Перекисное окисление липидов

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Перекисное окисление липидов

Содержание

2. Н.Н.Семенов - цепные реакции перекисного окисления жирных кислот 1957 - свободных радикалов в организме нет 2.
3. Перекисное окисление липидов ПОЛ представляет цепной свободнорадикальный процесс окисления ненасыщенных жирных кислот, протекающий по типу аутоокисления
4. Аллильный водород очень быстро переходит к окислителю, в результате чего возникает алкильный радикал, который затем превращается
5. 2. Свободные радикалы
6. Молекулярный кислород находится в триплетном состоянии, его обозначают О=О Молекула О2 содержит 2 неспаренных электрона, одновременно
7. O2· [·OO ] – синглетный кислород Синглетный кислород образуется при переходе электрона внутри молекулы между внешними
8. O2·– [·OO–] - супероксидный радикал Супероксидный анион - отрицательно заряженный свободный радикал O2·– дает ограниченный токсический
9. HO· – гидроксилный радикал образуется при взаимодействии с водородом, очень реакционноспособен и может представлять угрозу для
10. Активные формы кислорода Термин "АФК" шире, чем "свободные радикалы кислорода" (О2∙-, НО∙) включает также молекулы: Н2О2
11. Значение свободнорадикального окисления Бактерицидное и цитотоксическое действие Регуляция артериального давления Развитие радиационных повреждений Развитие УФ -
12. 3. Образование свободных радикалов
13. Продолжение 4.
14. 5. Продукты перекисного окисления липидов 6. гидроксиноненали: С5Н9 –СНОН – СН = СН – СНО (4
15. АФК вызывают в липидах (L) (остатках полиненасыщенных жирных кислот) цепные реакции с накоплением липидных радикалов L·,
16. 6. Окисление линоленовой кислоты
17. Классификация радикалов Первичные - образуются за счет реакций одноэлектронного восстановления с участием металлов с переменной валентностью
18. Первичные радикалы специально вырабатываются в организме Вторичные – оказывают цитотоксическое действие Многие заболевания развиваются вследствие образования
19. Радикал убихинона
20. Оксид азота Источником образования NO• является L-аргинин Синтез NO• катализирует фермент NO-синтаза нейрональная нNОС эндотелиальная эNОC
21. iNOS Синтезируется в макрофагах, фибробластах, гепатоцитах Идукторы: ИЛ-1, АФК, эндотоксины, бактериальные компоненты NO· повреждает микрорганизмы, чужеродные
22. 7.
23. Методы изучения процессов ПОЛ Продукты ПОЛ Хемилюминесценция – реакция рекомбинации супероксида, гидроксила, липидных радикалов (10-9М) Электронный
24. Значение ПОЛ 5% кислорода восстанавливается в супероксид-ион, 10% О2 превращается в Н2О2 Ненасыщенные соединения, входящие в
25. ОБРАЗОВАНИЕ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА В КЛЕТКЕ Утилизация кислорода в клетке осуществляется в следующих процессах: биологического окисления в
26. Образование перекиси водорода в клетке
27. 9. Четырехэлектронное восстановление кислорода
28. Скорость образования Н2О2 в органеллах Микросомы - 1,5 – 3 нмоль/мин∙г белка Митохондрии - 0,5 нмоль/мин∙г
30. Каталаза Гемопротеид, содержит 4 гемовые группы Обладает пероксидазной активностью, утилизирует Н2О2 для окисления фенолов, формальдегида, этанола,
31. Супероксиддисмутаза СОД в цитоплазме состоит из 2 субъединиц, содержит ионы Zn2+ и Cu2+ СОД в митохондриях
32. Окислительная модификация (ОМ) Окислительная модификация нуклеиновых кислот При ОМ ДНК происходит образование гидропероксидов ROOH (из тимина
33. Пероксисомы – специфические органеллы, в которых происходит образование и разрушение перекиси водорода Пероксисомы(или микротельца) — 0,3-1,5
34. Пероксисомы
35. Пероксисомы Пероксисома (лат. peroxysoma) — обязательная органелла клетки) — обязательная органелла клетки, содержит оксидазы D-аминокислот, уратоксидазу
36. Пероксисомы выделяют из клетки методом дифференциального центрифугирования Удельная плотность пероксисом 1,25, митохондрий (1,19) лизосом (1,23) Выделяются
39. Ферменты пероксисом Моноаминоксидаза превращает амины в альдегиды Ксантиноксидаза превращает гипоксантин в ксантин Уратоксидаза окисляет ураты: Мочевая
40. Функции пероксисом Метаболическая функция Образование Н2О2 с участием оксидаз Липидный обмен: локализация вблизи капель нейтрального жира,
41. Роль пероксисом Количество пероксисом увеличивается при авитаминозе Е, голодании, недостатке неэтерифицированных жирных кислот, при изменении гомеостаза
42. Наследственные дефекты пероксисом При акаталазии наблюдается угнетение липидного обмена. Болезнь Цельвегера характеризуется отсутствием пероксисом, сопровождается резкой
43. РЕГУЛЯЦИЯ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ В КЛЕТКЕ Состояние ПОЛ в клетке определяется следующими факторами: Качественным составом ненасыщенных жирных
44. Не все фосфолипиды одинаково чувствительны к перекисному окислению При усилении ПОЛ мембраны обогащаются более устойчивыми к
45. ПРООКСИДАНТЫ Прооксиданты (или катализаторы) – это вещества, стимулирующие процессы ПОЛ К ним относятся: активные формы кислорода
46. Роль ионов железа
