🗊Презентация Свободно-радикаль. №2 лекция

Лекция №2. Классификация и общая характеристика механизмов образования свободных радикалов и активных форм кислорода. Взаимосвязь ферментативных и неферментативных механизмов их образования.

Рисунок 1. Радикалы в организме человека

Активные формы кислорода. Супероксидный анион-радикал (О2 –). Одноэлектронное восстановление кислорода, которое происходит в результате взаимодействия О2 и d-металлов (Fe3+, Fe2+, Cu2+, V2+, Mn2+, Co2+) приводит к образованию О2 – или его протонированной формы – гидропероксидного радикала (HO2 •). О2 – более реакционноспособное соединение, чем О2. О2 – является слабым окислителем и может выступать в качестве донора электронов, восстанавливая ряд соединений. Перекись водорода (Н2 О2 ). Присоединение двух электронов к молекуле кислорода или одного электрона к аниону О2 –сопровождается образованием двухзарядного аниона О2 2–. В свободном состоянии такой анион не существует, так как энергия связывания атомов кислорода становится отрицательной. Присоединяя протоны, он переходит в НО2 или Н2 О2, при физиологических значениях рН преобладает Н2 О2 . Н2 О2 относят к окислителям слабой силы. Синглетный кислород (О2 '). Изменение спина одного из электронов, находящегося на π*-орбитали в молекуле кислорода, приводит к образованию возбужденного синглетного состояния (1∆g), О2 ‘ Гидроксильный радикал (•ОН). Считается, что •ОН обладает наибольшим повреждающим действием по отношению к биологическим объектам, он может разрывать любую С-Н или С-С связь. Образование •ОН-радикала показано в реакциях окисления арахидоновой кислоты, при микросомальном окислении, в реакциях с флавиновыми ферментами и убихиноном. О2 – + Н2 О2 → О2 + •ОН + ОН. основным источником •ОН в большинстве биологических систем служит реакция Фентона с участием металлов переменной валентности, главным образом Fe2+, по схеме : Fe2+ + Н2 О2 → Fe3+ + •ОН + ОН –    

Рисунок 2. Токсическое действие продуктов ПОЛ на клетку.  

Таблица 1. Первичные радикалы, образующиеся в нашем организме

Таблица 2. Вторичные радикалы

ПОЛ Радикалы •ОН, реагируя с ПНЖК (RH), инициируют цепную реакцию окисления липидов. На первой стадии происходит образование свободного радикала (СР) липида (R•): 1. RH + •ОН → H2 О + R• (инициирование цепи) R• вступает в реакцию с растворенным в среде молекулярным кислородом, при этом образуется новый СР – радикал липоперекиси (ROO•): 2. R• + О2 → RОО• RОО• атакует одну из соседних молекул ФЛ с образованием гидроперекиси липида ROOH и нового радикала R•:

АНТИОКСИДАНТНАЯ СИСТЕМА. ФЕРМЕНТАТИВНАЯ a) КАТАЛАЗА - геминовый фермент, содержащий Fe3+, катализирует реакцию разрушения перекиси водорода. При этом образуется вода и молекулярный кислород. 2Н2О2 ------> H2O + O2 Каталазы много в эритроцитах - там она защищает гем гемоглобина от окисления. б) СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗА (СОД) катализирует реакцию обезвреживания двух молекул супероксиданиона, превращая одну из них в молекулярный кислород, а другую - в перекись водорода (менее сильный окислитель, чем супероксиданион). О2. + О2.+ 2Н+ ------> H2O2 + O2 СОД работает в паре с каталазой и содержится во всех тканях. в) ПЕРОКСИДАЗА. Пероксидаза - геминовый фермент, восстанавливает перекись водорода до воды, но при этом обязательно идет окисление другого вещества, которое является восстановителем. В организме человека таким веществом является  ГЛУТАТИОН - трипептид: гамма-глутамил-цистеил-глицин. Поэтому пероксидазу человеческого организма называют ГЛУТАТИОНПЕРОКСИДАЗА. SH-группа цистеина, входящего в состав глутатиона, может отдавать всего 1 атом водорода, а для пероксидазной реакции необходимы 2 атома. Поэтому молекулы глутатиона работают парами. Реакция, катализируемая глутатионпероксидазой: 2Н2О2 + 2Г-SH ------> H2O + Г-S-S-Г Регенерация глутатиона идёт с участием НАДФН2, катализирует ее фермент глутатионредуктаза. Г-S-S-Г + НАДФН2 ---------> 2Г-SH + НАДФ Глутатион постоянно поддерживается в восстановленном состоянии в эритроцитах, где он служит для защиты гема гемоглобина от окисления.  КСАНТИНОКСИДАЗА — фермент, катализирующий окисление ксантина, гипоксантина и альдегидов с поглощением кислорода и образованием соответственно мочевой кислоты, ксантина или карбоновых кислот и супероксидных радикалов O22-. К. является важным ферментом обмена пуринов, катализирующим реакцию, завершающую образование мочевой к-ты в организме животных и человека В катализируемых К. реакциях образуются супероксидные радикалы, используемые в процессах перекисного окисления ненасыщенных жирных к-т и в дезинтоксикации чужеродных соединений в норме и при патол, состояниях.

II. Неферментные антиоксиданты: 1. Компоненты:токоферолы, убихиноны, нафтохиноны, флавоноиды, стероидные гормоны, биогенные амины. Назначение:инактивация свободных радикалов жирных кислот. Нарушения:гиповитаминоз Е, нарушение регенерации «истинных» антиоксидантов. 2. Вспомогательные антиоксиданты. Компоненты:аскорбиновая кислота, серосодержащие соединения — глутатион, цистин, цистеин. Назначение:регенерация «истинных» антиоксидантов. Нарушения:гиповитаминоз С, нарушения пентозного цикла, дефицит серосодержащих соединений.