Лекции по биофизике
.pdf
Метаболизм супероксидного радикала и пероксида водорода в водной среде
NADPH – оксидаза: O2 + e¯ ·O2¯ |
|
|
|
|
Супероксиддисмутаза (СОД): ·O ¯ + ·O ¯ + 2H+ O |
+ H O |
|||
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
Глутатионпероксидаза: 2H2O2 + 2GSH 2H2O + O2 + GSSG
Каталаза: 2H2O2 2H2O + O2
Миелопероксидаза: H2O2 + Cl¯ H2O + ClO¯/HOCl
Реакция Фентона: H2O2 + Fe2+ Fe3+ + HO¯ + ·OH
Реакция c HOCl: HOCl + Fe2+ Fe3+ + Cl¯ + ·OH
Супероксидный радикал
Образование супероксидного радикала фагоцитами
Одним из основных источников супероксидных радикалов в нашем организме являются клетки-фагоциты, к которым относятся гранулоциты и моноциты крови, и тканевые макрофаги
Встретив бактерию, фагоцит прикрепляется к ней и начинает выделять активные формы кислорода, первая из которых - супероксидный радикал. Кроме него образуются пероксид водорода и гипохлорит.
Активация фагоцита внешним стимулом
а
а—схематическое изображение клетки фагоцита;
1 — захват клеткой чужеродной частицы (фагоцитоз); 2 — активация клетки химическим веществом,
например хематтрактантом;
б |
б—участок клеточной мембраны; |
|
НАДФН, образующийся при окислении глюкозы |
|
|
|
(гексозомонофосфатный шунт), окисляется |
|
ферментным комплексом цитоплазматической |
|
мембраны (НАДФН-оксидазой) с образованием |
|
супероксидных радикалов. В присутствии люминола |
|
наблюдается интенсивная хемилюминесценция. |
НАДФН-оксидаза
Образование супероксида происходит при переносе двух электронов от НАДФН к кислороду.
|
|
|
кислород |
|
|
NADPH |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
e¯ |
OO |
OO |
||
|
|||||
НАДФН-оксидаза e¯
+ |
H+ |
|
NADP |
|
|
|
OO¯ |
OO¯ |
супероксид
Эта реакция катализируется ферментным комплексом НАДФН - оксидазой, которая содержится в плазматической мембране фагоцитов, а также в мембранах внутриклеточных везикул - фагосом.
Строение электрон-транспортной цепи митохондрий
Межмембранное пространство
Электрохимический градиент протонов
Матрикс
Образование супероксидных радикалов в митохондриях
Дыхательные комплексы митохондрий в норме
NAD+ + H+
Матрикс
NADH
4H+ 2H2O
2e¯
|
|
III |
IV |
|
|
|
II |
Цитохром c |
|
|
|
|
|
|
|
Q |
Цитохром b-c1 |
оксидаза |
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NADH-дегидрогеназа |
|
|
|
|
|
QH2 |
e¯ |
e¯ |
|
|
|
C(Fe+3) |
O2 |
|
|
|
C(Fe+2) |
||
|
|
|
Внутренняя мембрана
C(Fe+3)
Межмембранное пространство
Римскими цифрами обозначены дыхательные комплексы, на которые Дэвид Грин впервые разделил цепь переноса электронов в
митохондриях. Строчными буквами обозначены цитохромы. Комплекс II (сукцинат дегидрогеназа) на рисунке не показан.
Образование супероксидных радикалов в митохондриях
|
|
|
Дыхательные комплексы митохондрий при |
||
NAD+ + H+ |
|
гипоксии |
|
|
|
NADH |
|
|
|
|
4H+ 2H2O |
2e¯ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
III |
IV |
|
|
|
|
|
||
|
|
Q |
II |
|
|
|
|
QH2 |
e¯ |
e¯ |
|
|
|
|
C(Fe+3) |
O2 |
|
|
|
|
C(Fe+2) |
||
|
|
|
|
||
C(Fe+3)
Образование супероксидных радикалов в митохондриях
|
|
|
Дыхательные комплексы митохондрий при |
|||
NAD+ |
+ H+ |
|
реоксигенации |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
NADH |
|
|
+О2 |
|
|
4H+ 2H2O |
2e¯ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
III |
IV |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Q |
II |
|
|
|
|
|
QH2 |
e¯ |
e¯ |
|
|
|
|
|
C(Fe+3) |
O2 |
|
|
|
|
|
C(Fe+2) |
||
|
|
|
|
|
||
+О2 |
|
+О2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
||
Факторы, способствующие образованию супероксида митохондриями
1.Гипоксия и последующая реоксигенация
2.Отравление дыхательной цепи (например цианидом)
3.Ингибирование цитохромоксидазы (например, нитроксидом)
4.Выход цитохрома c из митохондрий через мегапоры при апоптозе