Гонський Я.І., Максимчук Т.П. Біохімія людини

Подождите немного. Документ загружается.

273

²ñíóþòü òðè îñíîâí³ ã³ïîòåçè ïðî ìåõàí³çì ïîºäíàííÿ (ñïðÿæåííÿ)

äèõàííÿ é ÎÔ: õ³ì³÷íà, õåì³îñìîòè÷íà ³ êîíôîðìàö³éíà. Çã³äíî ç õ³ì³÷íîþ

ã³ïîòåçîþ, åíåðã³ÿ, ùî âèä³ëÿºòüñÿ ïðè ïåðåíåñåíí³ åëåêòðîí³â ïî äè-

õàëüíîìó ëàíöþãó, âèêîðèñòîâóºòüñÿ äëÿ óòâîðåííÿ âèñîêîåíåðãåòè÷-

íîãî ïðîì³æíîãî êîìïëåêñó. Äàë³ öåé ïðîì³æíèé ïðîäóêò ðîçùåïëþºòüñÿ

³ ïåðåäàº åíåðã³þ íà óòâîðåííÿ ÀÒÔ. Àëå âñ³ ñïðîáè â³äêðèòè ïðî-

ì³æíèé âèñîêîåíåðãåòè÷íèé êîìïëåêñ íå äàëè ðåçóëüòàòó.

Ã³ïîòåçà êîíôîðìàö³éíîãî ïîºäíàííÿ ïðèïóñêàº, ùî âèä³ëåííÿ

åíåðã³¿ ïðè òðàíñïîðò³ åëåêòðîí³â çóìîâëþº çì³íè êîíôîðìàö³¿ á³ëêî-

âèõ êîìïîíåíò³â âíóò-

ð³øíüî¿ ìåìáðàíè ì³òî-

õîíäð³é. Çì³íè êîíôîð-

ìàö³¿ ïåðåäàþòüñÿ íà

ÀÒÔ-ñèíòàçó, ùî ïðè-

çâîäèòü äî ¿¿ àêòèâàö³¿.

Íàéá³ëüøå çíà÷åí-

íÿ ìàº õåì³îñìîòè÷íà

òåîð³ÿ (ðîçðîáëåíà â

60-õ ðð. Ï. Ì³ò÷åëîì, ëà-

óðåàòîì Íîáåë³âñüêî¿

ïðåì³¿ çà 1978 ð). Çã³äíî

ç ö³ºþ òåîð³ºþ, ïåðåíå-

ñåííÿ åëåêòðîí³â ïî äè-

õàëüíîìó ëàíöþãó ñó-

ïðîâîäæóºòüñÿ âèêà÷ó-

âàííÿì ïðîòîí³â ³ç

ìàòðèêñó ÷åðåç âíóòð³ø-

íþ ìåìáðàíó ó âîäíå ñå-

ðåäîâèùå ì³æìåìáðàí-

íîãî ïðîñòîðó (ðèñ. 7.8).

Ïðèïóñêàþòü, ùî àñè-

ìåòðè÷íî ðîçì³ùåí³ â

ìåìáðàí³ êîìïîíåíòè

äèõàëüíîãî ëàíöþãà

óòâîðþþòü òðè ïåòë³,

ÿê³ ïåðåíîñÿòü ÷åðåç

ìåìáðàíó ïðîòîíè, òîá-

òî ñëóæàòü ïðîòîííèìè

ïîìïàìè. Ç êîæíîþ ïà-

ðîþ åëåêòðîí³â, ùî ïå-

ðåäàþòüñÿ â³ä ñóáñòðà-

òó äî êèñíþ, ö³ òðè

ïåòë³ òðàíñïîðòóþòü ³ç

НАДН+Н

НАД

2Н

–

FeS

+2H

FeS

ФМН Н

Міжмембранний

простір

Внутрішня мембрана

мітохондрії

Матрикс

Ðèñ. 7.8. Ñõåìà îð³ºíòîâíîãî ðîçòàøóâàííÿ îêñèäíî-

â³äíîâíèõ ïåòåëü, ÿê³ çàáåçïå÷óþòü ïåðåêà÷óâàííÿ

ïðîòîí³â ³ç ìàòðèêñó â ì³æìåìáðàííèé ïðîñò³ð, â

äèõàëüíîìó ëàíöþãó.

274

ìàòðèêñó ì³òîõîíäð³é ø³ñòü ïðîòîí³â (çà íîâèìè äàíèìè, íå ìåíøå 9).

Òàêèì ÷èíîì, åíåðã³ÿ, ÿêà âèä³ëÿºòüñÿ ïðè ïåðåíåñåíí³ åëåêòðîí³â,

çàòðà÷àºòüñÿ íà ïåðåêà÷óâàííÿ ³îí³â Í

ïðîòè ãðàä³ºíòà êîíöåíòðàö³¿.

Âíàñë³äîê âèêà÷óâàííÿ ³îí³â Í

³ç ìàòðèêñó âíóòð³øí³é á³ê âíóòð³ø-

íüî¿ ìåìáðàíè ì³òîõîíäð³é ñòàº åëåêòðîíåãàòèâíèì, à çîâí³øí³é –

åëåêòðîïîçèòèâíèì, òîáòî âèíèêàº ãðàä³ºíò êîíöåíòðàö³¿ ³îí³â âîäíþ:

¿õ ìåíøå â ìàòðèêñ³ é á³ëüøå – â çîâí³øí³é âîäí³é ôàç³. Ñóìàðíèé

åëåêòðîõ³ì³÷íèé ïðîòîííèé ïîòåíö³àë ïîçíà÷àºòüñÿ ∆µÍ

. Â³í ñêëà-

äàºòüñÿ ³ç 2-õ êîìïîíåíò³â: ∆µÍ=∆ðÍ ³ ∆V (ðèñ. 7.9). Âíóòð³øíÿ ìåìá-

ðàíà ì³òîõîíäð³é íåïðîíèêíà äëÿ ³îí³â Í

, à òàêîæ ³îí³â ÎÍ

, Ê

Nà

, ÑI

, àëå ìåìáðàííèé á³ëîê F

ÀÒÔàçè óòâîðþº êàíàë, ïî ÿêîìó

³îíè Í

ïîâåðòàþòüñÿ â ìàòðèêñ çà ãðàä³ºíòîì êîíöåíòðàö³¿, â³ëüíà

åíåðã³ÿ, ÿêà ïðè öüîìó âèä³ëÿºòüñÿ, âèêîðèñòîâóºòüñÿ F

-êîìïîíåíòîì

ÀÒÔàçè äëÿ ñèíòåçó ÀÒÔ ç ÀÄÔ ³ Ôí.