47. Метаболизм железа в организме Содержание железа в белках: Гемоглобин 3,0 г Миоглобин 0,15 г Ферритин 0,7
48. Усвоению железа в полости кишечника способствует аскорбиновая кислота, восстанавливающая железо. В клетках слизистой кишечника железо соединяется
49. Антиоксиданты содержат подвижный атом водорода с ослабленной связью с углеродом, препятствуют образованию свободных радикалов Ловушки радикалов
50. Ловушки радикалов Ингибиторы свободнорадикальных реакций, липидные антиоксиданты Резко тормозят свободнорадикальные реакции в низких концентрациях Витамин Е,
51. Витамин Е
52. Витамин Е отдает атом водорода свободному радикалу ROO●, восстанавливая его до ROOH и таким образом останавливает
53. Витамин Е Фактор резистентности эритроцитов к гемолизу, повышает перекисную резистентность эритроцитов Снижает агрегацию тромбоцитов Повышает уровень
54. Вещества-синергисты Способны восстанавливать Fe3+ до Fe2+ Являясь донорами водорода, способны восстанавливать окисленную форму антиоксиданта и замедляют
55. Витамин С Аскорбиновая кислота: Восстанавливает окисленную форму витамина Е Являясь сильным восстановителем, взаимодействует с водорастворимыми АФК
56. 12. Суточная потребность в витаминах Е 100 - 600 мг С 100 - 700 мг В2
57. Витамин С Связывает токсические вещества: свинец, мышьяк, бензол, бактерии, вирусы Предотвращает ломкость сосудов, Поддерживает целостность сосудистой
58. Комплексоны Снижают образование вторичных радикалов, связывая ионы железа ЭДТА, ортофосфаты, пирофосфаты, десфероксамин (десферал), тетрациклин К природным
59. Глутатион Глутатионпероксидаза восстанавливает гидроперекиси липидов в составе мембран, в качестве кофермента использует Se. При недостатке Se
60. 13. Система глутатион-глутатионпероксидаза обладает антирадикальным и антиперекисным действием Глутатионпероксидаза 2G–SH + 2RO2∙ → G–SS–G + 2ROOH
62. Кудесан
63. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕРЕКИСНЫХ СИСТЕМ В образовании липидных перекисей в клетках животных принимают участие 2 системы: 1. Аскорбатзависимая
64. Образование АФК окислительная модификация молекул (красные стрелки), реакции антиоксидантной защиты (синие стрелки СОД - супероксиддисмутаза, ГПО
65. Значение АФК Человек в покое вдыхает около 280 мл О2 /мин, или не менее 400 л/сут,
66. Биологическая роль ПОЛ Синтез эйкозаноидов Образование перекисей липидов в микросомах Образование желчных кислот из холестерола Респираторный
67. Эйкозаноиды-производные полиненасыщенных жирных кислот Простаноиды – циклические, лейкотриены - линейные. Промежуточными метаболитами являются пероксиды Простагландины образуются
68. 15.
69. Производные арахидоновой кислоты Каннабиноиды – продукты взаимодействия арахидоновой кислоты с аминами (анандамин) Изопростаны – продукты взаимодействия
70. Микросомальное окисление
71. Метаболизм холестерола
73. ПОЛ при патологии Ионизирующие излучения Злокачественный рост Атеросклероз Катаракта
74. Ионизирующие излучения Радиолиз воды Радиотоксины семихиноны, альдегиды, кетоны, перекиси Кислородный эффект Скрытые повреждения Окисление SH-групп, однонитевые
75. Злокачественный рост Факторы: канцерогены, ионизирующие излучения, вирусы На начальных этапах количество радикалов – увеличивается В сформировавшейся
76. Атеросклероз Атеросклероз – хроническое поражение артерий, вызванное разрастанием множественных плотных утолщений артерий (бляшек), суживающих их просвет
77. Липопротеины При атеросклерозе изменяется состав ЛП крови: повышается содержание ЛПНП и снижается содержание ЛПВП ЛПНП являются
78. Перекисно-модифицированные липопротеины Окисленные липопротеины имеют большую плотность, больше содержат сфингомиелина, лизофосфатидилхолина, чем нативные ЛПНП Окисленные ЛПНП
79. ПОЛ при атеросклерозе Активация аутоокисления ХС Антиоксидантная недостаточность Нарушение превращения ХС в желчные кислоты Свободно-радикальное окисление
80. Тромбоз Предрасположенность к тромбозу: Повреждение эндотелия Изменение скорости кровотока Склонность к повышенной свертываемости крови Дефицит витамина
81. Факторы риска при атеросклерозе Гиподинамия Снижение поступления антиоксидантов с рафинированной пищей Снижение количества антиоксидантов в пище
82. Катаракта Катаракта – помутнение хрусталика Факторы: действие ионизирующих излучений, ультрафиолет, травмы хрусталика, диабет, воспалительные заболевания глаз,
83. Гипероксия, гипоксия Гипероксия – кислородное отравление При гипероксии – избыток акцептора электронов - О2 Гипоксия –
84. Окислительный стресс Повреждение мембран Снижение активности антиоксидантных ферментов Накопление первичных и вторичных продуктов ПОЛ Распад липопротеинов
85. Активные формы кислорода Образование свободных радикалов ингибирует ферменты Инициирует образование поперечных сшивок в молекулах коллагена АФК,
86. Три линии защиты от цитотоксического действия АФК Супероксиддисмутаза – защищает от O2· – Каталаза - защищает
87. Перекисная гипотеза гибели клетки В биологических мембранах клетки содержатся ненасыщенные жирные кислоты, фосфолипиды, холестерол, ионы Fe2+.
89. Скачать презентацию

