Перекиснеокислення ліпідів в мітохондріях
Незважаючина доведену універсальність механізму ПОЛ у біологічних мембранах,виявлені деякі відмінності цього процесу в різних клітинних органелах.
Задумку Ю.А. Владимирова і А.І. Арчакова, вони обумовлені в основномуособливостями структурно-функціональної організації мембран цих органел.
Мітохондріїє В«енергетичними станціямиВ», що забезпечують клітини енергією,необхідної для їх функціонування. Це обов'язкові органели еукаріотичнихклітин. Вони утворені двома мембранами, розділеними межмембранноепростором.
Вматриксі мітохондрій містяться ДНК, рибосоми, ферменти циклу Кребса,окислення, а також ферменти, що забезпечують синтез білків і реплікаціюгенетичного матеріалу мітохондрій.
Вцих органелах здійснюється окисне фосфорилювання, внаслідокчого в ході окислення субстратів утворюється АТР. Зовнішня мембрана відокремлюєвнутрішню частину мітохондрій від цитоплазми.
Вонагладка, не має складок і перегинів, містить ферменти і білки, що утворюютьнеспецифічні пори, здатні пропускати речовини з молекулярною масою небільше 10 кДа.
Внутрішнямембрана має велике число складок - крист. Вона проникна тільки для води таневеликих нейтральних молекул, але непроникна для катіонів К +, Na +, Mg 2 +, аніонів Cl В», BrВ»,NO 3 В»,цукрів і більшої частини амінокислот, а також для НАД + , НАДФ + ,НАДН, НАДФН, для нуклеотид-5'-моно-, ди-і трифосфату, коензиму А та його ефірів.
Підвнутрішній мембрані мітохондрій локалізовані дихальні ланцюги і АТФ-синтетазу.Цей ферментний комплекс функціонує як окислювально-відновнапротонна помпа.
Дихальналанцюг мітохондрій рослин і тварин має подібну організацію, основнівідмінності стосуються ціанід - резистентного шляху переносу електронів і будовиНАДН-дегідрогеназну сегмента дихального ланцюга.
Рослиннімітохондрії здатні окислювати як ендогенних, так і екзогенних НАДН. Всіпереносники електронів в мітохондріях згруповані в чотири комплекси.
КомплексI здійснює перенос електронів від НАДН до убіхінон. Він містить ротенончувствітельнуюНАДН-убіхінон-оксидоредуктаз. До його складу входять ФМН і железосерние центри.
Згідносучасними даними на поверхні внутрішньо мембрани локалізованаротенон-нечутлива НАДН-дігідрогеназа. Завдяки діяльності цієїВ«ЗовнішньоїВ» НАДН-дегідрогенази рослинні мітохондрії здатні безпосередньоокисляти цитозольні НАД.
КомплексII здійснюєтранспорт електронів від сукцинату до убіхінон. До його складу входять ФАД і трижелезосерних центру.
Перенесенняелектронів на даному етапі інгібується малонатом і оксалоацетату;активується сукцинатом, АТФ, АДФ, НАДH та ін агентами.
Євідомості, що гальмування активності сукцинатдегідрогенази оксалоацетату,з'являється після 2-6-ти годинного охолодження, виступає в якості одного змеханізмів, що дозволяють рослинам адаптуватися до дії низьких температур.
КомплексIII переноситьелектрони від відновленого убіхінону до цитохрому с. Йогоструктурна організація в мітохондріях рослин вивчена поки слабо.
Відомо,що до його складу входять цитохроми b 560 іb 566 , цитохромз 1 і железосерний білокРизик. Цей комплекс чутливий до антіміціну А.
Втермінальному комплексі IV електрони переносяться від цитохрому сдо кисню. Він містить два цитохрому - а й а 3 , а також два атоми міді.Цитохром с-оксидаза блокуєтьсяціанідом, азидом.
Відомо,що в рослин і грибів, на відміну від тварин, є альтернативні шляхперенесення електронів, який називається ціанід-резистентним диханням. Вонообумовлено активністю ціанід-резистентної оксидази. Передбачається, щомісцем відгалуження альтернативно оксидази від основної дихального ланцюга єубіхінон, і до її складу входить Медьсодержащій флавопротеідов. Перенесення електронівпо цьому шляху не супроводжується фосфорилюванням.
