Что такое свободные радикалы Основные

• Что такое свободные радикалы • Основные активные формы кислорода, образующиеся в живых клетках • Мишени активных форм кислорода • Антиоксиданты • Значение свободнорадикальных процессов

Схема строения атома и молекулы кислорода 2 P 2 S

Типы свободных радикалов

ПЕРВИЧНЫЕ РАДИКАЛЫ: СУПЕРОКСИД (диоксид) Структура: Ферментная система образования радикала: Функция: Антимикробная защита Ф+

ПРЕВРАЩЕНИЯ СУПЕРОКСИДА Супероксиддисмутаза

ПЕРВИЧНЫЕ РАДИКАЛЫ: МОНОКСИД АЗОТА Структура: Ферментная система образования радикала: NO-синтаза Аргинин + О 2 + НАДФ Функция: цитруллин + Н 2 О 2 + НАДФ+ + Антимикробная защита Сигнальная молекула Нейромодулятор (образование фактора расслабления сосудов)

ПРЕВРАЩЕНИЯ МОНОКСИДА АЗОТА Образование пероксинитрита:

O РАДИКАЛ КОЭНЗИМА Q CH 3 H 3 CO Структура: H H 3 CO O Co. Q 10 CH 3 10

Ферментная система образования радикала: Функция: компонент цепи переноса электронов; при нарушениях работы дыхательной цепи – источник свободных радикалов кислорода

ВТОРИЧНЫЕ РАДИКАЛЫ Вторичные радикалы

Образование гидроксильного радикала Реакция Фентона: Ионизирующее излучение Н 2 О + Н + + е-

ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ

Прооксиданты в пище Перекись водорода Перекиси липидов Сульфиты Нитриты

МИШЕНИ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ

МИШЕНИ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА 1. Перекисное окисление липидов 1. Инициирование 2. Продолжение 3. Разветвление 4. Обрыв

Перекисное окисление линолевой кислоты

Возможные пути разрушения перекиси липидов

2. Окислительная деструкция белков: окисление белкового скелета (фрагментация); окислительные модификации аминокислот – циклических, серусодержащих; образование ковалентных сшивок.

3. Окислительное повреждение нуклеиновых кислот: повреждение азотистых оснований; дезоксирибозы; образование попреречных сшивок тимин 4. Окислительная деструкция углеводов

Антиоксиданты – ловушки свободных радикалов антиоксидант Антиоксидант замещает отсутствующий электрон свободного радикала с образованием мало активного радикала: происходит обрыв цепи замещающий электрон неспаренный электрон Свободный радикал ароматические амины, фенолы, нафтолы

Антиоксиданты Синтетические: бутилгидрокситолуол бутилгидроксианизол Природные: витамин С витамин Е витамин А глутатион антоцианы

Витамин Е - антиоксидант

Антиоксидантная защита клетки

Метаболизм:

Метаболон — надмолекулярный комплекс ферментов, катализирующих последовательные стадии метаболического пути, и структурных элементов клетки. В состав метаболона включается не только комплекс ферментов, выполняющих определённую метаболическую функцию, но и опорный участок клеточной структуры (участок мембраны, цитоскелет и т. п. ), с которым комплекс ассоциирован.

Белки Катаболизм: Аминокислоты Углеводы Липиды Моносахара Жирные к-ты, глицерол Гликолиз пируват ЦИКЛ ТРИКАРБ. КИСЛОТ ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ

Основные этапы метаболизма углеводов • Расщепление в пищеварительном тракте поступающих с пищей полисахаридов и дисахаридов до моносахаридов. Всасывание моносахаридов из кишечника в кровь. • Синтез и распад гликогена в тканях (в печени, мышцах). • Взаимопревращение гексоз. • Гликолиз – распад глюкозы, завершающий образованием лактата в отсутствие кислорода (анаэробный гликолиз) или образованием пирувата в присутствии кислорода (аэробный гликолиз) • Аэробный путь прямого окисления глюкозы (пентозофосфатный путь или пентозный цикл). • 6. Цикл трикарбоновых кислот - окисление продукта гликолиза (пирувата) до СО 2 и Н 2 О). • 7. Глюконеогенез - или образование углеводов из неуглеводных предшественников (пировиноградная и молочная кислоты, глицерин, аминокислоты и ряд других соединений).

