Свободно-радикальное окисление одноэлектронное окисление n В результате

Свободно-радикальное окисление (одноэлектронное окисление)

n В результате одноэлектронного окисления образуются свободные радикалы

Свободными радикалами называются атомы (молекулы), имеющие на внешней оболочке неспаренные электроны, что обуславливает их внутреннюю неустойчивость и постоянное стремление ликвидировать электронную неспаренность за счет взаимодействия с электронами других веществ. n

Источники свободных радикалов: Непосредственное выбивание у молекулы одного электрона из пары (ультрафиолет, рентгеновское облучение) n Взаимодействие кислорода с металлами переменной валентности Ферментативная генерация: НАДФН-оксидаза, NO-синтаза n n

Основные представители: n O 2 • – супероксидный радикал n OH • n гидроксильный радикал -С • карбонильный радикал n NO • оксид азота

Образование супероксидного радикала

Основные химические реакции, генерирующие свободные радикалы: O 2 + e = O 2 • – n O 2 + Fe 2+ = O 2 • –+ Fe 3+ n O 2 • –+ e = O 22– n O 22– + 2 H+ = H 2 O 2 n O 2 • – + H 2 O 2 = O 2 + OH– + OH • H 2 O 2 + Fe 2+ = Fe 3+ + OH– + OH • n O 2 • – + Fe 3+ = Fe 2+ + O 2 n n

n Мишенью свободных радикалов являются ковалентные связи -С – Н в органических соединениях (жирах, белках, углеводов, а самое главное в нуклеиновых кислотах)

Общая схема повреждения полимеров

Антиоксидантная система Каждая клетка организма обладает антиоксидантной защитой n Основным фактором, ограничивающим разрушающее влияние свободных радикалов в организме человека, являются антиоксидантные системы n

n Антиоксидант – любое вещество, которое, присутствуя в низких концентрациях по сравнению с окисляемым субстратом, существенно задерживает или ингибирует его одноэлектронное окисление

Классификация антиоксидантов: Высокомолекулярные или ферментативные (супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза) n Низкомолекулярные или неферментативные (аскорбат, токоферол, глутатион и др. ) n

Ферментативные антиоксиданты: Супероксиддисмутаза (СОД) 2 O 2 • – + 2 H+ = H 2 O 2 + O 2 n Каталаза (КАТ) 2 H 2 O 2 = 2 H 2 O + O 2 n Глутатионпероксидаза (ГП) ГП-2 GSH + H 2 O 2 = 2 Н 2 О + ГП-GSSG ГП-2 GSH + 2 OH • = 2 Н 2 О + ГП-GSSG ГП-2 GSH + 2 R-C • = 2 R-CH + ГП-GSSG n

Точки приложения антиоксидантных ферментов

Регуляция активности антиоксидантых ферментов: n Субстратная индукция (O 2 • – , H 2 O 2, OH • и др. ) n Гормональная (гормон эпифиза мелатонин)

Низкомолекулярные антиоксиданты: n Химической особенностью этих соединений является наличие высоко полярной ковалентной связи в гидроксильной (R-ОН) или тиоловой группе (R-S-H), в связи с чем они являются высокоэффективными донорами электронов для различных радикальных молекул.

Токоферол O 22– + Т-O • + Н+ O 22– + 2 H+ = H 2 O 2 n Аскорбат O 22– + А-O • + Н+ O 22– + 2 H+ = H 2 O 2 n Глутатион O 22– + G-S • + Н+ O 22– + 2 H+ = H 2 O 2 n O 2 • – + Т-O-H O 2 • – + А-O-H O 2 • – + GSH

Физиологическая роль свободных радикалов: Участвуют в регуляции тонуса кровеносных сосудов n Участвуют в регуляции гемостаза n Участвуют в регуляции митоза n Участвуют в реализации функции лейкоцитов n Участвуют в синтезе гормонов и нейромедиаторов n Участвуют в детоксикации ксенобиотиков n Участвуют в регуляции продолжительности жизни клеток и в целом организма n

n У здорового человека наблюдается баланс в системе оксиданты/антиоксиданты n При развитии патологического процесса наблюдается дисбаланс в системе оксиданты/антиоксиданты

Для описания дисбаланса в системе оксиданты/антиоксиданты в последние годы стал применяться термин оксидативный стресс n

n Физиологичкский оксидативный стрессвременный дисбаланс в системе оксиданты/антиоксиданты (например, при гипоксии, гипероксии) n Наблюдаемый дисбаланс характеризуется повышенным уровнем оксидантов (O 2 • – , H 2 O 2, OH • и др. ), но благодаря адекватному повышению активности антиоксидантных ферментов путем субстратной индукцией, дисбаланс не долговременный.

Патологический оксидативный стрессдолговременный дисбаланс в системе оксиданты/антиоксиданты (патологический процесс) n Наблюдаемый дисбаланс характеризуется повышенным уровнем оксидантов (O 2 • – , H 2 O 2, OH • и др. ), но неадекватное повышение активности антиоксидантных ферментов несущественно влияет на выраженность дисбаланса n