Типы окисления. Понятие об антиоксидантной системе

Цели лекции Формировать знания о типах окисления Сформировать знания об антиоксидантной системе организма

Задачи лекции 1)Дать понятие оксидазному пути окисления 2)Рассмотреть оксигеназный путь окисления, показать реакцию гидроксилирования 3)Показать диоксигеназный путь окисления 4)Рассмотреть реакции образования основных АФК 5)Показать роль и последовательность реакций ПОЛ 6)Рассмотреть примеры АОС 7)Дать понятие о пероксидазном пути окисления

План лекции Понятие об оксидазном типе окисления Оксигеназный тип окисления Пероксидный тип окисления. Понятие об АОС Пероксидазный тип окисления

Рекомендуемая литература Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Москва, «Биологическая химия», 2004 – С Сеитов З.С. «Биохимия», 2000 – С , Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. «Основы патохимии»2000 – С Бышевский А.Ш., Терсенов О.А. «Биохимия для врача» 1994 – С.54-64

Понятие об оксидазном типе окисления 80% кислорода используется на оксидазный тип – это первый тип окисления, т.е. когда атом кислорода восстанавливается 2 электронами, или молекула кислорода 4-мя электронами. Оксидазный тип окисления служит источником АТФ

Оксигеназный тип окисления 20% О2 используется на другие типы окисления. Оксигеназный тип окисления идет по 2 путям – монооксигеназному и диоксигеназному. Монооксигеназный путь происходит в митохондриях и микросомах. В митохондриях происходит гидроксилирование (при участии НАДФН2, ЦхР450). При гидроксилировании образуется окисленный продукт, вода и НАДФ. Пример – показать на доске формулами - фен тир

Второй вид реакций монооксигеназного пути окисления объединяется под названием микросомальное окисление. Этот вид реакций происходит в микросомах, в основном в печени. В этом виде окисления участвует мультиферментная мембраносвязанная система, включающая НАДФН2, особые ФП и цхР450.

В субстрат включается один атом кислорода. Второй атом О2 используется для образования воды. Этот тип окисления является защитной реакцией организма, т.к. происходит окисление различных чужеродных веществ. При этом они переходят в безвредные или становятся более растворимыми в воде и легко выводяться из организма

При диоксигеназном пути оксигеназного типа под влиянием оксигеназ происходит включение обоих атомов кислорода в субстрат. Обычно это происходит с веществами, имеющими ненасыщенные связи по месту их разрыва, например, ненасыщенные жирные кислоты - показать на доске S + О2 SО2

Пероксидный тип окисления. Понятие об АОС или перекисный, или свободно- радикальный - происходит при одноэлектронном восстановлении О2. Этому типу окисления подвергаются ПНЖК в составе ФЛ мембран. ПОЛ инициируется под действием АФК

Главным источником АФК являются фагоциты: гранулоциты и моноциты крови, тканевые макрофаги. АФК делятся на 2 группы: 1 группа – свободные радикалы: супероксиданион радикал, гидроксипероксирадикал (НОО), гидроксильный радикал – самый токсичный; алкилоксирадикал (LO), липопероксирадикал (LOO), радикал оксида азота (NO), двуокись азота (NO2), пероксинитрит (HNOO)

2 группа АФК – нерадикальные вещества: гипохлорит-анион, перекись водорода, синглетный кислород (1О2), озон (О3), железокислородный комплекс (Fe++--О2) и ГПЛ (LOOH).

Супероксидный радикал образуются при взаимодействии кислорода с металлами переменной валентности, например, Fe ++ + О 2 Fe О 2 Кроме этого супероксидный радикал образуется ферментативным путем с помощью НАДФН-оксидазы (ферментативной системы фагоцитов): НАДФН + 2О 2 НАДФ + + 2(О 2 )

Гидроксильный радикал образуется из перекиси водорода (реакция Фентона): Fe ++ + Н 2 О 2 Fe ОН + ОН –– Кроме этого Н 2 О 2, взаимодействуя с супероксиданионом-радикалом, может образовать гидроксильный радикал (реакция Хабера-Вайса): Н 2 О 2 + О 2 ОН + ОН –– + О 2

