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
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
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)
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
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
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
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
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 40000 molecole al secondo)
H2O2 H2O + O2
Meccanismi enzimatici
ASCORBICO PEROSSIDASI
Ampiamente distribuite nelle piante e riducono il
perossido di idrogeno ad acqua a spese di un
substrato organico
