Σύντομη βιογεωχημική ιστορία των οργανισμών: Μέρος Τέταρτο: ΑΠΟ ΤΑ ΠΡΩΤΟΚΥΤΤΑΡΑ ΣΤΟΥΣ ΑΕΡΟΒΙΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ. Η ΚΑΤΑΙΓΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΟΞΥΓΟΝΟΥ ΣΤΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ. Πως αντέδρασαν οι οργανισμοί μετά την απειλητική αύξηση του τοξικού αυτού στοιχείου στη Γη

Σύντομη βιογεωχημική ιστορία των οργανισμών: Μέρος Τέταρτο: ΑΠΟ ΤΑ ΠΡΩΤΟΚΥΤΤΑΡΑ ΣΤΟΥΣ ΑΕΡΟΒΙΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ. Η ΚΑΤΑΙΓΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΟΞΥΓΟΝΟΥ ΣΤΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ. Πως αντέδρασαν οι οργανισμοί μετά την απειλητική αύξηση του τοξικού αυτού στοιχείου στη Γη

Δήμητρα Σπανού καθηγήτρια χημικός 1ου Γυμνασίου Δάφνης

 

 

 

Η ΖΩΗ ΣΑΝ ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΗ  ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΚΥΤΤΑΡΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΩΝ

Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί για λόγους φυσικοχημικούς, έχουν ανάγκη από διαρκή παροχή ενέργειας για να συνεχίσουν να ζουν.

Αυτή η μεταφορά ενέργειας στα σώματα ουσιαστικά αντιστοιχεί σε κίνηση ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων δηλαδή μεταφορά ηλεκτρονίων από   ένα άτομο σε ένα άλλο

Τα περισσότερα βιομόρια από τα οποία αποτελείται ένας οργανισμός βρίσκονται σε ανηγμένη μορφή, αυτή είναι άλλωστε η μορφή που περικλείει περισσότερη ενέργεια.

 Η αυθόρμητη κίνηση (που είναι γνωστή σαν νόμος της εντροπίας) είναι η ύλη (και τα τα βιομόρια) με την εξέλιξη των γεγονότων να τείνουν σε πιο οξειδωμένες μορφές.

Απλό παράδειγμα η οξείδωση του μοριακού υδρογόνου

Η2 - 2e ->  2H+  

Τα ηλεκτρόνια αυτά τα παραλαμβάνει ένα άλλο άτομο, το οποίο ανάγεται

Για παράδειγμα ο δισθενής σίδηρος

2Fe2+   +2e  -> Fe3+

ή το οξυγόνο

1/2Ο2  +  2e  -> 2O2-

Ομως οξείδωση των δομικών στοιχείων του ενός κυττάρου, σημαίνει υποβάθμιση, πτώση της ενέργειάς τους, που μπορεί να οδηγήσει έως τον κυτταρικό θάνατο. Αν συμβαίνει αυτό,  πρέπει άμεσα τα βιομόρια αν είναι δυνατό και να επανέλθουν σε ανηγμένες μορφές. Δηλαδή πρέπει κάπως να προσλάβουν ενέργεια. 

Η ΜΑΚΡΙΑ ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΕΞΑΣΦΑΛΙΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ

Στους ετερότροφους οργανισμούς, είτε χημειότροφους είτε φωτοετερότροφους την ενέργεια  που πρέπει να εξασφαλίσουν,  παρέχουν τα μόρια από την τροφή τους, που για τον λόγο αυτό τα μόρια αυτά, υφίστανται διαδοχικές οξειδωτικές διεργασίες  μέσα από ρυθμιζόμενα συστήματα μεταβολισμού. Η ενέργεια από τις οξειδώσεις αυτές  που είναι ηλεκτροχημική, δεν γίνεται να μεταφερθει απευθείας, ιδιαίτερα σε εξελιγμένα κύτταρα γιατί θα καταστραφούν ευαίσθητες δομές και λειτουργίες, έτσι αποσπάται σταδιακά  με μεταβολικούς κύκλους και μεταφέρεται σε άλλα μόρια του οργανισμού.

Κατά τις διεργασίες αυτές στους πρώτους οργανισμούς,

δεν παράγεται οξυγόνο, ούτε και χρησιμοποιείται οξυγόνο σαν τελικός αποδέκτης της ενέργειας που περίσσεψε από τους μεταβολικούςκύκλους αυτούς. Είναι αναερόβιοι μεταβολισμοί

 

Οι πρώτοι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί στράφηκαν στην ηλιακή ενέργεια και με την βοήθειά αυτής κατάφεραν να συνθέσουν σάχαρα, από τα οποία με Οξειδοαναγωγή και οργανισμοίαντίστοιχες μεταβολικές διεργασίες διαδοχικών οξειδώσεων θα την μετέφεραν με ηλεκτροχημική μορφή σε  δικά τους μόρια. (Φωτοσύνθεση)

 

 Όμως  κατά την φωτοσύνθεση αυτή χρησιμοποίησαν το νερό για να αποσπάσουν το υδρογόνο του και να κατασκευάσουν τα σάχαρά τους στην συνέχεια. Το οξυγόνο ήταν το παραπροϊόν αυτής της αντίδρασης και το ελευθέρωναν στο περιβάλλον, ώστε κάποια στιγμή το ποσοστό του οξυγόνου στον πλανήτη  ανέβηκε πολύ.

Σημαντικά ήταν και τα αποτελέσματα αυτού του πολύ δραστικού στοιχείου.

  Οι έντονες οξειδωτικές δρατηριότητες επιρρεάζουν αρνητικά τα κύτταρα

1. Ποιο πρόβλημα είχαν οι  οργανισμοί στην αύξηση του  οξυγόνου σε αέρα και νερό στη Γη

ΠΩΣ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΖΟΥΝ ΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΊ ΤΗΝ ΜΕΓΑΛΗ  ΑΥΞΗΣΗ ΤΟΥ ΟΞΥΓΟΝΟΥ 

Οι αναερόβιοι οργανισμοί που δεν   είχαν μηχανισμούς άμυνας στις επιδράσεις του οξυγόνου - για  λόγους που προαναφέρθηκαν-,  είχαν μεγάλο πρόβλημα και το οξυγόνο ήταν τοξικό γι αυτούς

 

  • 1. Πως θα μπορούσαν να αμυνθούν οι οργανισμοί  στο αυξημένο οξυγόνο όχι μόνο στο περιβάλλον αλλά και  μέσα στον οργανισμό τους, όταν εισέρχεται;

Α.  ΔΕΣΜΕΥΣΗ ΤΟΥ ΟΞΥΓΟΝΟΥ ΑΠΟ ΕΙΔΙΚΕΣ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΜΕΤΑΦΟΡΆ ΤΟΥ ΜΕΣΑ ΣΤΟΝ ΟΡΑΝΙΣΜΟ ΩΣΤΕ ΝΑ ΜΗΝ ΒΛΑΠΤΕΤΑΙ ΑΠΟ ΤΟ ΕΛΕΥΘΕΡΟ ΟΞΥΓΟΝΟ

1. Οι οργανισμοί,  έλυσαν το πρόβλημα, γιατί το οξυγόνο στον οργανισμό τους κυκλοφορούσε δσμευμένο σε πρωτεϊνες- μεταφορείς και όχι ελεύθερο που θα ήταν επικίνδυνο για την οξείδωση βιομορίων. (αιμοσφαιρίνη, αιμοκυανίνη, αιμερυθρίνη)

 

Στο επόμενο στάδιο επικράτησης αερόβιων με μηχανισμούς που ανέπτυξαν χρηιμοποίησαν το οξυγόνο σαν τελικό αποδέκτη πρωτονίων, που προέκυπταν από μεταβολικούς κύκλους  τροφικών μορίων. Η ενέργεια που απεκόμιζαν με την εισαγωγή οξυγόνου στους κύκλους αυτούς, ήταν πολλαπλάσια  απο τους άλλους χωρίς 

 

 οξυγόνο (αναερόβιους)

  • Στα σπονδυλωτά και κάποια ασπόνδυλα
  • Το οξυγόνο φτάνει στα κύτταρα δεσμευμένο στην μεταλλοπρωτεϊνη σιδήρου αιμοσφαιρίνη, στην μεμβράνη των ερυθρών αιμοσφαιρίων που διαθέτει 4 μονάδες αίμης και δεσμεύει 4 μόρια οξυγόνου, τα οποία  ελευθερώνεται στα κύτταρα. Αντί αυτών δεσμεύεται το CO2 που συνδέεται με το πρωτεϊνκό τμήμα σχηματίζοντας καρβαμινική ομάδα (R-NH-COO-) και επιστέφει για να το αποδώσει στους πνεύμονες
 
  • Σε ορισμένα ασπόνδυλα ζώα

Μεταλλοπρωτεϊνες με δυο άτομα χαλκού οι αιμοκυανίνες δεσμεύουν αντιστρέψιμα 1 μόριο οξυγόνου. Αιωρούνται στην αιμολέμφο των ασπονδύλων και αλλάζουν χρώμα με την οξυγόνωση εφόσον ο Cu +1 μετατρέπεται σε οξυγονωμένη μορφή  Cu+2

Σημείωση: Υπάρχουν οργανισμοί όπως ορισμένα μαλάκια που η αιμοσφαιρίνη  και η αιμοκυανίνη υπάρχουν ταυτόχρονα, η αιμοσφαιρίνη στα κύτταρα και στο πλάσμα ενώ η αιμοκυανίνη μόνο στο πλάσμα

  • σε θαλάσσια ασπόνδυλα (sipunculids και brachiopods)
 

H αιμερυθρίνη μεταλλοπρωτεϊνη σιδήρου που δεν διαθέτει ομάδα της αίμης . Με 2 άτομα σιδήρου, δεσμεύει το οξυγόνο με γέφυρα και τα ιόντα σιδήρου γίνονται τρισθενή. 

 

 

 

2. Πως έλυσαν οι οργανισμοί το θέμα της μεταφοράς  των ηλεκτρονιων και πρωτονίων σε οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις στα κύτταρα

Β. 1. ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΌΝΙΩΝ ΚΑΙ ΤΑ ΚΑΤΙΌΝΤΩΝ ΥΔΡΟΓΌΝΟΥ  ΠΟΥ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΙ ΣΕ ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΕ  ΜΕ ΤΗΝ ΒΟΗΘΕΙΑ ΕΙΔΙΚΩΝ ΟΥΣΙΩΝ -ΤΩΝ ΣΥΝΕΝΖΥΜΩΝ. 

Β.2. ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΟΞΥΓΟΝΟΥ ΣΑΝ ΤΕΛΙΚΟΥ ΑΠΟΔΕΚΤΗ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ ΑΥΤΩΝ  (ΟΤΑΝ ΕΙΝΑΙ ΠΛΕΟΝ ΥΠΟΒΑΘΜΙΣΜΕΝΑ) 

Μεταφέρω από Βικιπαίδεια

.....Στην συνέχεια έγινε γνωστό για τα ηλεκτρόνια, ότι δεν πρόκειται για μια απλή τοποθέτηση κάποιων φορτισμένων σωματιδίων κοντά στον  πυρήνα, αλλά για περιστρεφόμενα σωματίδια που περιστρέφονται με πολύ μεγάλες  ταχύτητες, τόσο που δεν είναι σαφής ο διαχωρισμός της υλικής από την κυματοειδή τους φύση.  Οι δυνάμεις που αναπτύσσονται, είναι πολύ πολυπλοκότερες από αυτές του στατικού ηλεκτρισμού,  , είναι δυνάμεις ηλεκτρομαγνητικές και ανάλογη είναι και η διαμόρφωση  των πεδίων στον χώρο, λόγω της κίνησής τους ....

για τους λόγους αυτούς...

  • ΠΡΟΣΟΧΗ:   ΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ ΑΥΤΑ, ΔΕΝ ΜΕΤΑΦΕΡΟΝΤΑΙ ΑΠ' ΕΥΘΕΙΑΣ ΣΤΟ ΟΞΥΓΟΝΟ, ΑΛΛΑ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ  ΕΙΔΙΚΑ ΜΟΡΙΑ - ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΑ ΣΥΝΕΝΖΥΜΑ- ΠΟΥ ΑΚΟΛΟΥΘΟΥΝ ΤΑ ΕΝΖΥΜΑ ΚΑΙ  ΑΝΑΛΑΜΒΑΝΟΥΝ ΤΗΝ ΕΝΔΙΑΜΕΣΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ ΚΑΙ ΠΡΩΤΟΝΙΩΝ ΠΟΥ ΑΠΟΣΠΩΝΤΑΙ ΚΑΤΑ ΤΟΝ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟ  

Η σημασία των Βιομορίων στην λειτουργία του Οργανισμού. Μέρος Τρίτο. Συνένζυμα και μέταλλα είναι συμπαράγοντες στην δράση ενζυμικών συστημάτων. Πολλά συνένζυμα είναι παράγωγα βιταμινών

 

Συνένζυμα οξειδοαναγωγασών είναι:

  • το νικοτιναμιδο-αδενινο δινουκλεοτίδιο NAD+: NAD+ -> NADH,  (βιταμίνη νιασίνη B3) Κυρίως καταβολισμός  παραγωγή ΑΤΡ. Αναπνευστική αλυσίδαΔεν συνδέεται με ένζυμο. Μεταφέρει 2 ηλεκτρόνια

Σε όλους τους οργανισμούς

  • το νικοτιναμιδο-αδενινοφωσφο δινουκλεοτίδιο NADP+: NADP+ -> NADPH,  (βιταμίνη νιασίνη B3) Βιοσύνθεση. Φωτοσύνθεση. Δεν συνδέεται με ένζυμο. Μεταφέρει 2 ηλεκτρόνια 
  • Σε όλους τους οργανισμούς
  • το φλαβινο-μονονουκλεοτίδιο FMN:  FMN -> FMNΗ2 (βιταμίνη ριβοφλαβίνη Β2) . Σύνδεση με ένζυμο  Μεταφέρει 2 ηλεκτρόνια
  • το φλαβινο-αδένινο-δινουκλεοτίδιο FAD:  FAD->FADH,   FAD-> FADH2 (βιταμίνη ριβοφλαβίνη Β2)  Αναπνευστική αλυσίδα. Ισχυρά συνδεεται με ένζυμο. Μεταφέρει 2 ηλεκτρόνια 
  • Σε όλους τους οργανισμούς
  • τα κυτοχρώματα Είναι ένζυμα που περιέχουν σύμπλεγμα του συστήματος πορφυρίνης, που είναι συγγενικό με την αίμη της αιμοσφαιρίνης. Είναι συχνά συνδεδεμένα με φλαβινοπρωτεϊνες. Μεταφέρουν ηλεκτρόνια μέσω του σιδήρου της Fe+2 -> Fe+3 Τα συναντάμε στην αναπνευστική αλυσίδα Σε όλους τους οργανισμούς που διαθέτουν μιτοχονδριακές αναπνευστικές αλυσίδες, ζώα, φυτά, ευκαρυωτικούς μικροοργανισμούς. Είναι αμετάβλητο εδώ και 1,5 δισεκατομύρια χρόνια. 
  • το συνένζυμο Q10 ή ουβικινόνη Μεταφέρει ηλεκτρόνια στην αναπνευστική αλυσίδα, σε ζώα και βακτήρια
  • το συνένζυμο Q ή πλαστοκινόνη  Μεταφέρει ηλεκτρόνια στην αναπνευστική αλυσίδα, σε φυτά
  • οι σιδηρο-θείο πρωτεϊνες : Αδρενοξίνη  στην αναπνευστική αλυσίδα όσων οργανισμών διαθέτουν, σε φωτοσύνθεση, δέμευση αζώτου σε βακτήρια
  • βιταμίνη Β3 (νιασίνη)

το Αδενοσινο-τριφωσφορικό οξύ ATP

  •  
  • το νικοτιναμιδο-αδενινο φωσφορικό δινουκλεοτίδιο NADΡ -> NADΡH, (B2) . Μεταφέρει 2 ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας
  •  
  • 3. Πως οι οργανισμοί αντιμετώπισαν το προβλημα των οξειδώσεων οργανικών μορίων που συμβαίνει με την παρουσία του οξυγόνου και την παραγωγή δραστικών ελεύθερων ριζών οξυγόνου

ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΠΙΛΥΣΗ ΑΥΤΟΥ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΗΘΗΚΑΝ ΕΝΖΥΜΑ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΤΩΝ ΚΥΤΤΑΡΙΚΩΝ ΜΟΡΙΩΝ ΑΠΟ ΤΙΣ ΕΛΕΥΘΕΡΕΣ ΡΙΖΕΣ ΟΞΥΓΟΝΟΥ ΟΠΩΣ ΔΕΣΜΟΥΤΑΣΗ, ΚΑΤΑΛΑΣΗ, ΒΙΤΑΜΙΝΗ Ε κ.α.

Οι  ελεύθερες ρίζες είναι μόρια με ένα ασύζευκτο, υψηλά ενεργό, ηλεκτρόνιο.  

Οταν  προέρχονται από το οξυγόνο  λόγω των οξειδώσεων 

έχουμε τις ελεύθερες ρίζες οξυγόνου που συνηθίζεται η συντομογραφία (ROS  - Reactive Oxydgen Species) 

Αυτές, μπορεί να προέρχονται κατ' αρχήν από τον ιονισμό του νερού του οργανισμού

όπως η ρίζα υδροξυλίου (ΟΗ •)  το υπεροξείδιο του υδρογόνου(Η 2 Ο 2),  η ρίζα υπεροξειδίου(• -  2)  το οξυγόνο (O 2)

αλλά και από άλλους  ενδοκυτταρικούς μηχανισμούς,που  συμβαίνουν στα μιτοχόνδρια, τα λυσοσώματα, τις κυτταρικές μεμβράνες, το κυτταρόπλασμα και τον πυρήνα με τη δημιουργία

. Αυτές οι ελέυθερες ρίζες οξυγόνου ,   οφείλονταν αφ ενός σε περιβαλλοντικούς παράγοντες (ρύποι, αντινοβολίες ασθένειες κ.α και  στη συνέχεια ...κάπνισμα, φάρμακα κ.α.) και αφ' ετέρου από οξειδώσεις τροφικών κι άλλων μορίων στον οργανισμό.

από το

Η σημασία των Βιομορίων στην λειτουργία του Ανθρώπινου Οργανισμού. Μέρος Τέταρτο: Ενδογενείς και προσλαμβανώμενες αντιοξειδωτικές ουσίες, που προλαβαίνουν και σταματούν την καταστροφική δράση ελεύθερων ριζών στον οργανισμό.

 Aντιοξειδωτικές ουσίες που παράγουν οι οργανισμοί  ενζυματικής φύσης αλλά  και άλλες μη ενζυματικής φύσης .

 που ασκούν αντιοξειδωτική δράση  

Ένζυμα είναι: 

  •  
  • Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Τμήμα Χημείας Καθηγητής Ιωάννης Ρούσσης ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  ΚΑΙ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ppt  κατέβασμα
  •  Δεσμουτάσες περιέχουν μέταλλα όπως σίδηρο, ψευδάργυρο, χαλκό, μαγγάνιο
  • Η υπεροξειδική δεσμουτάση (SOD )
  • Συναντώνται σε όλους τους αερόβιους οργανισμούς και μικροοργανισμούς 
  •  (εξωκυτταρικά ), μετατρέπει την υπεροξειδική ρίζα (Ο 2 -)  είτε σε μοριακό οξυγόνο ή σε υπεροξείδιο του υδρογόνου (που είναι επίσης ROS αλλά λιγότερο επιζήμια) και καταλύει την αντίδραση:   ∙Ο2- + 2Η+ → Η2Ο2
  • Οι καταλάσες και λοιπές υπεροξειδάσες περιέχουν πορφυρίνη
  • Συναντώνται σε όλους τους αερόβιους οργανισμούς και μικροοργανισμούς 
  • Στους ιστούς πολυκύτταρων, βρίσκονται καταλάσες σε λευκά αιμοσφαίρια, , το ήπαρ, τους πνεύμονες. Καταλύει με ταχύτητα την μετατροπή του υπεροξειδίου του υδρογόνου σε νερό και οξυγόνο.
  •  η υπεροξειδάση της γλουταθειόνης (GSHPx)  που συναντάται σε 8 μορφές στο κυτταρόπλασμα όλων σχεδόν των ιστών, στο πλάσμα, στο έντερο εξωκυτταρικά κ.α.
  • Το κυτόχρωμα C  στο κυτταρόπλασμα,
  • Συναντώνται σε  αερόβιους οργανισμούς και μικροοργανισμούς 
  •  Περιέχει την ομάδα -SH του αμινοξέος κυστεΐνη Κυρίως δρα σαν αντιοξειδωτικό για την μετατροπή του υπεροξείδιου του υδρογόνου  όπου  καταλύει την αντίδραση:   2GSH + Η2Ο2 → GSSG + 2Η2Ο.  
  • Ο μηχανισμός περιλαμβάνει την οξείδωση ενός σεληνοαιθέρα μιας  σεληνοκυστείνης του ενζύμου και την μετατροπή του σε σεληνικό οξύ. Από αυτό φαίνεται και η σύνδεση της υπεροξειδάσης της γλουταθειόνης με το στοιχείο σελήνιο

H GSHPx  ανακτάται με NADP

  •  η τρανφεράση S  της γλουταθειόνης  στο κυτταρόπλασμα , στα μικροσωμάτια και τα μιτοχόνδρια) 
  •  υπάρχει σε ζωϊκούς οργανισμούς, σε πολλούς φυτικούς  και σε ορισμένα βακτήρια
 

Μη ενζυμικά φυσικά αντιοξειδωτικά  είναι 

στις μεμβράνες :  α τοκοφερόλη, β καροτένιο, συνένζυμο Q, 

 

 α τοκοφερόλη  Η πιο ισχυρή αντιοξειδωτική από τις βιταμίνες  Ε. Δρα στις κυτταρικές μεμβράνες και καταστρέφει την περίσσεια των ελεύθερων ριζών.  Έτσι προλαμβάνονται ασθένειες του κυκλοφορικού, καρκίνοι και άλλες.

Για την σύνθεση της α τοκοφερόλης ο οργανισμός χρησιμοποιεί αρχικά τα αμινοξέα φαινυλαλανίνη και τυροσίνη κατά τον μεταβολισμό των οποίων παράγεται ομογεντισικό οξύ και στην συνέχεια  μέσω σύζευξης του πυροφωσφορικού (διφωσφορικού) εστέρα της φυτόλης παράγεται αυτή.

Αποτελεί αντιοξειδωτική ουσία φαινολικού χαρακτήρα που αδρανοποιούν τις οξυγονούχες ρίζες προσφέροντάς τους το υδρογόνο της ομάδας του φαινολικού υδροξυλίου (-ΟΗ). Όπως αναφέρθηκε  δρα έξω από τις μεμβράνες και προλαμβάνει την οξείδωση των φωσφολοπιδίων  των κυτταρικών μεμβρανών και την συγκόληση στην συνέχεια μεταξύ τους με αποτέλεσμα την ακαμψία και την γήρανση της κυτταρικής μεμβράνης. Με τον αντίστοιχο τρόπο δρα και στην  μεταφορικές λιποπρωτείνες όπως οι χοληστερόλες  αποτρέποντας την συγκόληση και τον σχηματισμό αθηρωματικής πλάκας στα αγγεία.

Μετέ από την αντιοξειδωτική της δράση η ριζα πλέον α τοκοφερόλη μπορεί να ανακτηθεί με άλλα αντιοξειδωτικά όπως η βιταμίνη C (από τροφή) ή η γλουταθειόνη (παράγει ο οργανισμός)

 

  • 4. Πως θα μπορούσαν οι οργανισμοί να χρησιμοποιήσουν   το οξυγόνο και να επωφεληθουν  από την άφθονη ενέργεια που ελευθερώνεται από τις οξειδώσεις των τροφών με την παρουσία του οξυγόνου ;
ΟΤΑΝ ΣΥΜΒΑΙΝΕΙ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ (ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ) ΑΠΟ ΤΟ ΕΝΑ ΣΩΜΑ ΣΕ ΚΑΠΟΙΟ ΑΛΛΟ ΜΕ ΧΑΜΗΛΟΤΕΡΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ, (ΔΕ), ΕΛΕΥΘΕΡΩΝΕΤΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ, ΠΟΥ ΟΦΕΙΛΕΤΑΙ ΣΤΑ ΜΕΤΑΚΙΝΟΥΜΕΝΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ. ΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ ΑΥΤΑ ΥΠΟΒΑΘΜΙΖΟΝΤΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ.
ΤΟ ΟΞΥΓΟΝΟ ΠΟΥ ΕΙΝΑΙ ΕΝΑ ΠΟΛΥ ΑΡΝΗΤΙΚΟ ΣΩΜΑ, ΑΝΑΠΤΥΣΣΕΙ ΕΥΚΟΛΑ ΑΥΤΗΝ ΤΗΝ ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΑΚΟΜΑ ΚΑΙ ΜΕ ΣΩΜΑΤΑ  ΠΟΥ ΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ ΤΟΥΣ ΕΧΟΥΝ ΗΔΗ ΥΠΟΒΑΘΜΙΣΤΕΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ, ΑΠΟ ΑΛΛΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΕΣ (ΟΠΩΣ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΗ ΑΛΥΣΙΔΑ)
ΕΤΣΙ ΕΞΑΓΕΤΑΙ ΑΚΟΜΑ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΟΤΑΝ ΤΕΛΙΚΟΣ ΑΠΟΔΕΚΤΗΣ ΕΙΝΑΙ ΤΟ ΟΞΥΓΟΝΟ
 
Στις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις του οργανισμού, συμβαίνει μετακίνηση ηλεκτρονίων μεταξύ ατόμων ή μορίων. Για να συμβεί αυτό, πρέπει να υπάρξει διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού Ε σε δύο περιοχές και ταυτόχρονα, συνδέεται με την απορρόφηση ή απελευθέρωση ελεύθερης ενέργειας ΔG

Σε αερόβιες συνθήκες το οξυγόνο είναι  το συνηθέστερο σώμα στο οποίο μεταφέρονται τα ηλεκτρόνια αυτά πολύ πιο εύκολα γιατί διαθέτι ένα πολύ χαμηλό (αρνητικό) ηλεκτρικό δυναμικό ώστε εύκολα αναπτύσσεται 

Σε αναερόβιες σώματα  που μπορούν να δεχθούν ηλεκτρόνια είναι τα νιτρικά ιόντα ΝΟ3-, τα θειικά ιόντα SO4-- , και το διοξείδιο του άνθρακα CO2--. τα οποία ονομάζονται οξειδωτικά σώματα

 
 
 
σαν παραδείγματα αναφέρονται η  αναερόβιας αναπνοής και η  αερόβιας αναπνοής
 
1ο στάδιο η γλυκόλυση είναι κοινό για όλους τους οργανισμούς και   δεν απαιτείται οξυγόνο. Στην γλυκόλυση από ένα μόριο γλυκόζης παράγονται δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος  
 C6H6O12  + 2NAD+   + 2ADP  + 2Pi   --> 2CH3COCOOH + 2NADH  + 2ATP  +2H2O
 
Η αντιδράσεις σταματούν εδώ γιατί το ΝΑD+ είναι περιορισμένο και η απουσία οξυγόνου δεν μπορεί να το επανοξειδώσει στα μιτοχόνδρια και να το αναγεννήσει
 
Έτσι η αναερόβια αναπνοή ακολουθεί δύο δρόμους 
  • Η αλκοολική ζύμωση με διάσπαση του πυροσταφυλικού και η παραγωγή αιθανόλης   στους φυτικούς και σε πολλούς μικροοργανισμούς
με ταυτόχρονη οξείδωση του NADH   -> NAD+   
 
  • Η γαλακτική ζύμωση με μετατροπή του πυροσταφυλικού σε γαλακτικό οξύ στους ζωϊκούς οργανισμούς σε ένδεια οξυγόνου που αφαιρεί επίσης υδρογόνα  από   NADH
Στην αερόβια αναπνοή οι οξειδώσεις και η περαιτέρω εξαγωγή ενέργειας συνεχίζονται με τον κύκλο του Κιτρικού Οξέος (Krebs Cycle) και την οξειδωτική φωσφορυλίωση στην συνέχεια,  για την επανοξείδωση των συνενζύμων και παραγωγή ΑΤΡ 
 
Δήμητρα Σπανού
 
 

ΠΗΓΕΣ

The Whole History of the Earth and Life 【Finished Edition】 - YouTube

ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Peter Karlson 1984

Αναεροβική αναπνοή - Βικιπαίδεια (wikipedia.org)

Ενζυμολογία 1.pdf - ΕΝΖΥΜΟΛΟΓΙΑ

https://slideplayer.gr/slide/11571075/ 

https://users.sch.gr/marbagana/eKef05/page05_3.html

https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%91%CE%B9%CE%BC%CE%BF%CF%83%CF%86%CE%B1%CE%B9%CF%81%CE%AF%CE%BD%CE%B7

https://el.strephonsays.com/what-is-the-function-of-hemoglobin-in-the-human-body

https://nanbaby.ru/el/u-kogo-iz-zhivotnyh-krov-golubogo-cveta-u-kakih-zhivotnyh-krov-golubaya/

https://en.wikipedia.org/wiki/Hemerythrin

https://195.134.76.37/old_site_10-7-2016/courses/Undergraduate/Biochem/Demopoulos/Biochemistry_I%CE%99/bioch_synenzyma.pdf

Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Τμήμα Χημείας Καθηγητής Ιωάννης Ρούσσης ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΚΑΙ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΒΙΟΔΡΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ppt κατέβασμα (slideplayer.gr)

ακατέργαστο

συμπεριλαμβανομένης της συνένωσης RNA στο γονίδιο .Τα αναερόβια βακτήρια διαφέρουν από τα αερόβια βακτήρια στις ανάγκες τους σε οξυγόνο. Το οξυγόνο είναι τοξικό για τα αναερόβια, γεγονός που μπορεί να εξηγηθεί από την απουσία ενζύμων στα αναερόβια ένζυμα καταλάσης, υπεροξειδικής δισμουτάσης και υπεροξειδάσης. Η διάγνωση απαιτεί κλινική υποψία και σωστή μικροβιολογική ταυτοποίηση. Αυτή η δραστηριότητα εξετάζει πότε πρέπει να είναι αυτή η συνθήκη