АФК в больших количествах опасны для клеток. Так, супероксиданион может вызвать деполимеризацию ГАГ, окисление адреналина и тиолов. Известно, что избыток перекиси водорода вызывает окисление тиогрупп белков, может приводить к образованию гидроксильного радикала. Главная опасность АФК – инициация ПОЛ

ПОЛ носит цепной характер – ПНЖК радикалы жирных кислот липопероксидный радикал ГПЛ(ROOH) оксикислоты, предельные УГД, МДА

ПОЛ – главный путь использования ПНЖК. Продукты ПОЛ необходимы при синтезе некоторых гормонов и белков (например, в синтезе тироидных гормонов), образования простагландинов (ПРГ), для функционирования фагоцитов, для регуляции проницаемости и состава липидов мембран, скорости пролиферации клеток и их секреторной функции

Увеличение скорости ПОЛ и концентрации продуктов ПОЛ приводит к повреждению мембраны и смерти клетки, так как АФК и продукты ПОЛ в большом количестве: 1) нарушают структуру мембранных фосфолипидов 2) повреждают ДНК и РНК, вызывая мутации. 2) вызывают денатурацию белков, 3) разобщают БО и ОФ, уменьшая пул АТФ, 4) снижают интенсивность гликолиза, 5) увеличивают концентрацию внутриклеточного кальция, вызывая деполимеризацию актина

Скорость ПОЛ контролируется АОС. АОС подразделяется на ферментную и неферментную. К ферментной АОС относятся: 1) СОД 2) каталаза 3) ГПО 4) ГР

СОД переводит супероксидный радикал в менее токсичную перекись водорода 2О Н + Н 2 О 2 + О 2 Каталаза разрушает Н 2 О 2 до воды и молекулярного кислорода ГПО действует при участии восстановленного глутатиона, восстанавливая ГПЛ до легко выводимых с мочой оксикислот: LOOH + 2GSH GSSG + LOH + H 2 O

ГР восстанавливает окисленный глутатион: GSSG + НАДФН 2 НАДФ + 2GSH

К неферментной АОС относятся: 1) жирорастворимые витамины (в основном А и Е), 2) каротины, 3) витамин С, Р 4) карнозин (нейтрализует гидроксильный радикал в миоцитах), 5) ферритин (связывает двухвалентное железо, которое является источником электронов для образования АФК), 6) церулоплазмин (связывает двухвалентную медь, что уменьшает возможность ее окисления и образования супероксиданион-радикала, а также окисляет двухвалентное железо, выполняя роль феррооксидазы), 7) металлотионеины (связывают медь и другие металлы, выполняя не только антиоксидантную функцию, но и антитоксическую), 8) таурин (нейтрализует гипохлорит-анион), 9) эстрогены (за счет С 2 группы в кольце А обрывают цепную реакцию: ROO – + эстрадиол-ОН ROOH + эстрадиол-О –– продукт окисления).

Пероксидазный тип окисления Этот тип происходит при участии ряда веществ, обладающих аутооксидабельностью. К таким веществам относятся некоторые ФП (ксантиноксидаза и др.): ФПН 2 + О 2 ФП + Н 2 О 2. Этот тип окисления является побочным путем окисления, обычно наблюдается при выходе из строя цитохромной системы или когда субстрат не окисляется другим путем, например, мочевая кислота

Дидактическая завершенность лекции Задачи лекции 1)Дать понятие оксидазному пути окисления 2)Рассмотреть оксигеназный путь окисления, показать реакцию гидроксилирования 3)Показать диоксигеназный путь окисления 4)Рассмотреть реакции образования основных АФК 5)Показать роль и последовательность реакций ПОЛ 6)Рассмотреть примеры АОС 7)Дать понятие о пероксидазном пути окисления

Обратная связь Какие ферменты АОС имеются в организме человека? Какие вещества относятся к неферментной АОС? Что вы знали по этой теме до лекции? Что бы вы хотели узнать по этой теме больше?