Ïîêè ùî íåçðîçóì³ëî, ÿê ñàìå íàïðàâëåíèé ÷åðåç ÀÒÔ-ñèíòåòàçíó

ñèñòåìó ïîò³ê ïðîòîí³â çóìîâëþº óòâîðåííÿ ÀÒÔ. Ïðèïóñêàþòü, ùî íà

àêòèâíîìó öåíòð³ ÀÒÔ-ñèíòàçè ³îíè âîäíþ ðåàãóþòü ç ÀÄÔ ³ ôîñôîð-

íîþ êèñëîòîþ, ùî ïðèçâîäèòü äî âèíèêíåííÿ ÀÒÔ òà âèä³ëåííÿ âîäè çà

ðàõóíîê â³äùåïëåíîãî âîäíåì êèñíþ. Îäíàê äåòàëüíèé ìåõàí³çì öüîãî

ïðîöåñó ùå íå âèèâ÷åíèé. Òàêèì ÷èíîì, çã³äíî ç õåì³îñìîòè÷íîþ òåîð³ºþ,

ïåðåíåñåííÿ åëåêòðîí³â ïî äèõàëüíîìó ëàíöþãó ñòâîðþº ãðàä³ºíò êîí-

öåíòðàö³¿¿ ³îí³â Í

, ÿêèé ñëóæèòü ðóø³éíîþ ñèëîþ ñèíòåçó ÀÒÔ.

Протонрушійна сила,

обумовлена мемб-

ранним потенціалом

++++++++ ++

-- ---

МАТРИКС

∆V

160 мВ

Внутрішня мембрана

мітохондрії

(ліпідний бішар)

Ðèñ. 7.9. Äâ³ ñêëàäîâ³ åëåêòðîõ³ì³÷íîãî ïðîòîííîãî ãðàä³ºíòà, ùî âèíèêàþòü íà

âíóòð³øí³é ì³òîõîíäð³àëüí³é ìåìáðàí³.

Протонрушійна сила,

обумовлена граді-

єнтом концентрації

протонів

Внутрішня мембрана

мітохондрії

(ліпідний бішар)

МАТРИКС

∆рН

лужне

середовище

кисле

середовище

275

Ñïåöèô³÷íèé á³ëîê-ïåðåíîñíèê, àäåí³ííóêëåîòèä-òðàíñëîêàçà ïåðåíî-

ñèòü íîâîñèíòåçîâàíèé ÀÒÔ ³ç ìàòðèêñó â öèòîïëàçìó â îáì³í íà ÀÄÔ.

Öÿ ñàìà òðàíñïîðòíà ñèñòåìà ïåðåíîñèòü ó ìàòðèêñ ì³òîõîíäð³é ôîñ-

ôàò. ª ðå÷îâèíè, ùî ìàþòü çäàòí³ñòü ðîç'ºäíóâàòè ïðîöåñ òðàíñïîðòó

åëåêòðîí³â ³ ôîñôîðèëþâàííÿ. Òàêå äèõàííÿ íàçèâàþòü íåôîñôîðè-

ëþâàëüíèì, àáî ðîç'ºäíàíèì. Öþ âëàñòèâ³ñòü ìàþòü 2,4-äèí³òðîôåíîë,

äèêóìàðèí, â³ëüí³ æèðí³ êèñëîòè, ïîõ³äí³ ñàë³öèëîâî¿ êèñëîòè, ùî ï³äâè-

ùóþòü òåìïåðàòóðó ò³ëà. Öå òàê çâàí³ ïðîòîíîôîðè, ÿê³ ìàþòü çäàòí³ñòü

ïåðåíîñèòè Í

÷åðåç ìåìáðàíó ì³òîõîíäð³é ó á³ê ìåíøî¿ ¿õ êîíöåíò-

ðàö³¿ ³ öèì ñàìèì âèð³âíþâàòè ¿õ êîíöåíòðàö³éíèé ãðàä³ºíò (ðèñ. 7.10).

Íàâåäåí³ âèùå äàí³ ï³äòâåðäæóþòü ä³ºâ³ñòü ôóíêö³îíóâàííÿ õåì³-

îñìîòè÷íîãî ìåõàí³çìó îêèñíîãî ôîñôîðèëþâàííÿ.

Àëå íàéïåðåêîíëèâ³øèì ï³äòâåðäæåííÿì ã³ïîòåçè Ì³ò÷åëà ñòàâ

åêñïåðèìåíò àìåðèêàíñüêîãî íàóêîâöÿ Ðåêåðà: òàê çâàíèé äîñë³ä ³ç

“õèìåðîþ”. Íàçâà “õèìåðà” çàïîçè÷åíà ç³ ñòàðîãðåöüêî¿ ì³ôîëîã³¿ ïðî

÷óäîâèñüêî ç ïàùåþ ëåâà, òóëóáîì êîçè ³ õâîñòîì äðàêîíà.

Çà àíàëîã³ºþ Ðåêåð ç³áðàâ êîìïîçèö³þ ç òðüîõ ð³çíèõ ÷àñòèíîê.

Ñïî÷àòêó â³í ñêîíñòðóþâàâ ìåìáðàíó ç ôîñôîë³ï³ä³â ñî¿, â ÿêó âìîíòó-

âàâ áàêòåð³àëüíèé á³ëîê ðîäîïñèí, ùî ìàº çäàòí³ñòü ó â³äïîâ³äü íà îñ-

â³òëåííÿ ïåðåíîñèòè ïðîòîíè ïðîòè ãðàä³ºíòà êîíöåíòðàö³¿ (ïðîòîííà

ïîìïà). Òðåò³ì êîìïîíåíòîì ìåìáðàííî¿ êîìïîçèö³¿ áóâ ôåðìåíò ÀÒÔ-

ñèíòåòàçà, îäåðæàíèé ³ç ì³îêàð-

äà áèêà. Òàêèì ÷èíîì, êîìïîçè-

ö³ÿ ìàëà âñ³ êîìïîíåíòè, íåîáõ³äí³

äëÿ óòâîðåííÿ ÀÒÔ. ² ñïðàâä³, ï³ä

âïëèâîì ïó÷êà ñâ³òëà "õèìåðà"

îæèëà, âîíà ïî÷àëà âèðîáëÿòè

ÀÒÔ, íåçâàæàþ÷è íà âñþ íåîäíî-

ð³äí³ñòü ñêëàäîâèõ ÷àñòèí. ²ç öüî-

ãî ÷àñó õåì³îñìîòè÷íà ã³ïîòåçà ïå-

ðåòâîðèëàñÿ íà ñòðóíêó òåîð³þ,

çà ÿêó Ì³ò÷åëó â 1978 ðîö³ áóëî

ïðèñóäæåíî Íîáåë³âñüêó ïðåì³þ.

Ñïðèÿþòü àêòèâàö³¿ äèõàí-

íÿ ³ ôîñôîðèëþâàííÿ â³òàì³íè

ãðóïè Â (Â

, Â

³ ë³ïîºâà

êèñëîòà), ÿê³ âõîäÿòü äî ñêëàäó

êîôåðìåíò³â çàãàëüíîãî êàòàáî-

ë³çìó (îêèñíåííÿ ï³ðóâàòó é àöå-

òèëêîåíçèìó À), ì³êðîåëåìåíòè

Fe, Ñu ³, çâè÷àéíî, ñàì êèñåíü.

Ïðè ãîëîäóâàíí³ ÿê åíåðãå-

òè÷íèé ñóáñòðàò âèêîðèñòîâó-

Концентрація О

Час, хв

Ðèñ. 7.10. Äèõàëüíèé êîíòðîëü â ì³òî-

õîíäð³ÿõ.

