Прооксидантная и антиоксидантная система - Курсовая работа

Основной и почти единственный источник энергии в органическом мире наше планеты - свободная энергия Солнца, которая усваивается хлоропластами зеленых растений, расходуется на разделение водорода и кислорода в молекулах воды и в конечном счете на синтез органических соединений разной степени сложности. Эта же энергия заключена в химических связях сложных органических соединений в клетках животных и человека. За счет результате этого процесса, обратного по своей направленности фотосинтезу, полностью удовлетворяет энергетические потребности организма - обеспечивается поддержание, работа сократительных белков, активный транспорт белков через мембраны, все биосинтетические процессы. С их появлением кислород стал побочным продуктом их жизнедеятельности, который способствовал переходу к окислительной атмосфере и развитию аэробных организмов. Молекулярный кислород, который обладает высокой реакционной способностью в основном состоянии, способен образовывать высокоактивные формы, способные наносить вред организму разрушая клеточные мембраны, снижая их прочность, вызывая набухание и разрушение митохондрий, вызывать структурно-функциональные нарушения ферментных систем дыхания.Активные формы кислорода химически очень агрессивны: они повреждают белки и ДНК и, главное, вызывают перекисное окисление липидов - самоподдерживающийся процесс, ведущий к тяжелому повреждению мембран. К активным формам кислорода относятся супероксид (O2) , синглетный кислород, Н2О2 и радикал гидроксила (ОН) . В организме человека и животных первичным АФК служит супероксид, возникающий при одноэлектронном восстановлении молекулярного кислорода. Функций активных форм кислорода, образующихся в процессе промоции канцерогенеза, несколько: - стимуляция митоза, - блокирование межклеточных коммуникаций, препятствующее апоптозу, - освобождение из ферритина ионов железа, катализирующих образование гидроксирадикалов, - высвобождение свободной арахидоновой кислоты из мембраны с последующим ее метаболизмом на цитохроме Р-450 с образованием высокоактивных метаболитов.Перенос электронов являющийся сущностью окислительно-восстановительных реакций, может происходить различными путями. Ферменты, осуществляющие реакцию дегидрирования, называются дегидрогеназы, различаются между собой по типу субстратов. Реакция оксигеназного окисления осуществляется путем переноса электронов непосредственно на молекулу кислорода, прямого востановления последнего с участием ферментов оксидаз, активирующих водород. Различают три вида оксидаз переносящих на кислород один, два или четыре электрона: а) тксантин оксидаза переносит один электрон с образованием супероксида О2; б) ксидазы аминокислот переносят два электрона и образуют перииксьводорода Н2О2; в) наконец четыре электрона транспортируют на О2 цитохромоксидаза и аскорбатоксилаза. Различают монооксигеназы переносящие один атом водорода, и ди оксигеназы, внедряющие в субстрат два атома кислород.Основные радикалы, образующиеся в клетках - это радикалы кислорода (супероксид и гидроксильный радикал), монооксид азкатализаторовота, радикалы ненасыщенных жирных кислот, радикалы, образующиеся в окислительно-восстановительных реакциях (например, убихинол). Радикалы образуются также при действии ультрафиолетовых лучей и в ходе метаболизма некоторых чужеродных соединений (ксенобиотиков). В случае нарушения метаболизма АФК при разных патологических условиях и не контролированном увеличенном образовании свободных радикалов в организме, при так называемом оксидативном стрессе, происходит усиление процессов пероксидации липидов (ПОЛ), последствием чего является нарушение свойств биологических мембран и функционирования клеток. Вначале окисления происходит атака сопряженных двойных связей ненасыщенных жирных кислот со стороны НО• и НО2•, что приводит к появлению липидных радикалов : LH НО-> H2O L кислород антиоксидантный фермент окисление Химические соединения и физические воздействия, влияющие на скорость перекисного окисления липидов, принято делить на прооксиданты (усиливают процессы перекисного окисления) и антиоксиданты (тормозят процессы перекисного окисления липидов).Гипохлорит-анион (OCL-), представляющий собой активную форму хлора и условно относимый к АФК, так как он обладает сходными свойствами окислителя.Молекулярный кислород в основном своем триплетном состоянии имеет два неспаренный электрона с одинаково ориентированными спинами, занимающих самостоятельные внешние орбитали. Супероксид, получая еще одни электрон превращается в пероксид водорода Н2О2, присоединение третьего приводит к образованию молекулы воды и гидроксильного радикал ОН. Но по некоторым причинам может произойти сбой в этой системе (либо запуск определенной программы, такой как апоптоз), что приведет к нарушению присоединения электрона и как следствие появление свободный радикалов (АФК). Принято считать, что его образование связано с тем, что в процессе цитохром Р-450-зависимого окислительного цикла образующийся тройственный комплекс, включающий цитохром Р-4

