Последствия «медного голодания»

Важнейшие последствия «медного голодания» связаны со значительным обеднением организма медьсодержащими ферментами и в особенности цитохромоксидазой. Этот важнейший фермент служит главной конечной оксидазой у большинства животных и растений — конечной в том смысле, что этой оксидазой катализируется конечная стадия окисления субстрата. Если эта конечная реакция не идет, то все промежуточные переносчики электронов остаются в восстановленном состоянии и не могут быть окислены. Поскольку всю свою энергию животные получают от реакций окисления, конечная оксидаза оказывается наиболее уязвимым звеном обмена веществ. Этим объясняется высокая чувствительность многих растений и животных к цианиду: цианид полностью подавляет активность всех железо- и медьсодержащих конечных оксидаз (смотрите рисунок ниже).


Цепь окислительных процессов, использующих химическую энергию пищевых продуктов
для синтеза богатых энергией фосфатов (~Р04), которыми обеспечиваются
все энергетические потребности организма

Цепь окислительных процессов, использующих химическую энергию пищевых продуктов для синтеза богатых энергией фосфатов (~Р04), которыми обеспечиваются все энергетические потребности организма

Цепь окислительных процессов, использующих химическую энергию пищевых продуктов для синтеза богатых энергией фосфатов (~Р04), которыми обеспечиваются все энергетические потребности организма (продолжение)

В этой цепи реакций важная роль отведена меди. Здесь показан последний участок этой цепи реакций окисления (по К. Гибсону). Сначала атом водорода, отщепленный от субстрата, захватывается молекулой никотинамидадениндинуклеотида (НАД). Электроны от водорода переходят сначала в флавинадениндинуклеотиду (ФАД), а затем к цитрохромоксидазе. Цитохромоксидаза реагирует непосредственно с кислородом (при этом образуется молекула воды). Цианид взаимодействует с медьсодержащим белком, останавливая процесс на самом последнем этапе.


Было высказано предположение, что медьсодержащие конечные оксидазы могут быть ответственны за повреждение тканей при действии ионизирующего излучения. Д. Шуберт считает, что радиация способствует образованию органических перекисей, которые переводят ионы меди, входящие в состав белков, из одновалентного состояния в двухвалентное; это последнее состояние каким-то образом стабилизируется, и белки уже не могут реагировать с молекулярным кислородом — нарушается работа всей дыхательной системы. В подтверждение своей точки зрения Шуберт приводит ряд косвенных данных.

В частности, он обнаружил, что стабилизация одновалентного состояния меди, разрушение перекисей или снижение содержания кислорода в тканях оказывает некоторое защитное действие, предохраняя животных от ионизирующего излучения, даже если речь идет о последствиях радиации, которой животные подвергались раньше. Наоборот, если химическим путем фиксировать двухвалентное состояние меди, то это заметно повышает чувствительность тканей к радиации.


«Молекулы и клетки», под ред. акад. Г.М.Франка