Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Способы снижения образования активных форм кислорода

10.11.2018

Торможение образования супероксид-аниона возможно путем уменьшения в клетке содержания молекулярного кислорода или быстрого его использования в дыхании вследствие снятия контроля А-uн+ в ЭТЦ. Для нормальной работы ЭТЦ дыхания необходима меньшая концентрация O2, чем для образования O2 (рис. 2.2).

Концентрация O2, обеспечивающая половину максимальной скорости ферментативного восстановления (O2 —> H2O), принята равной 3*10в-7 моль/л. Принято также, что скорость неферментативного восстановления (O2 —> O2') линейно повышается с ростом концентрации O2. Скорость поглощения кислорода на уровне, соответствующем атмосферному давлению O2 (0,22 моль/ л), принята за 100% (рис. 2.3).

Абсолютная скорость поглощения кислорода, взятая за 100%, для реакции O2 > H2O на два порядка больше, чем для реакции O2 > O2'. В области А молекулярного кислорода слишком мало, чтобы насытить цитохромоксидазу (< 5*10в7 моль/л). В области В цитохромоксидаза насыщена кислородом, но его недостаточно для обеспечения заметной скорости образования супероксид-аниона. Очевидно, что эта область оптимальна для аэробной жизни. И только в области С концентрация кислорода оказывается достаточно высокой, чтобы начали накапливаться АФК. Однако эта концентрация все-таки очень мала (10в-6— 10в-5 моль/л), поэтому образование АФК возможно в условиях, близких к аноксическим. Итак, чтобы образование АФК стало невозможным, необходимо очень сильно снизить концентрацию кислорода. Известно несколько способов снижения уровня кислорода в клетке.

Активация цианид-резистентной альтернативной оксидазы в ЭТЦ митохондрий. В результате такой активации энергия А-uн+ не переходит в АТФ, а рассеивается в виде тепла. При стрессовых воздействиях альтернативная оксидаза обычно активируется.

Утечка ионов водорода. Г. Биверс и Б. Чанс установили, что образование H2O2 митохондриями клеток животных in vitro весьма заметно при дефиците АДФ, т. е. при невозможности образования А-uн+, а затем АТФ. После добавления АДФ пероксид водорода исчезал. Значит, для прекращения накопления H2O2 достаточно даже небольшого снижения электрохимического потенциала, вызываемого введением АДФ. Такой эффект может достигаться и при сравнительно небольшой утечке H+, не сопряженной с синтезом АТФ. Возможно, митохондрии располагают механизмом увеличения утечки протонов в состоянии покоя. Этот механизм мог бы предотвратить полное торможение дыхания, сильное восстановление дыхательных ферментов и коферментов, накопление KoQ'. Действуя на внутриклеточном уровне, он должен включаться, когда АДФ исчерпывается, и выключаться, когда АДФ появляется вновь.

Открывание пор в мембране митохондрий. Если система утечки протонов оказывается недостаточной, включается более радикальный, но ведущий к той же цели путь. Поры на внутренней мембране митохондрий, образующиеся в определенных специфических условиях, проницаемы для веществ массой не более 1,5 Да и их открытие выравнивает все градиенты, включая градиенты концентраций H+ и субстратов дыхания. В результате А-uн+ полностью рассеивается, а скорость дыхания достигает максимума. Ее ограничивает только активность дыхательных ферментов. Поры превращают митохондрии из «электростанций» в «топку», сжигающую субстраты кислородом без накопления энергии. Поры способны открываться в ответ на накопление АФК, т. е. увеличение концентрации O2, H2O2 или HO служит сигналом для их открывания. Это приводит к гораздо более сильной, чем указанная выше, утечке протонов, стимуляции дыхания и более быстрой «уборке» O2. Когда концентрация кислорода падает и скорость накопления АФК уменьшается — поры закрываются. Чтобы поры открылись, требуется некоторое снижение А-uн+, по-видимому, утечка протонов предшествует открыванию пор.

В неблагоприятных условиях, при дефектах ферментативной системы дыхания и этот механизм защиты от кислородной опасности может оказаться неэффективным. Тогда возрастает риск повреждения АФК митохондриальной ДНК. Чтобы избежать соседства с неспособными избавиться от АФК клетками, последние уничтожаются апоптозом. Один из типов апоптоза запускается при аккумуляции АФК. Для запуска супероксидзависимого апоптоза необходимо, чтобы открылись митохондриальные поры, а для этого нужна утечка протонов. Последовательность событий такова: утечка H+ => открывание пор => О2'-зависимый апоптоз.

Активирование фотодыхания. Недавно на зеленых водорослях Chlorella получены данные еще об одном способе снижения концентрации кислорода. Он особенно важен для зеленых частей растения, которые, осуществляя фотосинтез, постоянно подвергаются действию светового излучения и высоких концентраций кислорода. Фотодыхание вовлекается в устранение окислительного стресса у хлореллы через НАДФН-зависимый синтез осмопротектора пролина, активирующийся в ответ на повышение концентрации NaCl. Ингибирование фотодыхания приводит к накоплению АФК, что сопровождается деструкцией хлоропластов, разрушением хлорофилл-белковых комплексов и потерей фотосинтетической функции.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: