Коэнзим Q10 в косметике против старения

(продолжение)


     Считается, что митохондрии когда-то были самостоятельными микроорганизмами. В незапамятные времена они поселились в эукариотических клетках и превратились в органеллы. Так это было или иначе, но, во всяком случае, митохондрии достаточно автономны. Они имеют свою ДНК и РНК, осуществляют собственный биосинтез. В некоторых клетках митохондрии двигаются и постоянно меняют форму.


     Размножаются митохондрии делением. В клетках, где протекает активный метаболизм (например, мышечные клетки), митохондрии могут иметь вид длинных разветвленных образований. В других клетках это — одиночные органеллы овальной формы. Митохондрия имеет две мембраны — наружную и внутреннюю. Наружная мембрана состоит из фосфолипидов (85%) и белков (15%). Внутренняя мембрана состоит из белков (70%) и фосфолипидов (20%). Она образует выросты, или кристы, которые увеличивают ее поверхность.


     В митохондрии протекают сложные процессы биологического окисления, в результате которых энергия химических связей белков жиров и углеводов используется для синтеза АТФ — универсального аккумулятора энергии в живых клетках - это соединение, при гидролизе которого высвобождается большое количество энергии. Эта энергия расходуется на биосинтез белков, активный транспорт молекул, процессы деления и передвижения клеток. Собственно говоря, почти все процессы, происходящие в клетке, нуждаются в энергии АТФ. Образование АТФ (аденозинтрифосфата) из АДФ (аденозиндифосфата) называется фосфорилированием. В процессе фосфорилирования к молекуле АДФ присоединяется остаток фосфорной кислоты. Для того чтобы эта реакция осуществилась, необходима энергия, которая образуется при окислении биологических молекул (прежде всего углеводов) кислородом воздуха.


     В том, что окисление органических веществ дает много энергии, легко убедиться, постояв у горящего костра. Горение дров, в результате которого образуется столько тепла, является не чем иным, как быстрым окислением целлюлозы кислородом воздуха. Однако в клетке ничего горит, несмотря на то, что там тоже протекает окисление. Здесь электрон переносится по цепи переносчиков, постепенно растрачивая свою энергию. Поэтому в организме процесс окисления протекает при низких температурах, а тепловая энергия высвобождается маленькими порциями. Однако и эту энергию клетка получает не в виде тепла, а в виде АТФ. Это происходит потому, что в митохондриях процессы дыхания и фосфорилирования сопрягаются, и энергия, выделившаяся в процессе биологического окисления, сразу расходуется на синтез АТФ.


     Так же, как жизнь нашей Земли зависит от Солнца, которое снабжает ее энергией, жизнь любой клетки организма полностью зависит от митохондрии. Неудивительно, что многие ученые считают, что энергетический кризис, который возникает при повреждении митохондрий, может быть главной причиной старения клетки и организма в целом. В общих чертах митохондриальная теория старения заключается в следующем.
     Биологическое окисление — перенос электронов с биологических субстратов на молекулярный кислород осуществляется при участии ряда переносчиков электронов, локализованных в митохондриальной мембране. Одновременно происходит перенос протонов через митохондриальную мембрану.
      Система, обеспечивающая перенос электронов, называется дыхательной цепью. Она состоит из нескольких больших ферментных комплексов, встроенных в митохондриальную мембрану. Электрон, который передается от переносчика к переносчику, постепенно теряет свою энергию и в конце своего пути соединяется с кислородом (как легко видеть, для того чтобы соединение электронов и кислорода давало воду, на одну молекулу кислорода нужно 4 электрона). Большие ферментные комплексы являются трансмембранными белками, то есть они встроены во внутреннюю мембрану митохондрий. Для того чтобы произошла передача электрона, необходимы более мелкие и подвижные молекулы, которые плавали бы между большими белками, словно катера между кораблями. Такими подвижными переносчиками являются коэнзим Q и цитохром.


     При сбоях в работе дыхательной цепи вместо воды может образовываться супепероксиданионрадикал. В этом случае к молекуле кислорода присоединяется один электрон. Супепероксиданионрадикал - это свободный радикал кислорода, который может участвовать в реакциях перекисного окисления. Если супепероксиданионрадикалов образуется слишком много, то они могут инициировать перекисное окисление липидов в биологических мембранах. Первой мишенью перекисного окисления становится мембрана митохондрии, затем лавина свободных радикалов может захватить всю клетку. Конечно, супероксиданионрадикал может образовываться не только в митохондриях, однако многие ученые считают, что именно в митохондриях он наиболее опасен. Давайте разберемся, почему.


     Мишенью для свободных радикалов может быть любая биологическая молекула, в том числе ДНК. При реакции свободного радикала с ДНК происходит как бы слипание отдельных участков молекулы ДНК — образование димеров азотистых оснований. От подобных неприятностей клеточная ДНК защищена гистоновыми белками, которые прикрывают ее уязвимые участки. В митохондриальной ДНК таких белков нет, а значит, она очень чувствительна к действию повреждающих факторов. А так как митохондриальная ДНК кодирует почти все белки дыхательной цепи, то повреждение митохондриальной ДНК равносильно повреждению дыхательной цепи. В клетке есть система защиты против перекисного окисления. Это антиоксидантная система, которая регулирует уровень свободных радикалов кислорода и обрывает цепи реакций перекисного окисления. А есть ли такая система в митохондрии? Размышляя над этой проблемой, ученые пришли к выводу, что коэнзим Q, который плавает между белками дыхательной цепи и переносит электроны от одного фермента к другому, может быть еще и антиоксидантом. Так начались исследования, посвященные антиоксидантной роли коэнзима Q. В процессе исследований выяснилось, что альфа-токоферол, находящийся во всех биологических мембранах, в том числе и в митохондиральной мембране, и коэнзим Q образуют уникальный антиоксидантный aнсамбль, который защищает энергетическую станцию клетки от повреждения.


Продолжение следует...


Анна Марголина


Автор выражает благодарность за консультацию и помощь в подготовке материала профессору, д.х.н. Наталье Григорьевне Храповой, Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля.


Благодарим за предоставленный материал научный альманах "Косметика и медицина"

Отзывы : 0

    Оставить отзыв

    Отменить