 |
Реклама. ООО ГК "ВЕЛУНД СТАЛЬ СИБИРЬ" ИНН 5405075282 Erid: 2SDnjdu9Fh1
| |
Протоны возвращаются через внутренний канал этого фермента, обеспечивая его функционирование — синтез АТФ и фосфата.
Вот какая сложная, но удивительно стройная и красивая картина предстает перед нами. Митохондрия уже действует даже не как биологическая молекулярная машина, а как своего рода — самостоятельный живой организм. (Между прочим, по своему эволюционному происхождению митохондрия действительно бывший живой организм — бактерия, когда-то захваченная клеткой, но не переваренная ею, а приспособленная для работы в качестве силовой подстанции.)
Итак, мы видим, что цитохромоксидаза действительно находится в центре «энергоблока». Как же взаимодействует с ней монооксид углерода? Оказывается не совсем так, как с гемоглобином и миоглобином, прежде всего цитохромоксидаза состоит из двух гемсодержащих компонент, так называемых цитохромов а и а3. Кроме двух атомов железа в двух гемах, этот фермент имеет еще два атома меди. Так вот, монооксид углерода реагирует только с одним из цитохромов — Cyta3. Часто это объясняют тем, что гемовое железо в цитохроме и так уже шестикоординационно, причем 5-е и 6-е положения занимают имидазольные группы. Монооксид углерода не может замещать имидазольный лиганд, поэтому соответствующий карбонил не образуется. А вот у цитохрома а3 шестое положение свободно, по-видимому, именно это положение и занимает в норме молекула кислорода; но в присутствии СО образуется соответствующий карбонильный комплекс.
Здесь, однако, следует сделать одну, но весьма серьезную оговорку. Устройство цитохромоксидазы и механизм ее функционирования пока еще во многом остаются неизвестными. То, что мы рассказали о ее реакциях с СО, является, по сути дела, гипотезой. Представления об этом ферменте все время видоизменяются, уточняются. Сейчас, например, многие склонны рассматривать цитохромоксидазу как единый сложный фермент, с единым центром, ответственным за окислительно-восстановительные процессы. В этот центр входят два гемовых железа и два атома меди.
Но, как бы то ни было, монооксид углерода оказывается способным заблокировать одну из гемовых групп. Это приводит к ингибированию окислительного фосфорилирования и нарушению синтеза АТФ,
Таким образом, СО токсичен не только по отношению к системе крови, но и по отношению к тканям, вызывая кислородный н энергетический голод самих клеток.
7.5. Почему монооксид углерода
связывается с гемопротеидами лучше, чем кислород
Итак, теперь мы знаем, что монооксид углерода способен блокировать нормальную работу цепи кислородообеспечения во многих ее звеньях. Это обусловлено в первую очередь тем обстоятельством, что кислородные комплексы рассмотренных гемопротеидов менее прочны, чем железокарбонильные. Можно еще добавить, что СО реагирует с гемопротеидами и с более высокими скоростями, чем 02. А почему, собственно, гемоглобин и другие гемовые системы обладают более высоким сродством к СО, почему «гемокарбонилы» более прочны, чем гем-кислородные комплексы? Впрочем, нас сейчас интересует скорее вот что: почему эволюция, создавая гемовые системы, пригодные фиксировать кислород, допустила, что они будут легко блокироваться оксидом углерода?
На такой вопрос в настоящее время трудно найти вполне обоснованный ответ. Однако попробуем немного порассуждать.
Во-первых, этот феномен может быть просто, так сказать, случайным совпадением. Однако, по правде сказать, глядя на величественную и строгую красоту функционирующих молекулярных «машин», не хочется думать, что здесь оставлено место для такой случайности.
Можно привести еще и такое соображение. Известно, что в ходе молекулярной эволюции, происходившей на Земле, имел место постепенный переход от более восстановительных условий к более окислительным с постепенным увеличением содержания кислорода в атмосфере. Можно поэтому предположить, что эволюционными предшественниками гемовых молекулярных систем были какие-то железосодержащие ферменты, способные фиксировать и метаболизировать монооксид углерода.
Существование эволюционно-древних организмов, способных метаболизировать СО, в известной степени
подкрепляло бы такие соображения, но существуют ли такие организмы, вот в чем вопрос.
Оказывается, существуют! Это микроорганизмы из рода Pseudomonas, например Hydrogenamonas carboxydovovans Кистиера и Seliberia carboxyhydrogena Заварзина. Эти бактерии окисляют кислородом СО до С02, а энергия освобождающихся электронов идет на синтез АТФ.
2С0+02—2С02.
Приведенные соображения показывают, что способность некоторых гемовых белков эффективно взаимодействовать с СО, давая карбонильные комплексы, может рассматриваться как своего рода молекулярный атавизм.
Есть еще одна возможность интерпретации этого свойства с более, так сказать, физиологических позиций. Дело в том, что «живым» системам приходится иметь дело не только с «внешним», но также и с эндогенным оксидом углерода. Это кажется совсем уж странным, откуда в биогенных системах появится СО. ведь в процессах окисления кислот образуется лишь С02? Оказывается, появление СО — физиологический процесс, сопровождающий гибель эритроцита. Отслуживший свое, через 110—120 дней после рождения и активной деятельности эритроцит, попадая в печень, селезенку или костный мозг, подвергается там деградации специализированными фагоцитирующими клетками — «большими пожирателями», макрофагами. При этом гем гемоглобина расщепляется до биливердина.
Гем теряет железо, а одна из метиновых групп окисляется до СО.
Интересно, что все эти превращения происходят с помощью фермента, который называется микросомальной гем-оксигеназой и также содержит в своем составе гемовую группу. Значит, организм человека является источником оксида углерода, выделяя за сутки ~10 мл СО. Именно с накоплением СО связаны отравления людей в замкнутых объемах.
Аналогичные превращения претерпевают и другие порфириновые системы, так что и они в небольшой степени дают свой вклад в общий пул биливердина и СО.
Гем-оксигеназная реакция происходит в основном в селезенке, так что возникает проблема удаления из организма метаболической СО. Возможно, что высокое сродство оксида углерода к гемоглобину как раз и объясняется тем, что последний должен участвовать также и в процессе удаления СО, транспортируя его в легкие.
Реклама. ООО "СНАБСТАЛЬ" Erid: 2SDnjdFmBBV |
|
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