Системи антиоксидантного захисту. Ферменти – антиоксиданти.

Пошкоджуючому ефекту вільних радикалів й активних форм кисню (АФК) протистоїть система протиокисного захисту, головною діючою ланкою якої є антиоксиданти – сполуки, здатні гальмувати, зменшувати інтенсивність вільнорадикального окислення, нейтралізувати вільні радикали (ВР) шляхом обміну свого атому водню (в більшості випадків) на кисень вільних радикалів.

Антиоксидантна система тканин представлена:

1. ферментами антиоксидантами: каталазою, пероксидазами, супероксиддисмутазою, глутатіонредуктазою;

2. низькомолекулярними компонентами: аскорбіновою кислотою, низькомолекулярними S-H сполуками, флавоноїдами, вітамінами А, Е, К, убіхіноном;

3. макромолекулярними неферментативними компонентами: білком-переносником заліза – трансферином та ін.

СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗА – антиоксидантний фермент супероксиддисмутаза (СОД; КФ 1.15.1.1), який було відкрито в кінці 1930-х років Манном та Кеіліном.

Функції СОД. Супероксиддисмутаза каталізує диспропорціонування аніон-радикалів до молекулярного кисню та пероксиду водню:

СОД

2О₂^- + 2Н⁺ → Н₂О₂ + О₂.

Механізм дії СОД полягає у послідовному відновленні та окисленні супероксидними аніон-радикалами метала активного центру ферменту:

СОД-Меⁿ⁺ + О₂^- → СОД-Ме^(n-1)+ + О₂.

СОД-Ме^(n-1)+ + О₂^- + 2Н⁺ → СОД-Меⁿ⁺ + Н₂О₂.

Вивченню СОД приділяється багато уваги, оскільки їй відводиться важлива роль у захисті клітин і тканин від окисної деструкції. Супероксидні радикали – первинні продукти одноелектронного відновлення молекулярного кисню – являються джерелом утворення інших, в тому числі й більш реакційноздатних, АФК. Пероксид водню, гідроксильні та гідроперекисні радикали, синглетний кисень є продуктами перетворення радикалів О₂^-. Оскільки гідроксильні радикали, синглетний кисень активно окислюють білкові молекули, а специфічних ферментів-дезактиваторів даних АФК не існує, то рівень їх в клітині опосередковано регулюється СОД шляхом прибирання супероксидних радикалів – джерела їх утворення. По цій причині СОД є первинною лінією захисту від окисних пошкоджень, обриваючи окислення клітинних макромолекул ще на стадії ініціювання.

Будова СОД. Фермент складається здвох ідентичних субодиниць кожназяких має в середині ланцюга дисульфідниймісток, одну сульфгідрильну групу та ацетильовану кінцеву аміногрупу, в активному центрі міститься по 2 атоми міді (Cu²⁺) і цинку (Zn²⁺).

Ізоформи СОД – CuZn–СОД, Fe–СОД, Mn–СОД.

Локалізація СОД. Фермент знаходиться в рослинних клітинах там де відбуваються окисно-відновні процеси, тобто практично в усіх її компартментах, а також в апопласті. CuZn–СОД виявлена в усіх внутріклітинних компартментах – в цитозолі, хлоропластах, мітохондріях, пероксисомах, а також в апопласті. Mn–СОД розташована лише в мітохондріях та пероксисомах, а Fe–СОД – у хлоропластах і цитоплазмі клубеньків деяких бобових.