Биологические мембраны: структурная организация, функции, модификация физико-химическими агентами - Артюхов В.Г.
ISBN 5-7455-1162-1
Скачать (прямая ссылка):
Способность аскорбата и дегидроаскорбата легко подвергаться окислительно-восстановительным превращениям лежит в основе широкого участия витамина С в обмене веществ: дыхании и фотосинтетической активности, транспорте электронов, окислении и восстановлении никотинамидных коферментов.
Аскорбат необходим для нормального развития организма, повышает эффективность адаптации к воздействию факторов внешней среды, участвует в обмене белков, липидов, углеводов, ускоряет процессы регенерации, стимулирует деятельность желез внутренней секреции.
Окисленная и восстановленная формы аскорбата способны проникать через мембранные структуры животных клеток. Благодаря большей липофильности дегидроаскорбат легко диффундирует через биомембраны, чем существенно отличается от аскорбата. Дегидроаскорбат как транспортная форма витамина С проникает в биологические структуры посредством простой или облегченной диффузии. В нормальных физиологических условиях основную роль в процессах трансмембранного переноса и поддержания физиологического уровня аскорбата в клетках играет механизм активного транспорта, опосредованный участием специфических белков и зависящий от наличия энергии.
Аскорбиновая кислота обладает чрезвычайно широким спектром антиоксидантных свойств: обезвреживает гипогалоиды, супер-оксидный анион-радикал кислорода, пергидроксильный радикал, пероксидный радикал, синглетный кислород, гидроксильный радикал, восстанавливает а-токоферильный радикал, возвращая а-токоферолу антиоксидантные свойства, а также тиильный (CS’) и тиопероксильный (GSO‘2) радикалы. Витамин С превосходит другие антиоксиданты плазмы крови в защите липидов от пероксид-ного окисления, так как только это соединение достаточно реакционноспособно для эффективного ингибирования ПОЛ. Антиоксидантные свойства аскорбата основаны на функционировании одноэлектронных циклических переходов между дигидро-, семидигид-ро- и дегидроаскорбатными формами. Скорость этих превращений зависит от присутствия металлов переменной валентности, других пар окислитель—восстановитель и величины pH. Способностью непосредственно взаимодействовать с АФК характеризуется восстановленная форма аскорбиновой кислоты.
Витамины С, A, D и F, при окислении и аутоокислении которых образуются промежуточные радикальные формы, могут выполнять роль инициаторов окисления и ускорять ПОЛ, увеличивая скорость зарождения цепей реакций в мембранах. Кроме того, в присутствии ионов железа и меди аскорбиновая кислота становится мощным прооксидантом, что указывает на необходимость in vivo надежной секвестрации свободных ионов металлов пере-
менной валентности. Проявление аскорбатом анти- или проок-сидантных свойств зависит также от концентрации субстрата и условий протекания окислительных реакций. Такая ее функциональная пластичность необходима для осуществления в биосистемах механизма редокс-регуляции.
Антиоксидантные свойства глутатиона (GSH) — трипептида, образованного цистеином, глутаминовой кислотой и глицином, определяются как непосредственным взаимодействием с АФК и обменными реакциями с дисульфидными связями, так и функционированием глутатионзависимых ферментов (см. выше). Механизм защитного эффекта глутатиона связан с инактивацией высокореакционных кислородных и органических свободных радикалов вследствие переноса атомов водорода с молекулы тиола. Образующиеся активные частицы обладают меньшим повреждающим эффектом по сравнению с радикалом, у которого неспаренный электрон локализован на атоме углерода:
GSH + ОН' —> GS* + ОН-,
GSH + 02" -» GS‘ + но;,
GS* + GS* GSSG.
Тиильные радикалы эффективно удаляются из реакционной среды вследствие образования дисульфидов глутатиона.
Глутатион необходим для нормального функционирования эритроцитов и кроветворной ткани, в норме он практически весь ассоциирован с форменными элементами крови и находится в восстановленной форме (до 96 %). GSH участвует в восстановлении метгемоглобина. Ферменты синтеза глутатиона находятся в эритроцитах. Процесс восстановления его происходит с участием глутатионредуктазы, а также NADPH и зависит от активности пентозофосфатного пути. Клеточный глутатион участвует в поддержании пула восстановленного аскорбата: перенос восстановленных эквивалентов с GSH на аскорбат осуществляется глу-татиондегидроаскорбатредуктазой.
Мочевая кислота по своим свойствам близка к енольным антиоксидантам и может выступать синергистом с радикалами а-токоферола и аскорбиновой кислоты. Она способна инактивировать синглетный кислород, гидроксильный радикал, связывать ионы железа с участием аминогрупп, ингибировать ПОЛ и восстанавливать метгемоглобин с образованием радикала урата.
Разные группы антиоксидантов функционируют в тесной вза-
имосвязи: снижение концентрации или активности одних компонентов антиокислительных систем приводит к изменению уровня других, что обеспечивает поддержание окислительно-восстановительного гомеостаза клеток. Антиоксидантные ферменты и низкомолекулярные соединения катализируют последовательные этапы превращения АФК, например:
