Низькомолекулярні антиоксидантні сполуки - Вплив іонів міді, кадмію та заліза на вміст низькомолекулярних антиоксидантних сполук та активність гваяколпероксидази і глутатіонредуктази тютюну

Пошкодження у рослин зустрічаються тоді, коли здатність антиоксидантних процесів детоксикувати наслідки стресу менша, ніж пошкоджуюча здатність утворених АФК. Аеробні організми створили складні системи, які захищають їх від шкідливого впливу АФК. До їх складу входять і низькомолекулярні антиоксидантні сполуки. Це - аскорбінова кислота (аскорбат), глутатіон, тіоли, б-токоферол, захисні пігменти типу каротиноїдів. Ці сполуки захищають клітинні компоненти від вільних радикалів таких як супероксид та метастабільні гідропероксиди [A. Michalak, 2006].

Глутатіон (д-глутамілцистеїнілгліцин) - трипептид, розчинення у воді якого підсилює його відновні властивості, зумовлені тіольною групою. Синтезується з глутаміну, цистеїну та гліцину. У клітині глутатіон присутній у високих концентраціях в цитоплазмі, мітохондріях та ядрі (5-10 мМ), в ендоплазматичному ретикулумі менше - всього 2 мМ. У мітохондріях глутатіон - основна складова, оскільки він захищає клітину від оксидативного стресу. Більше 99% глутатіону в клітині знаходиться у відновленій формі (GSH), і лише мізерна частка - в окисненій (дисульфід, GSSG) [E. Kulikowska-Karpiсska, 2004].

Відновлений глутатіон (г-Glu-Cys-Gly, GSH) - завдяки його унікальному окисно-відновному потенціалу та нуклеофільним властивостям включений в клітинний захист проти токсичного впливу ксенобіотиків, вільних радикалів, засолення, закислення та ВМ (мідь, срібло, цинк, хром), утворюючи з ними стійкі комплекси - фітохелатини (ФХ). Також глутатіон є субстратом для синтезу ФХ. Відомо, що генетично модифіковані рослини A. thaliana зі зниженим вмістом глутатіону, були більш чутливими до дії Cd через їх обмежену здатність до утворення ФХ. Основне завдання глутатіону - знешкодження активних електрофільних сполук та роль своєрідного внутрішньоклітинного "відновного буферу" [Y. Cai, 2010; E. Kulikowska-Karpiсska, 2004].

Глутатіон - важливе джерело небілкових тіолів для рослинної клітини та відіграє вирішальну роль у її життєдіяльності. Цей трипептид - частина антиоксидантного аскорбат-глутатіонового циклу, який допомагає попередити або мінімізувати шкоду, спричинену АФК. Також ця функція включає окиснення тіольних груп, переважно утворюючи глутатіон дисульфід (GSSG). Було [Jorge Mendoza, 2009]. Глутатіон бере безпосередню участь у реакції знешкодження та видалення ліпідних пероксидних радикалів у реакції нуклеофільного аткування гідропероксидів глутатіон-S-трансферазою [Ewa Skorzynska-Polit, 2007]. Ще одна з найголовніших функцій полягає в тому, що він підтримує тіольні групи білків у відновленій формі, що є дуже важливим для збереження їхньої активності. Глутатіон може впливати на окисно-відновні умови певних білків через не ензиматичний обмін SH/SS груп. Тобто він поєднує ензиматичний та неензиматичний захист клітинних структур від окиснення [E. Kulikowska-Karpiсska, 2004].

L-аскорбінова кислота (вітамін С, AsA) - ендіольна форма д-лактону 3-кето-гулонової кислоти. Молекула кислоти складається з ендіольної групи [-C(OH)=C(OH)-], відповідальної за кислотні та відновні властивості. Вона має сильні кислотні властивості, тому є важливим антиоксидантним фактором у водному середовищі.

Вітамін С - нестабільна сполука, чутлива до нагрівання, особливо в присутності кисню, та ВМ (заліза, міді). Вона окиснюється до L-дегідроаскорбату з допомогою вільнорадикального L-монодегідроаскорбату:

L-аскорбінова кислота - вільний аскорбільний радикал - L-дегідроаскорбат.

У водному розчині молекула аскорбату дуже нестабільна - лактонне кільце може розгортатися спонтанно, утворюючи дикетогулонову кислоту, гідроліз якої спричинює втрату активності. Дегідроаскорбат ефективно захищає мембранні ліпіди від переокиснення міддю.

Основна функція аскорбінової кислоти - участь в реакціях гідроксилювання, наприклад, гідроксилази, яка є кофактором у синтезі колагену і вимагає наявності аскорбату. В організмі рослин аскорбат відіграє роль антиоксиданту, який захищає від впливу АФК, реагуючи з з ними та попереджуючи пошкодження ДНК. Разом з цитохромами а і с, піримідинами та флавіновими нуклеотидами, глутатіоном аскорбат формує відновну систему, яка регулює окисно-відновний потенціал клітини. Необхідна для регенерації б-токоферолу. Показано, що за низької концентрації (50 мМ) та присутності іонів транзитних металів аскорбат проявляє пероксидні властивості через встановлення оптимального співвідношення Fe3+/Fe2+ та Cu2+/Cu+, відновлення яких підтримує перекисне окиснення NADPH-залежних ліпідів. За вищої концентрації аскорбат інтенсивно відновлює Fe3+ до Fe2+, чим інгібує перекисне окиснення NADPH-залежних ліпідів [E. Kulikowska-Karpiсska, 2004]. Серед антиоксидантів аскорбат - ключова сполука у механізмі знешкодження АФК, особливо пероксиду водню. Реакція аскорбінової кислоти з Н2О2 може відбуватись прямо або каталізуватись APX. Відновлення AsA каталізується прямо відновленим фередоксином фотосистеми I та монодегідроаскорбат редуктазою (MDHAR), дегідроаскорбат редуктазою (DHAR) та GSH [Shu-Hsien Hung, 2005].

Аскорбат - важливий антиоксидант, що функціонує як термінальний антиоксидант аскорбат-монодегідроаскорбатної пари через його окисно-відновний потенціал, який є набагато меншим за потенціали більшості вільних радикалів. В оброблених тріазолом рослинах у листках та коренях збільшувався вміст аскорбату [Thirumal Sivakumar, 2010].

Похожие статьи




Низькомолекулярні антиоксидантні сполуки - Вплив іонів міді, кадмію та заліза на вміст низькомолекулярних антиоксидантних сполук та активність гваяколпероксидази і глутатіонредуктази тютюну

Предыдущая | Следующая