспаренных электрона с параллельно Ориентированными спинами.
Эти неспаренные электроны находятся на разных орбиталях, поскольку два электрона не могут занимать одну и ту'же орбиталь, если только их спины не противоположны 1антипараллельны). Соответственно восстановление О, путем прямого введения пары электронов в его частично заполненные орби- тали невозможио без «обращеиияа спина одного из двух электронов. Ввиду того что такое обращение спина — относительно медленный процесс, Он гораздо менее реакционноспособен, чем можно было бы ожидать.
Электронно-возбужденные состояния О,, который нс содержит неспаренные параллельные спины, как, например, синглетные состояния, которые наблюдаются при фотосенсибилизированных окислительных процессах, гораздо более реакционноспособны, чем основное состояние. Если бы не спиновые запреты, сосуществование свободного мплекулярного кислорода и органической материи было бы маловероятно. Спяновый запрет восстановления Он может быть преодолен последовательным добавлением одиночных электронов.
Поэтому Одноэлектронные пути восстановления кислорода, в которых участвуют. свободнорадикальные промежуточные продукты, более вероятны, разумеется, при том условии, что онп энергетически возможны. Полное восстановление Он до 2НеО требует 4 электрона; при однозлектронном восстановлении в качестве промежуточных продуктов возникают супероксид О;, пероксид водорода Н,О, и гидроксидный радикал 1ОН ). Эти продукты очень реакционноспособиы, и их присутствие может представлять угрозу для целостности живых систем.
На самом деле ОН вЂ” наиболее мутагенный продукт ионизирующей радиации — представляет собой чрезвы- пь метльолнзм чайно мощный окислитель, который может атаковать все органические соединения. Одноэлектронное восстановление кислорода инициирует цепь реакций, которые ведут к образованию ОН: Ое+ е — л Ое. (1) О;.. +Н+ НО,.
(2) Ое +НОе. +Н л Нлол+ Ол (3) О, ° +г + О +гее+ (4) Н 0 +Гее+ — Гее +он -(-он. (6) Супероксид-анион, образуемый в реакции (1), может протонпроваться до гидропероксндного радикала (реакция (2)1, так как НО; — кислота с рК,ж4,8. Реакция (3) представляет собой спонтанную дисмутацию, приводящую к образованию НеОе+Оь Совокупность этих реакций дает основания предполагать, что любая система, продуцирующая О;, будет также вскоре содержать НеОе.
Реакции (4) и (5) указывают на то, что железосодержащие соединения могут катализировать реакцию между О; н НзОм образуя при этом ОН.. Как уже отмечалось, ксантнноксидаза, альдегидоксидаза и многочисленные флавопротеиды образуют О; и Н,О„что происходит и при самопроизвольном окислении гемоглобина, ферредоксинов, восстановленных цитохромом Ьз гидрохннонов, тетрагидроптеридинон и адреналина. Митохондрии и хлоропласты образуют О; подобно полиморфноядерным лейкоцитам и макрофагам, участвующим в процессе фагоцитоза.
Угроза для клеток, возникающая из-за реакционноспособностн О, и НеОм устраняется действием ферментов, эффективно обезвреживаюших эти соединения. 13.7..5. Супероксндднсмутазы Супероксиддисмутазы катализпруют реакцию Ое ° + Ол + 2Н+ — л Неол+ Ое Эти ферменты найдены во всех дышащих клетках, а также в различных факультативно анаэробных бактериях. 17,„чрезвычайно высока и лимитнруется только скоростью диффузии О,"; константа скорости реакции второго порядка составляет -2.10е моль-' с-'. Супероксиддисмутазы — металлоферменты. Их каталитический цикл включает восстановление и окисление иона металла, например Сц'+, Мпз+ или Ге'л, на активном центре (Š— фермент, М— металл): Е Ыл++ О„° — ч Š— Ы(л-ем+ Ол (6) Е Ы(л-и++ Ол.
+ 2Н+ — л Š— Млл+ Нлол (7) Фермент цитозоля клеток эукариот содержит Еп'л и Сцьь в активном центре в больпюй близости друг к другу. Фермент состо- 52» 13. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ.П ит из двух идентичных субьеднниц (мол. масса 16000). Структура фермента из бычьих эрнтроцитов приведена в гл. 6. В каталнтическом окислительно-восстановительном цикле функционирует Сп»1; роль Еп»+ неясна. Супероксиддисмутаза, содержащая Мп»1 и состоя1цая из субьединиц с мол.
массой 20000, найдена в бактериях н мптохондриях эукарнот. Таяне же дисмутазы„содержашие Ге»+, а не Мп» е, обнаружены у некоторых бактерий и сине-зеленых водорослей. Только Сп»+-Хп»+-супероксиддисмутазы ингнбнруются цнанндом. Тогда как цитоплазма и строма хлоропластов листьев шпината содержит Сп»4-Хп»'-фермент, другой, нечувствительный к цнаннду фермент тесно связан с продуцируюшйм О» центром и прочно встроен в ламеллу хлоропласта. Последовательности аминокислот Ре»4- и Мп'+-супероксиддисмутаз в значительной степени гомологячны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
