Исследование ферментативных и неферментативных путей образования активных форм кислорода. Механизмы их повреждающего воздействия на живые клетки, в частности, инициация свободнорадикального перекисного окисления липидов. Антиоксидантная защита организма.
Аннотация к работе
В организме в результате окислительно-восстановительных реакций постоянно происходит генерация активных форм кислорода (АФК), которые обладают высокой реакционной способностью, вызывая, в частности, окислительную модификацию биополимеров: белков, липидов, нуклеиновых кислот, углеводов. Процессы, протекающие с участием радикалов кислорода, свидетельствует о важной роли этих соединений в поддержании гомеостаза, формировании резистентности организма против инфекций, обеспечении регенерации тканей и органов.Системы, участвующие в образовании АФК, и процессы, связанные с окислительной альтерацией биологических соединений, условно объединены понятием прооксидантная система. К прооксидантам в живой клетке относятся высокие концентрации кислорода (например, при длительной гипербарической оксигенации больного), ферментные системы, генерирующие супероксидные радикалы (например, ксантиноксидаза, ферменты плазматической мембраны фагоцитов и др.), ионы двухвалентного железа.Известно множество окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых образуются различные виды свободных радикалов. Свободные радикалы являются высокоактивными соединениями, которые образуются в физиологических условиях как вторичные продукты в процессе метаболизма, а также другими путями, включая редокс-реакции, осуществляемые путем одноэлектронного переноса; гомолиз инициаторных молекул, обладающих слабой ковалентной связью, радиолиз; фотолиз, термолиз. Многие ксенобиотики, включая различные лекарственные препараты, алкоголь и др., метаболизируются в организме, генерируя свободные радикалы. Несмотря на большое разнообразие их происхождения и структуры, свободные радикалы подразделяются на 3 большие группы: 1) радикалы реактивного кислорода (ROS); 2) радикалы реактивного азота (RNS); 3) радикалы реактивного хлора (RCS) [2]. Свободный радикал - это молекула, атом или группа атомов, имеющих неспаренный электрон на внешней атомной орбитали.В результате последовательного восстановления молекулярного кислорода происходит образование супероксидного аниона, перекиси водорода, гидроксильного радикала. Радикал является относительно слабым окислителем и во многих биологических системах выступает в качестве донора электронов, восстанавливая ряд соединений. Для регуляции уровня О?2 в клетках служит высокоспецифичный фермент антиоксидант - супероксиддисмутаза, которая обладает способностью существенно ускорять реакции дисмутации радикала в перекись водорода. Перекись водорода относят к окислителям средней силы; в отсутствие ферментных антиоксидантов и ионов металлов переменной валентности она относительно стабильна и может мигрировать в клетки и ткани. В организме ее источниками являются реакции с участием оксидаз (ксантиноксидазой, оксидазой L-аминокислот и рядом других), переносящими два электрона на молекулу кислорода, а также реакция дисмутации супероксиданион-радикала, катализируемая супероксиддисмутазой.Радикалы кислорода индуцируют процессы ПОЛ, необходимые для процессов обновления фосфолипидов и регуляции проницаемости клеточных мембран. Важной физиологической функцией АФК является активация ряда мембранных белков и иммуноглобулинов, а также ферментов, регулирующих переключение метаболических путей и синтез макроэргических соединений в клетке. Перекись водорода может выступать в качестве метаболического сигнала для внутриклеточных процессов, приводящих к окислению специфических SH-групп протеинкиназ. Некоторые из оксигеназ, а именно группа ферментов, получивших наименование цитохрома Р-450 (в настоящее время насчитывается более сотни изоформ), помимо гидроксилирования эндогенных соединений, используют кислород и ряд АФК для детоксикации липофильных ксенобиотиков. Во-первых, это окислительная биотрансформация (биосинтез или деградация) эндогенных липофильных молекул-эндобиотиков (стероидов, ретиноидов, метаболитов арахидоновой кислоты), во-вторых, биотрансформация поступающих извне химических соединений-ксенобиотиков, которые не являются участниками нормальных биохимических процессов в клетке и подлежат удалению.Скорость СРО и содержание свободных радикалов в организме в норме поддерживается на определенном уровне сложной, многоступенчатой системой регуляции. В ней можно условно выделить специфические и неспецифические факторы, значение и вклад которых меняется на различных стадиях окисления. Неспецифические факторы: • механизмы, регулирующие количество и качество субстрата окисления и его доступность;Систему защиты тканей и клеток от токсических метаболитов кислорода и продуктов ПОЛ можно условно разделить на физиологическую (механизмы, осуществляющие регуляцию доставки и поступления кислорода к клеткам) и биохимическую (собственно антиоксидантную систему организма, т. е. широкий класс химических соединений, снижающих активность радикальных окислительных процессов). Физиологический компонент системы АО защиты организма обеспечивает равновесие между интенсивностью транспорта кислорода к клеткам и метаболическими процессами по его выгодной и безопасно
План
Содержание
Перечень сокращений
Введение
1. Роль свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы в организме человека
1.1 Формы свободных радикалов в организме
1.2 Общая характеристика основных АФК, их биологическая роль
1.3 Физиологическая роль свободнорадикального окисления
1.4 Регуляция свободнорадикального окисления
1.5 Система антиоксидантной защиты организма
1.6 Патогенетические механизмы нарушений, развивающиеся при нарушении баланса антиоксидантной и прооксидантной систем
2.1 Участие АФК и продуктов ПОЛ в патогенезе заболеваний человека
2.2 Диагностика процессов перекисного окисления
Заключение
Список использованных источников
Введение
перекисный окисление липид активный кислород
В организме в результате окислительно-восстановительных реакций постоянно происходит генерация активных форм кислорода (АФК), которые обладают высокой реакционной способностью, вызывая, в частности, окислительную модификацию биополимеров: белков, липидов, нуклеиновых кислот, углеводов. Радикалы кислорода, несмотря на свою реакционность и потенциальную токсичность, в малых концентрациях являются нормальными метаболитами множества биохимических реакций в клетке. В физиологических условиях свободнорадикальные реакции протекают на низком уровне. Процессы, протекающие с участием радикалов кислорода, свидетельствует о важной роли этих соединений в поддержании гомеостаза, формировании резистентности организма против инфекций, обеспечении регенерации тканей и органов. Если процесс генерации АФК усиливается, это может явиться и является пусковым фактором развития целого перечня разнообразных патологических процессов.
Актуальность углубленной разработки проблемы патогенетической значимости свободнорадикального перекисного окисления обуславливается нарастающим экологическим неблагополучием. Изучение этого важного звена гомеостаза имеет непосредственное прикладное значение, т. к. позволяет разрабатывать и применять адекватные профилактические подходы, предупреждающие запуск цепной реакции свободнорадикального окисления или нейтрализующие токсичность продуктов ПОЛ.