Содержание

Введение

1. Активные формы кислорода

2. Типы окислительных реакций

3. Свободные радикалы

3.1 Супероксид-анион (радикал)

3.2 H2O2 (пироксид водорода)

3.3 OH (гидроксил, гидроксид - радикалы)

3.4 Гипохлорит-анион

4. Механизмы возникновения АФК

5. Функции АФК

6. Антиоксидантная система организма, факторы клеточной защиты

6.1 Высокомолекулярные соединения

6.1.1 Супероксиддисмутаза

6.1.2 Каталаза

6.1.3 Система глутатиона

6.1.4 Антиоксидантные ферменты крови

6.2 Низкомолекулярные соединения

6.2.1 Жирорастворимые антиоксиданты

6.2.2 Водорастворимые антиоксиданты

Заключение

Литература

Основной и почти единственный источник энергии в органическом мире наше планеты - свободная энергия Солнца, которая усваивается хлоропластами зеленых растений, расходуется на разделение водорода и кислорода в молекулах воды и в конечном счете на синтез органических соединений разной степени сложности. Эта же энергия заключена в химических связях сложных органических соединений в клетках животных и человека. Она частично освобождается в процессе окисления молекулярным кислородом - клеточного дыхания. За счет результате этого процесса, обратного по своей направленности фотосинтезу, полностью удовлетворяет энергетические потребности организма - обеспечивается поддержание, работа сократительных белков, активный транспорт белков через мембраны, все биосинтетические процессы. [2]

Мы не можем представить свою жизнь без кислорода. До появления фотосинтезирующих организмов атмосфера практически его не содержала. С их появлением кислород стал побочным продуктом их жизнедеятельности, который способствовал переходу к окислительной атмосфере и развитию аэробных организмов.

Однако вместе с преимуществом кислород принес новую опасность для организма. Молекулярный кислород, который обладает высокой реакционной способностью в основном состоянии, способен образовывать высокоактивные формы, способные наносить вред организму разрушая клеточные мембраны, снижая их прочность, вызывая набухание и разрушение митохондрий, вызывать структурно-функциональные нарушения ферментных систем дыхания.

В последние 10-15 лет проблема патогенеза заболеваний сердца, а также ряда других органов обогатилась раскрытием механизма повреждения клеточных структур. Основным фактором повреждения оказался кислород - тот самый кислород, изза недостатка которого возникает гибель клеток. Выяснилось, что так называемые активные формы кислорода (АФК), имеющие неспаренный электрон, обладают биологическим эффектом, который в зависимости от концентрации АФК может быть регуляторным или токсическим. Соответственно пробудился интерес и к соединениям, которые в обычных условиях предотвращают токсическое действие АФК - антиоксидантам. Окислительный стресс играет важную, если не ключевую роль в патогенезе старения и широкого спектра сердечно-сосудистых заболеваний, в том числе кардиомиопатии, атеросклероза, ИБС, клапанных поражений и застойной сердечной недостаточности. В дальнейшем обзоре будут рассмотрены механизмы возникновения АФК, механизмы действия, функции и основные способы защиты организма.