Згіднооднією з гіпотез про механізм переносу протонів у дихальному ланцюзі викидпротонів з матриксу відбувається в результаті транспорту електронів міжпереносниками Н-атомів і чисто електронними переносниками. До атомнимпереносникам відносять ФМН, убіхінон, цитохром с- Оксидазу.
Затеорії Мітчелла електрохімічні трансмембранни потенціал іонів воднює джерелом енергії для синтезу АТФ за рахунок зворотного струму протонівчерез канал мембранно АТФ-синтетази.
Такимчином, більша частина кисню в мітохондріях відновлюється цитохромоксидазив мітохондріальної електронно-транспортній системі з утворенням води.Мітохондрії рослин мають додатковий сайт відновлення кисню наальтернативно оксидази, що відрізняється від цитохром оксидази її резистентністю доціанід. Вважалося, що жоден з цих сайтів не утворює значнекількість супероксиду.
Дійсно,у нормально функціонуючих мітохондріях звільнення АФК під часвідновлення кисню цитохром с оксидазне відбувається у зв'язку з його високою спорідненістю з цитохромом с.Зважаючи на це утворення супероксиду шляхом моноелектронного відновленнякисню на рівні цитохром с оксидазинесуттєво. Проте останнім часом отримано значну кількістьданих, що свідчать про те, що мітохондрії постійно генеруютьсупероксид і перекис водню.
Генераціяцієї активної форми кисню відбувається за участю НАДН-дегідрогенази,флавопротеїнів і частково убіхінону та цитохрому b. У нормально функціонуючої дихальноїланцюга електрони переносяться від НАДН до окисленої форми убіхінону, при цьомувиходять відновлені форми убихинона. Ця форма потім передає електронина цитохром с оксидазу і перетворюєтьсяназад в окислених форму, проходячи через форму вільного радикала - аніонасеміхінона.
Цейпроцес спочатку відбувається на цитоплазматичної поверхні внутрішньомітохондріальної мембрани, а потім повторюється на матриксной поверхнімембрани. Антіміцін А, який блокує електронний потік після убіхінону,підсилює відновлення кисню. При цьому антіміцін А блокує утворення UQ В»на матриксной поверхні мембрани, щовикликає акумуляцію UQ В»на її цитоплазматичної поверхні. Ймовірно, інші умови, якізбільшують відновлення убіхінону, також сприяють відновленню киснюв районі ланцюга убіхінон - цитохром b.
Єдані, що освіта мітохондріями АФК у присутності ротенон, якийпереводить НАДН-дегідрогенази в постійно відновлене стан, значностимулюється при додаванні сукцинату, відновлюючого убіхінон.
РізніFe-S білки і НАДН - дегідрогеназ такожзалучені як можливі са ти освіти супероксиду і перекису водню. Вмітохондріях, що володіють високою інтенсивністю ціанід-резистентного дихання,ефективність освіти Про 2 ~ може досягати значних величин.
Такимчином, у мітохондріях є все необхідне для протікання процесів ПОЛ:джерела активного кисню, субстрати перекисного окислення - ненасиченіжирні кислоти мітохондріальних мембран. У мітохондріях присутня залізо вгемінових і негемінових формі.
Отже,в умовах, коли генерація супероксиду мітохондріями зростає, або колиослаблені антиоксидантні системи, в органелах може накопичуватися Н 2 Про 2 ,і це призведе до виникнення окисного стресу.
Вданій ситуації Н 2 Про 2 може реагувати з мітохондріальнихFe 2 +,утворюючи високоактивний радикал гідроксиду шляхом реакції Фентона.
Прифізіологічних умовах, крім гемінових заліза і заліза у формі FeS-білків, в мітохондріях міститься щеприблизно 1.7 моль Feна 1 мг мітохондріального білка. Це залізо хелатіровано такими речовинами, якАТФ, АДФ, ГТФ та цитрат.
Цінизькомолекулярні комплекси заліза здатні ініціювати процес ПОЛ вмітохондріальній мембрані і, як передбачається, беруть участь в механізмахпошкодження клітини під час різних стресових і хворобливих станів.
Останнєчас вивчення цих низькомолекулярних комплексів заліза, особливо Fe-цитрату іFe-АТФ привертають значну увагу дослідника, оскільки встановлено їхприсутність в матриксі в різни...