Ïî÷àòêîâèé ð³âåíü äèõàííÿ â ñòàí³ 4,

äîäàâàííÿ ÀÄÔ ïðèçâîäèòü äî

ïðèñêîðåííÿ äèõàííÿ ç óòâîðåííÿì

ÀÒÔ. Ï³ñëÿ ôîñôîðèëþâàííÿ ÀÄÔ

äèõàííÿ ïîâåðòàºòüñÿ äî ð³âíÿ ñòàíó

4. Íàñòóïíå äîäàâàííÿ äî ì³òîõîíäð³é

ÄÍÔ (ðîç’ºäíóâà÷) ñòèìóëþº äèõàííÿ,

íå ñïðÿæåíå ç ôîñôîðèëþâàííÿì.

276

þòüñÿ ðå÷îâèíè âëàñíèõ òêàíèí (ãë³êîãåí, æèðè, á³ëêè). Òàêèõ âíóòð³ø-

í³õ ðåçåðâ³â âèñòà÷àº íà äåê³ëüêà òèæí³â. Àëå íåñòà÷à êèñíþ âæå

÷åðåç 2-3 õâèëèíè ìîæå âèêëèêàòè ñìåðòü.

Ãîðìîíè ç êàòàáîë³÷íîþ ä³ºþ ñòèìóëþþòü îêèñíþâàëüí³ ïðîöåñè,

ñïðèÿþòü âèðîáëåííþ ÀÒÔ ³ òåïëîïðîäóêö³¿. ² íàâïàêè, ãîðìîíè-àíàáîë³-

êè çóìîâëþþòü âèòðà÷åííÿ åíåðã³¿, ùî âèëó÷àºòüñÿ ï³ä ÷àñ êàòàáîë³çìó.

5. ÐÅÃÓËßÖ²ß ÒÊÀÍÈÍÍÎÃÎ ÄÈÕÀÍÍß É

ÎÊÈÑÍÞÂÀËÜÍÎÃÎ ÔÎÑÔÎÐÈËÞÂÀÍÍß

Øâèäê³ñòü îêèñíåííÿ ñóáñòðàò³â êë³òèííîãî ïàëèâà ³ òðàíñïîðòó

åëåêòðîí³â äî êèñíþ ïî äèõàëüíîìó ëàíöþãó çàëåæèòü â³ä íàÿâíîñò³

ÀÄÔ ³ Ôí òà âèðàæàºòüñÿ ð³âíÿííÿì:

НАДН + Н

+ 1/2 О

+ 3 АДФ + 3 Фн → НАД

+ 3 АТФ +4 Н

Êîíöåíòðàö³ÿ ÀÄÔ ó êë³òèí³ çíà÷íî ìåíøà, í³æ êîíöåíòðàö³ÿ íå-

îðãàí³÷íîãî ôîñôàòó, òîìó ð³âåíü ÀÄÔ º îñíîâíèì ó ðåãóëÿòîðíîìó

ìåõàí³çì³. ßêùî â êë³òèí³ ³íòåíñèâíî çä³éñíþþòüñÿ ïðîöåñè ç âèêîðè-

ñòàííÿì åíåðã³¿ ÀÒÔ, òî öå ïðèçâîäèòü äî çíèæåííÿ êîíöåíòðàö³¿ ÀÒÔ

³ çðîñòàííÿ êîíöåíòðàö³¿ ÀÄÔ, à íàÿâí³ñòü ÀÄÔ àâòîìàòè÷íî ï³äâè-

ùóº øâèäê³ñòü ïåðåíåñåííÿ åëåêòðîí³â òà ïîºäíàíîãî ç íèì îêèñíþ-

âàëüíîãî ôîñôîðèëþâàííÿ. Ï³ñëÿ âè÷åðïàííÿ çàïàñ³â ÀÄÔ øâèäê³ñòü

ñïîæèâàííÿ ì³òîõîíäð³ÿìè êèñíþ ³ ôîñôîðèëþâàííÿ ÀÄÔ íåîäì³ííî

çìåíøóþòüñÿ, ïîâåðòàþ÷èñü äî ð³âíÿ, ùî â³äïîâ³äàº ñòàíó ñïîêîþ

(ðèñ. 7.10). Çàëåæí³ñòü äèõàííÿ ì³òîõîíäð³é â³ä êîíöåíòðàö³¿ ÀÄÔ íà-

çèâàþòü äèõàëüíèì êîíòðîëåì. Òàêèì ÷èíîì, ò³ñíå ïîºäíàííÿ äèõàí-

íÿ ç ôîñôîðèëþâàííÿì ó ì³òîõîíäð³ÿõ ñòâîðþº óìîâè, êîëè øâèäê³ñòü

îêèñíåííÿ êë³òèííîãî ïàëèâà ðåãóëþºòüñÿ åíåðãåòè÷íèìè ïîòðåáàìè

êë³òèíè. Âåëè÷èíà â³äíîøåííÿ ÀÒÔ/ÀÄÔ•Ôí ñëóæèòü ïîêàçíèêîì

åíåðãåòè÷íîãî ñòàíó êë³òèí.

Çàïðîïîíîâàíèé ùå îäèí ïîêàçíèê – åíåðãåòè÷íèé çàðÿä, ÿêèé

â³äîáðàæàº âì³ñò âèñîêîåíåðãåòè÷íèõ àäåí³ëîâèõ íóêëåîòèä³â ó çàãàëü-

íîìó ¿õ ïóë³:

АТФ + 1/2 АДФ

енергетичний заряд = —————————

АТФ + АДФ + АМФ

Á³ëüø³ñòü êë³òèí ï³äòðèìóþòü çíà÷åííÿ åíåðãåòè÷íîãî çàðÿäó ó âóçü-

êîìó ³íòåðâàë³ áëèçüêî 0,8-0,9. ÀÒÔ, ÀÄÔ ³ ÀÌÔ â³ä³ãðàþòü ðîëü ïîçè-

òèâíèõ àáî íåãàòèâíèõ àëîñòåðè÷íèõ åôåêòîð³â ðåãóëÿòîðíèõ ôåðìåíò³â

ìåòàáîë³çìó âóãëåâîä³â, æèð³â, àì³íîêèñëîò. Ïðè âèñîê³é êîíöåíòðàö³¿

ÀÒÔ ³ â³äïîâ³äíî íèçüêèõ êîíöåíòðàö³ÿõ ÀÄÔ ³ ÀÌÔ ïðîöåñè êàòàáî-

ë³çìó é îêèñíþâàëüíîãî ôîñôîðèëþâàííÿ ì³í³ìàëüí³. Ç ³íøîãî áîêó,

ï³äâèùåííÿ ð³âíÿ ÀÄÔ ³ ÀÌÔ º ñèãíàëîì, ÿêèé çá³ëüøóº øâèäê³ñòü

êàòàáîë³çìó ³ çìåíøóº øâèäê³ñòü àíàáîë³çìó.