Με βάση τις ανάγκες σε οξυγόνο, τα βακτήρια μπορούν να χωριστούν στις ακόλουθες ομάδες:
Τα υποχρεωτικά αερόβια απαιτούν οξυγόνο ως τερματικός δέκτης ηλεκτρονίων και δεν έχουν καμία άλλη πηγή ενέργειας, όπως η ζύμωση.
Τα υποχρεωτικά αναερόβια λαμβάνουν ενέργεια μέσω της ζύμωσης και χρησιμοποιούν οργανικές ενώσεις ως τερματικό δέκτη ηλεκτρονίων.
Τα προαιρετικά αναερόβια μπορούν να αναπτυχθούν παρουσία ή απουσία οξυγόνου.
Τα υποχρεωτικά αναερόβια μπορούν περαιτέρω να υποδιαιρεθούν σε 2 τύπους με βάση ένα ποσοστό οξυγόνου που μπορεί να αποδειχθεί τοξικό. Τα αυστηρά υποχρεωτικά αναερόβια δεν θα επιβιώσουν εάν υπάρχει περισσότερο από το μισό τοις εκατό οξυγόνο στο περιβάλλον, ενώ τα μέτρια υποχρεωτικά αναερόβια μπορούν ακόμα να αναπτυχθούν σε περιβάλλον οξυγόνου 2 έως 8%.

Anaerobic Infections

Noor A, Khetarpal S.

Publication Details

 

https://repository.kallipos.gr > ...PDF Κεφάλαιο 24 Μεταβολισμός και Παραγωγή Ενέργειας

The brominated pyrrolo[2,3-b]indole deformylflustrabromine was isolated as a new natural product from the bryozoan Flustra foliacea, collected in the North Sea. Deformylflustrabromine appears to be the missing link in the biosynthetic sequence from flustrabromine to flustraminol A. Flustramines A, D, and dihydroflustramine C were determined as othe...

Η βρωμιωμένη πυρρολο[2,3-b]ινδόλη αποφορμυλοφλουστραβρωμίνη απομονώθηκε ως νέο φυσικό προϊόν από το βρυόζωο Flustra foliacea, που συλλέχθηκε στη Βόρεια Θάλασσα. Η δεφορμυλφλουστραβρωμίνη φαίνεται να είναι ο κρίκος που λείπει στη βιοσυνθετική αλληλουχία από τη φλουστραβρωμίνη στη φλουστραμινόλη Α. Οι φλουστραμίνες Α, D και διυδροφλουστραμίνη C προσδιορίστηκαν ως άλλες...

https://www.researchgate.net/scientific-contributions/Nicola-Lysek-27507883

Marine alkaloids. 4. A formamide, flustrabromine, from the marine bryozoan Flustra foliacea  [1981]

https://www.researchgate.net/scientific-contributions/Nicola-Lysek-27507883
... Το H. heliophila αποτέλεσε στόχο για την ανακάλυψη νέων θαλάσσιων φυσικών προϊόντων και έχει αποδειχθεί ότι παράγει δευτερογενείς μεταβολίτες (Sennet et al. 1990; Granato et al. 2000). Για παράδειγμα, το H. heliophila έχει βρεθεί ότι περιέχει το ισχυρό αντιοξειδωτικό, L-5-υδροξυτρυπτοφάνη, το οποίο μπορεί να μειώσει την απόπτωση στα ανθρώπινα κύτταρα μετά από έκθεση σε φως UV βραχέων κυμάτων (Lysek et al. 2003). Το H. heliophila ήταν επίσης το επίκεντρο μελετών κατά της ρύπανσης και καταγράφηκαν ακατέργαστα εκχυλίσματα από ιστό σπόγγων για την προστασία του σφουγγαριού από τη θήραση από αχινούς, καβούρια ερημιτών και ψάρια (Henrikson & Pawlik 1995; Ribeiro et al., 2010). ...
 
... [29][30] A structural survey of alkaloids (1) reveals a central cis-fused pyrroloindoline core with a quaternary center at C-3a apparently because of the higher level of ring strain in the trans-stereoisomer. The absolute configuration assigned to the naturally occurring ( )debromoflustramine B (1f), ( )-flustramines A (1j) and B (1g). [31][32][33][34][35] ...