: Главная arrow Клетка и ее структура arrow Токсическое действие молекулярного кислорода на аэробные и анаэ­робные организмы  

Токсическое действие молекулярного кислорода на аэробные и анаэ­робные организмы

Печать E-mail
 

Кислород служит конечным акцептором электронов при аэробном дыхании и поэтому нужен всем аэробным организмам. Еще со времен Пастера, изучавшего образование масляной кислоты бактериями, известно, что кислород токсичен для строго анаэробных видов. Неожиданностью явилось то, что кислород может оказывать токсическое действие и на аэробные организмы. Поэтому у большин­ства организмов имеются ферменты, способные защищать клетку от токсичных продуктов, образующихся из 02.

В биологических средах следует различать три вида активации кис­лорода в зависимости от числа электронов, одновременно переносимых на молекулу 02:

Реакцию (1) катализирует цитохромоксидаза-конечный фермент  электрон-транспортной цепи. Здесь одновременно происходит переносчетырех электронов, и в результате получаются два иона О2 ~, каждый из которых при взаимодействии с двумя протонами образует воду. Из всех ферментов только цитохромоксидаза и некоторые «синие фер­менты», содержащие медь (тирозиназа, лакказа), способны переносить сразу четыре электрона на 02.

Реакция (2) характерна для некоторых ферментов, содержащих фла-вин (глюкозооксидаза, оксидазы аминокислот, ксантиноксидаза). Эти ферменты одновременно переносят два электрона и восстанавливают 02 до иона пероксида 02~, который, реагируя с протонами, образует Н202. Перекись водорода для клетки токсична, так как окисляет, напри­мер, SH-группы; защитное действие в этом отношении оказывают ката-лаза и пероксидаза:

Катапаза

2 Н202------------------------------- 2 Н20 + 02

__________         Глутатионпероксидаза

Н202 + 2 GSH----------------------- ► GSSG + 2 Н20

(G- глутатион (

Так как ферменты, содержащие флавин, есть у многих анаэробных и аэробных бактерий, становится понятным, почему большинство аэ­робных организмов обладает каталазой. В реакции (3), катализируемой многими оксидазами (ксантиноксидазой, альдегидоксидазой, NADPH-оксидазой и др.), переносится только один электрон. При этом обра­зуется супероксид-ион О 2, который, будучи радикалом, очень реакцион-носпособен. Мы имеем здесь дело только с побочной реакцией названных ферментов; однако супероксид-радикал и продукт его реак­ции с Н202(02 + Н202 + Н2 -» 02 + Н20 + ОН')-гидроксил-радикал, будучи весьма реакционноспособны, вызывают образование в клетке высокореактивных соединений. Защитное действие оказы­вает супероксиддисмутаза:

Супероксид-
_                   i       дисмутаза   _

2 02    +2Н +----------- ► Н202+02

Таким образом, супероксиддисмутаза совместно с каталазой превра­щает супероксид-радикалы в безвредный кислород (в основном состоя­нии).

Как полагают, присутствие кислорода переносят только те орга­низмы, у которых имеется супероксиддисмутаза. Этот фермент найден почти у всех до сих пор изученных аэротолерантных бактерий. Однако делать обобщения еще рано, так как интенсивные исследования продол­жаются.

 
« Пред.   След. »