277

6. ²ÍØ² ÂÈÄÈ Á²ÎËÎÃ²×ÍÎÃÎ ÎÊÈÑÍÅÍÍß

Ðîçãëÿíóòèé âèùå ð³çíîâèä á³îëîã³÷íîãî îêèñíåííÿ, ïðè ÿêîìó êè-

ñåíü âèêîðèñòîâóºòüñÿ íà óòâîðåííÿ âîäè òà âèðîáëåííÿ åíåðã³¿ â äè-

õàëüíîìó ëàíöþç³, íàçèâàºòüñÿ îêñèäàçíèì, àáî åíåðãîçàáåçïå÷óâàëü-

íèì. Íà íüîãî ïðèïàäàº 80-90 % ñïîæèòîãî êèñíþ. Êð³ì öüîãî, ³ñíóº ùå

ê³ëüêà âèä³â ðåàêö³é, ÿê³ â³äáóâàþòüñÿ ³ç ñïîæèâàííÿì êèñíþ. Âêëàä ¿õ

ó çàãàëüíå ñïîæèâàííÿ êèñíþ îðãàí³çìîì ïîð³âíÿíî íåâåëèêèé (ïðè-

áëèçíî 10 %), àëå çíà÷åííÿ âàæëèâå. Ó á³ëüøîñò³ ðåàêö³é àòîìè êèñíþ

áåçïîñåðåäíüî âêëþ÷àþòüñÿ â ìîëåêóëó ñóáñòðàòó ç óòâîðåííÿì ã³äðîê-

ñèëüíî¿ ãðóïè, ð³äøå – êàðáîêñèëüíî¿ é ³íøèõ êèñíåâì³ñíèõ ãðóï. Ö³

ðåàêö³¿ çóñòð³÷àþòüñÿ íà ð³çíèõ øëÿõàõ ñèíòåçó ³ ðîçïàäó, îñîáëèâî â

ìåòàáîë³çì³ àðîìàòè÷íèõ ³ ñòåðî¿äíèõ ñïîëóê, ïðîñòàãëàíäèí³â ³ ëåé-

êîòð³ºí³â. Êð³ì òîãî, ðåàêö³¿ îêèñíåííÿ ìàþòü çíà÷åííÿ äëÿ ìåòàáîë³çìó

ë³êàðñüêèõ ïðåïàðàò³â, çíåøêîäæåííÿ ñòîðîíí³õ ðå÷îâèí. Íàé÷èñëåí-

í³øèìè º ðåàêö³¿ ì³êðîñîìàëüíîãî îêèñíåííÿ. Íàçâà ïîõîäèòü â³ä ì³êðî-

ñîì – ôðàãìåíò³â ìåìáðàí åíäîïëàçìàòè÷íîãî ðåòèêóëóìó ó ôîðì³ âå-

çèêóë, ÿê³ óòâîðþþòüñÿ ïðè ãîìîãåí³çàö³¿ òêàíèí.

6.1. Ì³êðîñîìàëüíå îêèñíåííÿ

Ó ìåìáðàíàõ åíäîïëàçìàòè÷íîãî ðåòèêóëóìó ïå÷³íêè, â ì³òîõîíäð³-

ÿõ ³ ì³êðîñîìàõ êîðè íàäíèðêîâèõ, ñòàòåâèõ çàëîç òà ³íøèõ òêàíèí ëî-

êàë³çîâàí³ ôåðìåíòí³ ñèñòåìè, ÿê³ êàòàë³çóþòü ìîíîîêñèãåíàçí³ ðåàêö³¿,

êîëè îäèí àòîì ìîëåêóëè êèñíþ âêëþ÷àºòüñÿ â ñóáñòðàò, à äðóãèé – ó

ìîëåêóëó âîäè. Îñê³ëüêè íàé÷àñò³øå ñóáñòðàò ó ìîíîîêñèãåíàçíèõ ðå-

àêö³ÿõ ã³äðîêñèëþºòüñÿ, öþ ãðóïó ôåðìåíò³â íàçèâàþòü òàêîæ ã³äðîê-

ñèëàçàìè. Çàãàëüíå ð³âíÿííÿ ðåàêö³é ì³êðîñîìàëüíîãî ã³äðîêñèëþâàí-

íÿ òàêå:

RН + О

+ НАДФ Н + Н

→ RОН + Н

О + НАДФ

Äîíîðîì âîäí³â äëÿ óòâîðåííÿ Í

Î çàì³ñòü ÍÀÄÔÍ ìîæå áóòè

ÍÀÄÍ, ÔÌÍ•Í

, ÔÀÄ•Í

Ãîëîâíèé êîìïîíåíò ìîíîîêñèãåíàç – öèòîõðîì Ð-450 – íàçâàíèé

òàê òîìó, ùî êîìïëåêñ éîãî â³äíîâëåíî¿ ôîðìè ç ìîíîîêñèäîì âóãëåöþ

(II) ìàº ìàêñèìóì ïîãëèíàííÿ ñâ³òëà ïðè 450 íì. Öèòîõðîì Ð-450 ì³ñòèòü

ïðîòîãåì ³ ïîä³áíèé äî öèòîõðîì³â ãðóïè b. Áóêâà “Ð” â öèòîõðîì³ Ð-450

ïîõîäèòü â³ä àìåðèêàíñüêîãî ì³ñòà Philadelphia, äå â³í âïåðøå áóâ â³äêðè-

òèé. ²ñíóº âåëèêà ê³ëüê³ñòü ³çîôîðì öèòîõðîìó Ð-450. Ôóíêö³îíóþòü

öèòîõðîìè Ð-450 ñï³ëüíî ç ôëàâîïðîòå¿íàìè ³ çàë³çî-ñ³ð÷àíèìè á³ëêàìè.

Çîêðåìà, ã³äðîêñèëàçíà ñèñòåìà êîðè íàäíèðêîâèõ çàëîç âêëþ÷àº öèòî-

õðîì Ð-450, çàë³çî-ñ³ð÷àíèé á³ëîê àäðåíîäîêñèí ³ ôëàâîïðîòå¿í, êîôåðìåí-

òîì ÿêîãî ñëóæèòü ÔÀÄ. Âîíà êàòàë³çóº ðåàêö³¿ ã³äðîêñèëþâàííÿ ó ïðî-

öåñ³ ñèíòåçó ñòåðî¿äíèõ ãîðìîí³â êîðè íàäíèðêîâèõ çàëîç. Ïîñë³äîâí³ñòü

êîìïîíåíò³â ëàíöþãà ïåðåíîñó åëåêòðîí³â ïîêàçàíà íà ðèñ. 7.11.

278

Ôëàâîïðîòå¿í îêèñíþº ÍÀÄÔÍ ³ äàë³ ïåðåäàº åëåêòðîíè â ëàí-

öþã, à ïðîòîíè â ñåðåäîâèùå. Â àêòèâíîìó öåíòð³ öèòîõðîìó Ð-450 çâ'ÿ-

çóþòüñÿ Î

³ ñóáñòðàò, ìîëåêóëÿðíèé êèñåíü àêòèâóºòüñÿ øëÿõîì ïå-

ðåíåñåííÿ íà íüîãî åëåêòðîí³â ³ â³äáóâàºòüñÿ ã³äðîêñèëþâàííÿ ñóáñòðàòó

àêòèâíèì êèñíåì. Äðóãèé àòîì êèñíþ çâ'ÿçóº äâà ³îíè Í

³ç ñåðåäîâè-

ùà, óòâîðþþ÷è ìîëåêóëó âîäè (ðèñ. 7.11).

Ìîíîîêñèãåíàçíà ñèñòåìà ìåìáðàí åíäîïëàçìàòè÷íîãî ðåòèêóëó-

ìó ïå÷³íêè âêëþ÷àº ôëàâîïðîòå¿í ÍÀÄÔÍ-öèòîõðîì Ð-450-ðåäóêòàçó ³

öèòîõðîì Ð-450. Âîíà êàòàë³çóº ðåàêö³¿ ã³äðîêèñëþâàííÿ ó ïðîöåñ³ ñèí-

òåçó æîâ÷íèõ êèñëîò ³ç õîëåñòåðèíó, ³íàêòèâàö³¿ ñòåðî¿äíèõ ãîðìîí³â,

ìåòàáîë³÷í³ ïåðåòâîðåííÿ ð³çíîìàí³òíèõ ñòîðîíí³õ ðå÷îâèí ³ ë³êàðñü-

êèõ ïðåïàðàò³â. Ó ðåçóëüòàò³ ã³äðîêñèëþâàííÿ íåïîëÿðíèõ ã³äðîôîáíèõ

ðå÷îâèí ï³äâèùóºòüñÿ ¿õ ã³äðîô³ëüí³ñòü, ùî ñïðèÿº ³íàêòèâàö³¿ á³îëîã³÷-

íî àêòèâíèõ ðå÷îâèí ÷è çíåøêîäæåííþ òîêñè÷íèõ ðå÷îâèí ³ âèâåäåí-

íþ ³ç îðãàí³çìó. ²çîôîðìè öèòîõðîìó Ð-450 ðîçð³çíÿþòü çà ñóáñòðàòíîþ

ñïåöèô³÷í³ñòþ, àëå âñ³ ñóáñòðàòè ïîâèíí³ áóòè àïîëÿðíèìè. Ñóáñòðàòè

ì³êðîñîìàëüíèõ ã³äðîêñèëàç ³íäóêóþòü ñèíòåç ìîëåêóë öèòîõðîìó Ð-450

â ïå÷³íö³. Âèñîêà ³íäóêóþ÷à çäàòí³ñòü âëàñòèâà ôåíîáàðá³òàëó (ñíî-

ä³éíîìó ïðåïàðàòó). ßâèùå ³íäóêö³¿ ïîÿñíþº ìåõàí³çì çâèêàííÿ äî ñíî-

ä³éíèõ çàñîá³â (áàðá³òóðàò³â) ³ äî ³íøèõ ë³êàðñüêèõ ðå÷îâèí, ÿê³ îêèñ-

íþþòüñÿ ìîíîîêñèãåíàçíîþ ñèñòåìîþ åíäîïëàçìàòè÷íîãî ðåòèêóëóìó

ãåïàòîöèò³â.

²ñíóþòü ìîíîîêñèãåíàçè, ÿê³ íå ì³ñòÿòü öèòîõðîìó Ð-450. Ñåðåä

íèõ ôåðìåíòè ïå÷³íêè, ùî êàòàë³çóþòü ðåàêö³¿ ã³äðîêñèëþâàííÿ ôåí³ë-

àëàí³íó, òèðîçèíó, òðèïòîôàíó. Äî ¿õ ñêëàäó âõîäÿòü: ³îí çàë³çà é îðãà-

í³÷íèé ôàêòîð á³îïòåðèí. Ì³äüâì³ñíà ìîíîîêñèãåíàçà êàòàë³çóº ã³äðîê-

ñèëþâàííÿ äîôàì³íó ç óòâîðåííÿì íîðàäðåíàë³íó.

Âêëþ÷åííÿ îáîõ àòîì³â ìîëåêóëè êèñíþ ó ñóáñòðàò êàòàë³çóþòü

ä³îêñèãåíàçè. Öå, çîêðåìà, íåãåìîâ³ çàë³çîâì³ñí³ ôåðìåíòè, ÿê³ êàòàë³çó-

þòü ðåàêö³¿ ñèíòåçó ãîìîãåíòèçèíîâî¿ êèñëîòè ³ ¿¿ îêèñíåííÿ íà øëÿõó

êàòàáîë³çìó òèðîçèíó. Òàêîæ çàë³çîâì³ñíà ë³ïîîêñèãåíàçà êàòàë³çóº âêëþ-

Ðèñ. 7.11. Ñõåìà ìîíîîêñèãåíàçíî¿ ñèñòåìè êîðè íàäíèðêîâèõ çàëîç:

FeS-á³ëîê – çàë³çî-ñ³ð÷àíèé á³ëîê;

Ð-450 – öèòîõðîì Ð-450;

RH ³ ROH – â³äíîâëåíà ³ îêèñíåíà ôîðìà ñóáñòðàòó.

НАДФ•Н + Н

НАДФ

ФАД

ФАДН

FeS–білок

(Fe

)

Р-450

ROH

FeS–білок

(Fe

)

Р-450

O2H

279

÷åííÿ Î

â àðàõ³äîíîâó êèñëîòó, ïåðøó ðåàêö³þ â ïðîöåñ³ ñèíòåçó ëåé-

êîòð³ºí³â. Ïðîë³í ³ ë³çèí-ä³îêñèãåíàçè êàòàë³çóþòü ðåàêö³¿ ã³äðîêñèëþ-

âàííÿ çàëèøê³â ïðîë³íó ³ ë³çèíó â ïðîêîëàãåí³.

6.2. Ïåðîêñèäàçíå îêèñíåííÿ

Â³äîì³ ðåàêö³¿ áåçïîñåðåäíüîãî îêèñíåííÿ ñóáñòðàò³â êèñíåì íå

øëÿõîì âêëþ÷åííÿ àòîì³â êèñíþ â ìîëåêóëè ñóáñòðàò³â, à øëÿõîì äâîõ-

åëåêòðîííîãî â³äíîâëåííÿ êèñíþ äî ïåðîêñèäó âîäíþ. Öå òàê çâàí³

ïåðîêñèäàçí³ ðåàêö³¿. Âîíè ïåðåá³ãàþòü çà ñõåìàìè:

+ О

→ R + Н

àáî

RH + О

+ Н

О → RОН + Н

Òàêèì ÷èíîì, ïðîäóêòàìè öèõ ðåàêö³é º îêèñíåíèé ñóáñòðàò òà

. Äî ôåðìåíò³â, ÿê³ êàòàë³çóþòü òàê³ ðåàêö³¿, â³äíîñÿòüñÿ îêñèäàçè

D- ³ L-àì³íîêèñëîò, àì³íîêñèäàçè, êñàíòèíîêñèäàçè òîùî. Ïåðîêñèä

âîäíþ äàë³ ðîçêëàäàºòüñÿ êàòàëàçîþ àáî âèêîðèñòîâóºòüñÿ ó ðåàêö³ÿõ,

ÿê³ êàòàë³çóþòüñÿ ïåðîêñèäàçàìè. Îêñèäàçè, êàòàëàçà ³ ïåðîêñèäàçè

ëîêàë³çîâàí³, ãîëîâíèì ÷èíîì, ó ïåðîêñèñîìàõ. Âîíè ì³ñòÿòü ôëàâ³í àáî

ìåòàëè.

