Celulele aerobe primesc energie sub forma oxigenului molecular. În același timp, substanțele toxice apar în mod constant în cantități mici din O2. așa-numitele forme active de oxigen [ROS (Engleză pentru speciile reactive de oxigen)]. Acești compuși sunt oxidanți puternici sau radicali liberi foarte reactivi (vezi pagina 20), care distrug structurile celulare și moleculele funcționale. Mai ales predispuse la ROS-deteriorarea celulelor roșii din sânge, pentru care datorită funcției lor de transport se caracterizează printr-o concentrație ridicată de oxigen.
Molecula de oxigen (O2) conține doi electroni nepartimi și. astfel, este un biradical. Totuși, electronii neparticipați sunt aranjați astfel încât molecula de O2 să rămână relativ stabilă. Cu toate acestea, în cazul în care molecula încorporează un electron suplimentar (etapa a) forme foarte reactiv superoxid radical (• O 2 -) după etapa de reducere (etapa b) conduce la un anion peroxid (• O 2 2), care este ușor și, prin urmare, se leaga de protoni acesta este transformat în peroxid de hidrogen (H2O2). Adăugarea celui de-al treilea electron (etapa c) conduce la împărțirea moleculei în ioni de O- și O-. În timp ce O2 - prin adăugarea a două protoni formează apă. protonarea lui O - conduce la un radical hidroxilic deosebit de periculos (OH). Adăugarea celui de - al patrulea electron și protonarea finală a O - capetelor cu formarea apei.
Formarea ROS catalizează, de exemplu, ionii de fier. ROS este produs în mod constant prin interacțiunea dintre O2 și FMN (FMN) sau FAD (FAD) (vezi pagina 108). Dimpotrivă, reducerea O2 de către citocrom c-oxidază este necomplicată (se realizează fără acumulare de ROS), deoarece această enzimă nu eliberează produse intermediare în mediu. Împreună cu antioxidanții (schema B) există enzime. care împiedică formarea ROS liberă. De exemplu, superoxid dismutaza [1] provoacă disproporționarea a doi radicali de superoxid de O2 și H2O2 mai puțin periculoși. Acesta din urmă este din nou disproporționat față de O2 și H2O prin catalază care conține heme [2].
Pentru a proteja împotriva ROS și a altor radicali, toate celulele conțin antioxidanți. Acestea din urmă sunt restauratori. care reacționează ușor cu substanțele oxidante și, ca rezultat, protejează moleculele mai importante de oxidare. Antioxidanților biologici îi aparțin vitaminele C și # 917; (vezi pp. 352-355), coenzima Q (vezi p. 142) și unele carotenoide (vezi pag. 58. 352). Bilirubina formată în timpul distrugerii hemei (vezi pagina 196) servește și ca protecție împotriva oxidării. Este deosebit de importantă glutationul. tripeptidul Glu-Cys-Gly, localizat în aproape toate celulele într-o concentrație ridicată. Glutationul conține un tip atipic # Link-ul dintre Glu și Cys. Agentul reducător este aici gruparea tiol a restului de cisteină. Două molecule de formă redusă (GSH., În diagrama de mai sus) formează o disulfură în timpul oxidării (GSSG., În diagrama de mai jos).
Hematiile au, de asemenea, un sistem (superoxid dismutaza, catalaza, GSH), inactivează ROS și de a elimina daunele cauzate de acestea. Pentru aceasta, sunt necesare substanțe. asigurând menținerea metabolismului normal în eritrocite. Metabolism în eritrocite în esență limitate glicoliză anaerobă (vezi. P. 148) și prin monofosfat hexoză [GMP (HMW)] (a se vedea. P. 154).
ATP-ul format în timpul glicolizei este în primul rând un substrat al Na + / K + -ATPazei care susține potențialul membranar al celulelor roșii din sânge. În glicoliza, se formează, de asemenea, un efector de 2,3-DPG (vezi pagina 276). NMPH + H + este format în GMF. care livrează H + pentru regenerarea glutationului redus (GSH) disulfură glutation (GSSG) via glutation reductaza [3]. Glutationul reconstituit este cel mai important antioxidant al celulelor roșii din sânge. servește drept cofactor în reducerea methemoglobinei (vezi p.. 274) hemoglobina funcțională activă în [4]. O importantă enzimă protectoare este și peroxidaza glutationului care conține seleniu [5].
Cu ajutorul glutatiunii reduse, se efectuează detoxifierea cu H2O2. precum și hidroperoxidurile care apar în timpul reacției ROS cu acizi grași nesaturați ai membranei eritrocite.