Возможные пути превращения глюкозы Гликоген, сахароза запасание ГЛЮКОЗА окисление через ПФП Рибозо-5 -фосфат окисление через гликолиз Пируват

Схема окисления глюкозы (гликолиз) ГЛЮКОЗА гликолиз Гипоксия или анаэробные условия 2 этанол + 2 СО 2 Дрожжи 2 пируват аэробные условия СО 2 2 ацетил-Ко. А ЦТК 4 СО 2 + 4 Н 2 О Животные, растения, аэробные микроорганизмы анаэробные условия 2 лактат Сильно сокращающиеся мышцы, эритроциты, микроорганизмы

Суммарное уравнение гликолиза Глюкоза + 2 АТФ + 2 НАД+ + 4 АДФ + 2 Фн 2 пируват + 2 АДФ + 2 НАД • Н + 2 Н+ + 4 АТФ + 2 Н 2 О Глюкоза + 2 НАД+ + 2 АДФ + 2 Фн 2 пируват + 2 НАД • Н + 2 Н+ + 2 АТФ + 2 Н 2 О

Глюконеогенез Гликоген Глюкоза 4 Глюкозо-6 -фосфат Глюкозо-1 -фосфат Фруктозо-6 -фосфат 3 Фруктозо-1, 6 -бифосфат Триозо--6 -фосфат Фосфоенолпируват Лактат Пируват α-глицерофосфат глицерол 2 оксалоацетат 1 аминокислоты

Пентозофосфатный путь

Стадия 1: образование ацетил-Ко. А Амино- Жирные кислоты Глюкоза Гликолиз Пируватдегидрогеназный комплекс Ацетил-Ко. А

Стадия 2: цикл трикарбоновых кислот – окисление ацетил-Ко. А до СО 2 и Н 2 О Ацетил-Ко. А Цикл трикарбоновых кислот NADH, FADH 2 (восстановленные переносчики e-)

Образование ацетил-Ко. А

Пируватдегидрогеназный комплекс E. coli Пируватдегидрогеназа (E 1) Дигидролипоилтрансацетилаза (E 2) Дигидролипоилдегидрогеназа (E 3)

Этапы образования ацетил-Ко. А

Суммарный выход АТФ в ходе гликолиза, ЦТК и ОФ

Ацетил-Ко. А образуется в ходе βокисления жирных кислот Пальмитоил-Ко. А + 7 ФАД + 7 НАД+ + 7 Н 2 О 8 ацетил-Ко. А + 7 ФАДН 2 + 7 НАДН + 7 Н+

Стадия 3: перенос электронов и окислительное фосфорилирование NADH, FADH 2 (восстановленные переносчики e-) Дыхательная цепь (цепь переноса электронов)

Транслокация бутирила на Cys KS Синтаза жирных кислот c ацетилом и малонилом Последовательность реакций в процессе удлинения жирной кислоты на 2 «С»

Внутриклеточные белки Пищевые белки Аминокислоты Углеродный скелет Биосинтез аминокислот, нуклеотидов, биологических аминов Карбамоилфосфат Цикл мочевины Мочевина α-кетокислоты Аспартатаргинино сукцинатный шунт Цикл лимонной кислоты Оксалоацетат Глюкоза (глюконеогенез) Превращения аминокислот в клетках млекопитающих

Схема синтеза мочевины Орнитин митохондрия Аргинино -сукцинат

Метаболические предшественники 5 групп аминокислот α-Кетоглутарат: Glu Gln Pro Arg Пируват: Ala Val Leu Ile Оксалоацетат: Asp Asn Met Thr Lys 3 -фосфоглицерат: Ser Gly Cys Фосфоенолпируват: Trp Phe Tyr Рибозо-5 -фосфат: His

5’-нуклеотидаза аденозин дезаминаза 5’-нуклеотидаза нуклеозидаза Образование мочевой кислоты из пуриновых нуклеотидов нуклеозидаза ксантин оксидаза гуанин дезаминаза Мочевая кислота

Основные пути синтеза нуклеотидов • Синтез через реутилизацию Активированная рибоза оснований (salvage pathway) основание Нуклеотид Активированная рибоза • Синтез нуклеотидов de novo Нуклеотид аминокислоты

ПРОИСХОЖДЕНИЕ АТОМОВ ПУРИНОВОГО КОЛЬЦА Глицин Аспартат Формиат Амидный N глутамина

БИОСИНТЕЗ ПИРИМИДИНОВ Карбамоилфосфат Аспартат