III. Неферментативные пути образования афк. Химизм процессов сро.

Различают неферментативное и ферментативное механизмы образования АФК. Заряженные свободные радикалы, называемые катион- или анион-радикалы, образуются в процессе одноэлектронного окисления или восстановления.

При неферментативном механизме образования АФК в основе процесса лежат следующие реакции:

1.	O2 +1  → О2∙-	3.	HO∙ + 1  + 2Н+ → 2Н2О
2.	О2∙- +1  → О2-2 + 2Н+ → Н2О2	4.	HO₂⁻ + H⁺→ H₂O₂

Из пероксида водорода в присутствии атомов восстановленного железа Fe²⁺ и (или) О₂^• очень быстро образуется одна из наиболее активных форм кислорода – гидроксильный радикал:

Н₂О₂ ^Fe2+ HO^• + ОН^- - реакция Фентона

Н₂О₂ + О₂^{∙- Fe2+} HO^• + ОН^- + О₂ - реакция Хабера-Вейса

HOCl + О₂^∙- → HO^• +Cl^• + О₂

Одним из основных источников образования АФК является митохондриальная цепь переноса электронов (ЦПЭ). Утечка электронов из ЦПЭ митохондрий и микросом и непосредственное их взаимодействие с кислородом - основной путь образования активных форм кислорода в большинстве клеток.

Рис.4. Реакции образования АФК в дыхательной цепи.

В результате блокирования биохимических процессов (например, при гипоксии) небольшой процент электронов из «главного» потока дыхательной цепи митохондрий восстанавливается в одновалентный молекулярный кислород, который генерирует образование супероксидного анион-радикала кислорода.

Супероксид-анион радикал является высокореакционным соединением, которое вследствие высокой гидрофильности и наличия заряда не может покидать клетку и накапливается в цитоплазме. Его превращения приводят к образованию ряда активных окислителей. Этот радикал может образовываться и под влиянием ультрафиолетовых лучей, а также путем взаимодействия кислорода с ионами металлов переменной валентности (чаще всего с железом) или в ходе спонтанного окисления некоторых соединений, например дофамина. Наконец, он может продуцироваться в клетках и такими ферментами, как ксантиноксидаза или NADPH-оксидаза.

Пероксид водорода химически не очень активен, но способствует образованию наиболее токсичной формы кислорода - гидроксильного радикала (ОН^•) по следующей реакции:

Fe²⁺ + Н₂О₂ → Fe³⁺ + ОН^- + ОН^•.

Наличие в клетках Fe²⁺ или ионов других переходных металлов увеличивает скорость образования гидроксильных радикалов и других активных форм кислорода. Например, в эритроцитах окисление иона железа гемоглобина способствует образованию супероксидного аниона:

Hb(Fe²⁺) + O₂ → MetHb(Fe³⁺) + О₂^∙-

IV. Ферментативные пути образования активных форм кислорода

Кроме неферментативного пути образования АФК в организме человека и животных возможно и ферментативное образование супероксидного анион-радикала и перекиси водорода при окислении органических субстратов различными оксидазами. Примерами могут служить супероксиддисмутаза, трансформирующая супероксидные анион-радикалы в перекись водорода и ксантиноксидаза, образующая супероксидный анион-радикал при окислении ксантина в мочевую кислоту.

В клетках ферменты, образующие перекись водорода, локализованы преимущественно в пероксисомах. Кроме ксантиноксидазы в пероксисомах обнаружены уратоксидаза, оксидазы аминокислот, гликолатоксидаза, оксидаза α-гидрооксикислот и ряд других ферментов. Все ферменты пероксисом являются индуцибельными, их активность значительно возрастает при повышении в организме соответствующих субстратов.