L’OSSIGENO COME SUBSTRATO DI ALTRE REAZIONI METABOLICHE

Presentazione sul tema: "L’OSSIGENO COME SUBSTRATO DI ALTRE REAZIONI METABOLICHE"— Transcript della presentazione:

1 L’OSSIGENO COME SUBSTRATO DI ALTRE REAZIONI METABOLICHE
Nella maggior parte delle cellule più del 90% dell’ossigeno molecolare viene utilizzato per la fosforilazione ossidativa Il rimanente viene utilizzato in altre reazioni metaboliche ed esistono almeno 200 enzimi che utilizzano l’ossigeno come substrato

2 OSSIDASI ed OSSIGENASI
Si indicano OSSIDASI gli enzimi che catalizzano l’ossidazione di un substrato per mezzo dell’ossigeno senza incorporazione di quest’ultimo nel prodotto. Normalmente coinvolge 2 elettroni per cui l’ossigeno è convertito in H2O2. Le ossidasi utilizzano un metallo o un coenzima flavinico Le OSSIGENASI sono invece enzimi che incorporano ossigeno nei prodotti ossidati. In questo ambito si hanno anche le MONOSSIGENASI, che incorporano un solo atomo dell’ossigeno molecolare

3 TOSSICITA’ DELL’OSSIGENO PARZIALMENTE RIDOTTO
La completa riduzione dell’ossigeno molecolare ad acqua necessita di 4 elettroni; in realtà spesso il metabolismo ossidativo genera specie parzialmente ridotte dell’ossigeno che sono MOLTO REATTIVE e quindi più tossiche dell’ossigeno stesso La riduzione dell’ossigeno con un solo elettrone forma lo IONE SUPEROSSIDO (O2- ); l’aggiunta di un altro elettrone porta alla formazione del PEROSSIDO DI IDROGENO (H2O2)

4 L’aggiunta di un ulteriore terzo elettrone scinde l’ossigeno a formare il RADICALE OSSIDRILICO (OH- ) ed uno ione idrossido Queste specie parzialmente ridotte dell’ossigeno sono note con il termine ROS (REACTIVE OXYGEN SUBSTANCES) Tutte queste specie vengono prodotte nell’ambiente intracellulare e debbono essere convertite in specie meno reattive al fine di non danneggiare l’organismo PARADOSSO DELL’OSSIGENO

5

6 Le ROS danneggiano i lipidi di membrana (PEROSSIDAZIONE LIPIDICA), ma anche le proteine
Sono evidenti anche danni ossidativi a carico della struttura del DNA in cui i radicali idrossilici determinano rotture dei filamenti, che non possono essere riparate, e conseguente morte cellulare per interruzione della replicazione cromosomica

7 Le cellule possiedono una serie di meccanismi tesi alla protezione dal danneggiamento dello stress ossidativo Esistono i cosiddetti ANTIOSSIDANTI che possono intercettare le ROS oppure ridurre i composti ossidati

8

9

10 O2- + O2- + 2H+  H2O2 + O2 Meccanismi enzimatici
SUPEROSSIDO DISMUTASI Metalloproteine che catalizzano la dismutazione (una reazione in cui due molecole di substrato identiche subiscono destini differenti): O2- + O2- + 2H+  H2O2 + O2 Una forma di questo enzima contiene rame e zinco e si trova nel citoplasma degli eucarioti, mentre la isoforma che contiene manganese si trova nel mitocondrio e nei batteri

11 H2O2  H2O + O2 Meccanismi enzimatici CATALASI
Enzima ad ampia distribuzione che metabolizza il perossido di idrogeno. La catalasi è una proteina con gruppo eme che ha un turnover molto elevato (più di molecole al secondo) H2O2  H2O + O2

12 Meccanismi enzimatici
ASCORBICO PEROSSIDASI Ampiamente distribuite nelle piante e riducono il perossido di idrogeno ad acqua a spese di un substrato organico