Òàêèì ÷èíîì, êð³ì âèêîðèñòàííÿ êèñíþ â òêàíèííîìó äèõàíí³ ó

ì³òîõîíäð³ÿõ, â îðãàí³çì³ øèðîêî ðîçïîâñþäæåí³ ðåàêö³¿ ïðÿìî¿ âçàº-

ìîä³¿ ñóáñòðàò³â ç ìîëåêóëÿðíèì êèñíåì. Ïðèíöèïîâà â³äì³íí³ñòü öèõ

ðåàêö³é á³îëîã³÷íîãî îêèñíåííÿ â³ä òêàíèííîãî äèõàííÿ â òîìó, ùî

âîíè íå ñóïðîâîäæóþòüñÿ óòâîðåííÿì âèñîêîåíåðãåòè÷íèõ ñïîëóê, à

ìàþòü ïëàñòè÷íå ³ çàõèñíå çíà÷åííÿ.

7. ÀÊÒÈÂÍ² ÔÎÐÌÈ ÊÈÑÍÞ ² ÌÅÕÀÍ²ÇÌÈ ¯Õ ²ÍÀÊÒÈÂÀÖ²¯

Ó ïðîöåñ³ åâîëþö³¿ ï³ñëÿ óòâîðåííÿ íà Çåìë³ êèñíåâî¿ àòìîñôåðè

â æèâèõ îðãàí³çìàõ âèíèêëè ³ âäîñêîíàëèëèñü ìåõàí³çìè îêèñíåííÿ

îðãàí³÷íèõ ðå÷îâèí ìîëåêóëÿðíèì êèñíåì. Îñê³ëüêè ïðîäóêòè, íàïðèê-

ëàä ãëþêîçà, îêèñíþþòüñÿ êèñíåì ïîâí³ñòþ äî ÑÎ

³ Í

Î, àåðîáí³

îðãàí³çìè çìîãëè îòðèìóâàòè çíà÷íî á³ëüøå åíåðã³¿, í³æ àíàåðîáí³.

Àëå ïîðÿä ç ïåðåâàãàìè êèñåíü âí³ñ ³ íîâ³ ïðîáëåìè. Ó á³ëüøîñò³

ðåàêö³é á³îëîã³÷íîãî îêèñíåííÿ, â ÿêèõ âèêîðèñòîâóºòüñÿ ìîëåêóëà Î

âîíà â³äíîâëþºòüñÿ äî Í

Î. Òàê, ïðè òêàíèííîìó äèõàíí³ ìîëåêóëà Î

ïðèºäíóº 4 åëåêòðîíè ³ ïîâí³ñòþ â³äíîâëþºòüñÿ äî äâîõ ìîëåêóë âîäè. Ó

ìîíîîêñèãåíàçíèõ ðåàêö³ÿõ â³äíîâëåííÿ îäíîãî àòîìà êèñíþ ³ç Î

òà-

êîæ äàº ìîëåêóëó âîäè. Àëå ïðè íåïîâíîìó â³äíîâëåíí³ Î

óòâîðþþòü-

ñÿ âèñîêîàêòèâí³ ÷àñòèíêè, çîêðåìà â³ëüí³ ðàäèêàëè êèñíþ. Íàêîïè-

÷åííÿ ¿õ ïðèçâîäèòü äî îêèñíþâàëüíî¿ äåãðàäàö³¿ âñ³õ êëàñ³â á³îìîëå-

êóë, îñîáëèâî ë³ï³ä³â ³ á³ëê³â. Äî òàêèõ ïðîì³æíèõ ïðîäóêò³â â³äíîâëåííÿ

ìîëåêóëÿðíîãî êèñíþ â³äíîñÿòüñÿ ïåðîêñèä âîäíþ Í

, ñóïåðîêñèä-

280

íèé àí³îí-ðàäèêàë Î

•

, ã³äðîêñèëüíèé ðàäèêàë Î

•

Í. Ó ïðîöåñ³ á³îëîã³÷-

íî¿ åâîëþö³¿ â àåðîáíèõ îðãàí³çì³â âèðîáèëèñü ìåõàí³çìè çàõèñòó â³ä

àêòèâíèõ ôîðì êèñíþ.

Ñàì ìîëåêóëÿðíèé êèñåíü â îñíîâíîìó ñòàí³ ïðè íèçüêèõ òåìïå-

ðàòóðàõ ìàº íèçüêó õ³ì³÷íó àêòèâí³ñòü. Öå çóìîâëåíî åëåêòðîííîþ ñòðóê-

òóðîþ ìîëåêóëè Î

. Â îñíîâíîìó ñòàí³ ìîëåêóëà êèñíþ ìàº 2 íåñïàðå-

íèõ åëåêòðîíè ç ïàðàëåëüíèìè ñï³íàìè ³ âçàºìîä³ÿ ¿¿ ³ç çâè÷àéíèìè êî-

âàëåíòíèìè ñïîëóêàìè, â ÿêèõ óñ³ åëåêòðîíè ñïàðåí³, óòðóäíåíà ÷åðåç

ñï³íîâó çàáîðîíó. Âèñîêà ðåàêö³éíà çäàòí³ñòü âëàñòèâà ìîëåêóë³ êèñíþ

â åëåêòðîííîçáóäæåíîìó ñèíãëåòíîìó ñòàí³ (

). Ñèíãëåòíèé êèñåíü

óòâîðþºòüñÿ ÿê ãîëîâíèé ïðîäóêò ïðè ôîòîõ³ì³÷íèõ îêèñíþâàëüíèõ

ïðîöåñàõ, àëå íå óòâîðþºòüñÿ çîâñ³ì ÷è ó äóæå íåçíà÷í³é ê³ëüêîñò³ â

ðåàêö³ÿõ á³îëîã³÷íîãî îêèñíåííÿ.

Ó æèâ³é ïðèðîä³ ñï³íîâà çàáîðîíà âçàºìîä³¿ Î

ç îðãàí³÷íèìè ñïî-

ëóêàìè äîëàºòüñÿ çàâäÿêè íàÿâíîñò³ ôåðìåíòàòèâíèõ ñèñòåì, ðîçãëÿíó-

òèõ âèùå, ÿê³ çä³éñíþþòü àêòèâàö³þ ìîëåêóëÿðíîãî êèñíþ øëÿõîì ÷î-

òèðüîõ- ÷è äâîõåëåêòðîííîãî â³äíîâëåííÿ. Ïîâíå ÷îòèðüîõåëåêòðîííå

â³äíîâëåííÿ Î

äàº ìîëåêóëó âîäè. Äâîõåëåêòðîííå â³äíîâëåííÿ Î

ðåàêö³ÿõ, ÿê³ êàòàë³çóþòü îêñèäàçè, äàº âæå á³ëüø ðåàêö³éíî çäàòíèé

ïåðîêñèä âîäíþ. Îêñèäàçí³ ðåàêö³¿ ç óòâîðåííÿì Í

â³äáóâàþòüñÿ,

ãîëîâíèì ÷èíîì, ó ïåðîêñèñîìàõ. Ó öèõ îðãàíåëàõ º âèñîêîåôåêòèâíèé

ôåðìåíò êàòàëàçà, ÿêà êàòàë³çóº ðîçïàä Í

çà ð³âíÿííÿì:

+ Н

→ 2Н

О + О

Ó ö³é ðåàêö³¿ îäíà ìîëåêóëà Í

º îêèñíèêîì, à äðóãà – â³äíîâíè-

êîì. Êð³ì òîãî, Í

âèêîðèñòîâóºòüñÿ ó ïåðîêñèäàçíèõ ðåàêö³ÿõ:

+ RН

→ R + 2Н

Êàòàëàçà ïðîÿâëÿº òàêîæ ³ ïåðîêñèäàçíó àêòèâí³ñòü. Ââàæàþòü,

ùî ó òêàíèíàõ òâàðèí êàòàëàçà ä³º ìàéæå âèêëþ÷íî ÿê ïåðîêñèäàçà,

îñê³ëüêè ó ô³ç³îëîã³÷íèõ óìîâàõ êîíöåíòðàö³ÿ Í

íèçüêà, à ³íøèõ

ñóáñòðàò³â – âèñîêà. Çàâäÿêè ä³¿ êàòàëàçè ³ ïåðîêñèäàç êîíöåíòðàö³ÿ

ó öèòîïëàçì³ êë³òèí ï³äòðèìóºòüñÿ íà íèçüêîìó ð³âí³ (10

-9

-10

-7

Ì).

Çà óìîâ ïðèºäíàííÿ äî Î

ò³ëüêè îäíîãî åëåêòðîíà óòâîðþºòüñÿ

ñóïåðîêñèäíèé àí³îí-ðàäèêàë Î

•

. Äæåðåëîì Î

•

ñëóæàòü ðåàêö³¿, ÿê³

êàòàë³çóþòü ðîçãëÿíóò³ âèùå, îêñèäàçè ³ ìîíîîêñèãåíàçè. Íà ïðîì³æíèõ

ñòàä³ÿõ öèõ ðåàêö³é â àêòèâíîìó öåíòð³ ôåðìåíò³â óòâîðþºòüñÿ Î

•

ÿêèé ìîæå çâ³ëüíèòèñü ³ç ôåðìåíò-ñóáñòðàòíîãî êîìïëåêñó äî çàâåð-

øåííÿ ðåàêö³¿. Ð³çí³ ôåðìåíòè äàþòü ð³çíèé âèõ³ä ñóïåðîêñèäíèõ ðàäè-

êàë³â. Ïîð³âíÿíî âåëèêà ê³ëüê³ñòü Î

•

óòâîðþºòüñÿ ó êñàíòèíîêñèäàçí³é

ðåàêö³¿ ðîçïàäó ïóðèíîâèõ íóêëåîòèä³â. Ó ïðîöåñ³ ïåðåíåñåííÿ åëåêò-

ðîí³â ïî ì³òîõîíäð³àëüíîìó äèõàëüíîìó ëàíöþãó òàêîæ ³íîä³ ìàº ì³ñöå

ïåðåíîñ îäíîãî åëåêòðîíà ³ç â³äíîâëåíîãî óá³õ³íîíó â³äðàçó íà ìîëåêó-

ëÿðíèé êèñåíü, òîáòî âòðàòà åëåêòðîí³â ³ç ëàíöþãà. Êð³ì òîãî, ñóïåðîê-

ñèäíèé ðàäèêàë óòâîðþºòüñÿ íåôåðìåíòàòèâíèì øëÿõîì âíàñë³äîê

281

ðåàêö³é àâòîîêèñíåííÿ ãåìîãëîá³íó é ³íøèõ ãåìîïðîòå¿í³â, ãëóòàò³îíó,

àñêîðá³íîâî¿ êèñëîòè. Ñóïåðîêñèäàí³îí ìîæå ïðîòîíóâàòèñü äî ã³äðî-

ïåðîêñèäíîãî ðàäèêàëó ÍÎ

•

Ó íîðì³ ñóïåðîêñèäíèé ðàäèêàë íàÿâíèé ó òêàíèíàõ ó íèçüêèõ

êîíöåíòðàö³ÿõ ïîðÿäêó 10

-11

-10

-12

Ì. Íå äîïóñêàº çðîñòàííÿ âì³ñòó â

îðãàí³çì³ Î

•

íàÿâíèé ó âñ³õ êë³òèíàõ ôåðìåíò ñóïåðîêñèääèñìóòàçà

(ÑÎÄ), ÿêà êàòàë³çóº ðåàêö³þ:

+ О

+ 2 Н

+ О

Óòâîðåíèé ïåðîêñèä âîäíþ ðîçêëàäàºòüñÿ ï³ä ä³ºþ êàòàëàçè. Ï³äâè-

ùåíå óòâîðåííÿ Î

•

³ Í

ñïîñòåð³ãàºòüñÿ ïðè ä³¿ íà îðãàí³çì ðÿäó

õ³ì³÷íèõ ðå÷îâèí, ðåíòãåí³âñüêîãî ³ ðàä³îàêòèâíîãî îïðîì³íåííÿ òà ïðè

çíèæåíí³ àêòèâíîñò³ ñóïåðîêñèääèñìóòàçè ³ êàòàëàçè. Ó íåôåðìåíòà-

òèâí³é ðåàêö³¿ ì³æ Î

•

³ Í

óòâîðþºòüñÿ íàäçâè÷àéíî ñèëüíèé îêèñ-

íèê – ã³äðîêñèëüíèé ðàäèêàë Î

•

Í:

+ Н

→ О

•

Н + ОН

+ О

Øâèäê³ñòü ö³º¿ ðåàêö³¿ çíà÷íî çá³ëüøóºòüñÿ ïðè íàÿâíîñò³ ³îí³â

ïåðåõ³äíèõ ìåòàë³â. Ï³ä ä³ºþ ³îí³â Fe

³ äåÿêèõ çàë³çîâì³ñíèõ ñïîëóê

ïåðîêñèä âîäíþ ðîçïàäàºòüñÿ ç óòâîðåííÿì ã³äðîêñèëüíèõ ðàäèêàë³â:

+ Fe

→ О

•

+ ОН

+ Fe

Ïðè âçàºìîä³¿ ñóïåðîêñèäíîãî àí³îíó ç ã³äðîêñèëüíèì ðàäèêàëîì

óòâîðþºòüñÿ ñèíãëåòíèé êèñåíü:

+ О

•

Н →

+ ОН

Ã³äðîêñèëüíèé ðàäèêàë, ñèíãëåòíèé êèñåíü, ìåíøîþ ì³ðîþ ñóïåð-

îêñèäíèé ðàäèêàë ³ ïåðîêñèä âîäíþ îêèñíþþòü á³ëüø³ñòü îðãàí³÷íèõ

ðå÷îâèí, çîêðåìà á³ëêè, ë³ï³äè, íóêëå¿íîâ³ êèñëîòè. Îêèñíþâàëüí³ ìî-

äèô³êàö³¿ ôåðìåíò³â òà ³íøèõ á³ëê³â çóìîâëþþòü ¿õ ³íàêòèâàö³þ. Ä³ÿ

íà ÄÍÊ ìîæå áóòè ïðè÷èíîþ ìóòàö³é. Àêòèâí³ ôîðìè êèñíþ ³íòåí-

ñèâíî îêèñíþþòü íåíàñè÷åí³ æèðí³ êèñëîòè, ÿê³ âõîäÿòü äî ñêëàäó

ôîñôîë³ï³ä³â ìåìáðàí. Ïðîöåñ ïåðîêñèäíîãî îêèñíåííÿ ë³ï³ä³â ìàº

õàðàêòåð ëàíöþãîâî¿ ðåàêö³¿, îñê³ëüêè ó õîä³ ïðîöåñó ãåíåðóþòüñÿ ïå-

ðîêñèäí³ ðàäèêàëè æèðíî¿ êèñëîòè (-Î-Î

•

), çäàòí³ îêèñíþâàòè ³íø³

ìîëåêóëè æèðíèõ êèñëîò äî â³ëüíèõ ðàäèêàë³â. Òàêèì ÷èíîì, àêòèâí³

ôîðìè êèñíþ íåîáõ³äí³ ò³ëüêè äëÿ ³í³ö³àö³¿ ëàíöþãîâî¿ ðåàêö³¿. Ó ðå-

çóëüòàò³ ïåðîêñèäíîãî îêèñíåííÿ ë³ï³ä³â ïîðóøóºòüñÿ ñòðóêòóðà ³

ôóíêö³¿ ìåìáðàí. Ðàäèêàëüí³ ôîðìè æèðíèõ êèñëîò, à òàêîæ àêòèâí³

ôîðìè êèñíþ çíåøêîäæóþòüñÿ â îðãàí³çì³ àíòèîêñèäàíòàìè, äî ÿêèõ

â³äíîñÿòüñÿ â³òàì³í Å, ãëóòàò³îí, àñêîðá³íîâà êèñëîòà òà ðÿä ³íøèõ åí-

äîãåííèõ é åêçîãåííèõ ñïîëóê.

Íà ðèñ. 7.12 ñõåìàòè÷íî ïîäàíî ïåðåòâîðåííÿ àêòèâíèõ ôîðì êèñ-

íþ ³ ìåõàí³çìè çàõèñòó â³ä íèõ.

Ð³çêå çðîñòàííÿ óòâîðåííÿ àêòèâíèõ ôîðì êèñíþ ñïîñòåð³ãàºòü-

ñÿ ó íåéòðîô³ëüíèõ ëåéêîöèòàõ (íåéòðîô³ëàõ) ï³ä ÷àñ ôàãîöèòîçó. Ïðè

öüîìó ó íåéòðîô³ëàõ ó äåñÿòêè ðàç³â çá³ëüøóºòüñÿ ñïîæèâàííÿ êèñíþ,

СОД

282

à òàêîæ ñòèìóëþþòüñÿ ðåàêö³¿ ïåíòîçîôîñôàòíîãî öèêëó ïåðåòâîðåí-

íÿ ãëþêîçè, ÿê³ ïîñòà÷àþòü â³äíîâëåíèé ÍÀÄÔ•Í. Íà ïîâåðõí³ ïëàç-

ìàòè÷íî¿ ìåìáðàíè íåéòðîô³ë³â ëîêàë³çîâàíèé ôåðìåíò ÍÀÄÔ•Í-îêñè-

äàçà, ÿêèé êàòàë³çóº ðåàêö³þ îêèñíåííÿ ÍÀÄÔ•Í ³ óòâîðåííÿ ñóïåð-

îêñèäíîãî ðàäèêàëó:

НАДФ Н + 2 О

→ НАДФ

+ 2 О

+ Н

Íàñòóïí³ ïåðåòâîðåííÿ Î

•

, ÿê ðîçãëÿíóòî âèùå, äàþòü Í

, ÎÍ

. Ó õîä³ ôàãîöèòîçó ÍÀÄÔ•Í-îêñèäàçà ñòàº ÷àñòèíîþ âíóòð³ø-

íüî¿ ïîâåðõí³ ôàãîñîìè ³ àêòèâí³ ôîðìè êèñíþ âèä³ëÿþòüñÿ âñåðåäè-

íó ôàãîñîìè, äå îêèñíþþòü ìîëåêóëè áàêòåð³àëüíèõ êë³òèí ³, òàêèì

÷èíîì, âáèâàþòü ôàãîöèòîâàí³ ì³êðîîðãàí³çìè.

Çíà÷í³ ê³ëüêîñò³ àêòèâíèõ ôîðì êèñíþ ïîòðàïëÿþòü ³ ó ì³æêë³òèí-

íèé ïðîñò³ð òà ïîøêîäæóþòü ñóñ³äí³ êë³òèíè. Ñàì³ íåéòðîô³ëè ì³ñòÿòü

ó öèòîïëàçì³ êàòàëàçó ³ ãëóòàò³îíïåðîêñèäàçó, ÿê³ ðîçêëàäàþòü ïå-

ðîêñèä âîäíþ, ùî äèôóíäóº ó öèòîïëàçìó. Àëå äàë³ ãèíóòü ³ ñàì³

ëåéêîöèòè.

Ö³ ïðîöåñè õàðàêòåðí³ äëÿ ðåàêö³¿ çàïàëåííÿ.

Ó íåéòðîô³ëàõ óòâîðþºòüñÿ ùå îäíà ðå÷îâèíà ç âèñîêîþ áàêòå-

ðèöèäíîþ ä³ºþ. Â àçóðîô³ëüíèõ ãðàíóëàõ íåéòðîô³ë³â º ôåðìåíò ì³ºëî-

ïåðîêñèäàçà, ÿêà êàòàë³çóº ðåàêö³þ ì³æ Ñl

³ Í

ç óòâîðåííÿì ã³ïî-

õëîðèòó:

СІ

+ Н

→ CIO

+ Н

Ï³ä ä³ºþ ã³ïîõëîðèòó â³äáóâàþòüñÿ õëîðóâàííÿ ³ îêèñíåííÿ ìåìá-

ðàííèõ ñòðóêòóð áàêòåð³é, ðóéíóâàííÿ ìåìáðàí ³ çàãèáåëü êë³òèí.

Ðèñ. 7.12. Ïåðåòâîðåííÿ àêòèâíèõ ôîðì êèñíþ ³ ìåõàí³çìè çàõèñòó â³ä íèõ.

RÍ – íåíàñè÷åíà æèðíà êèñëîòà.

ROH

+ О

О + О

+ О

+ 2Н

+ Н

ОН

супероксиддисмутаза

+ ОН

ОH

RОО, RООH

каталаза

глутатіонпероксидаза

β-каротиноїди

глутатіон

токоферол