Слайд 2

Н.Н.Семенов - цепные реакции перекисного окисления жирных кислот
1957 - свободных

радикалов в организме нет
2. 1965 - свободные радикалы образуются
при патологии
3. 1970 - ПОЛ, свободные радикалы существуют
в норме
1978 - ПОЛ – важная регуляторная система клетки
1983 – Государственная премия за разработку проблемы ПОЛ – авторы:
Н.М. Эмануэль, Б.Н. Тарусов,
Ю.А. Владимиров, А.И. Арчаков

История изучения свободнорадикальных реакций

Слайд 3

Перекисное окисление липидов
ПОЛ представляет цепной свободнорадикальный процесс окисления ненасыщенных жирных

кислот, протекающий по типу аутоокисления
Свободный радикал – атом или молекула, имеющая на внешней орбитали один или несколько электронов
Активные формы кислорода – продукты восстановления кислорода: синглетный кислород, супероксидный радикал, свободные радикалы, образующиеся при взаимодействии О2 с Н2О2

Слайд 4

Аллильный водород очень быстро переходит к окислителю, в результате чего

возникает алкильный радикал, который затем превращается в гидроперекись:

Слайд 5

2. Свободные радикалы

Слайд 6

Молекулярный кислород находится в триплетном состоянии, его обозначают О=О
Молекула О2 содержит

2 неспаренных электрона, одновременно принадлежащих двум её атомам и имеющих одинаково направленные параллельные спины, что придает молекулярному кислороду парамагнитные свойства
Молекула кислорода является достаточно стабильной и этому свойству она обязана именно двум неспаренным электронам.

O2 [·OO·] – диоксиген

Слайд 7

O2· [·OO ] – синглетный кислород
Синглетный кислород образуется при переходе электрона

внутри молекулы между внешними орбиталями и обладает дополнительной энергией, его обозначают как радикал О·–О
Электронно-возбужденное синглетное состояние кислорода не содержит неспаренных параллельных электронов и является более реакционноспособным, чем основное состояние
Одноэлектронное образование синглетного кислорода является одним из путей восстановления кислорода
При одноэлектронном восстановлении в качестве промежуточных продуктов могут возникать супероксид O2·– , перекись водорода Н2О2 и гидроксильный радикал ·OH.

Слайд 8

O2·– [·OO–] - супероксидный радикал
Супероксидный анион - отрицательно заряженный свободный радикал

O2·–
дает ограниченный токсический эффект
энергично реагирует с органическими молекулами, отрывая водород или присоединяясь к ненасыщенным связям
активно образуется полиморфноядерными лейкоцитами и макрофагами. Поглощение бактерий лейкоцитами в процессе фагоцитоза сопровождается вспышкой дыхания, увеличением потребления О2 с образованием супероксидного аниона

Слайд 9

HO· – гидроксилный радикал
образуется при взаимодействии с водородом, очень реакционноспособен и

может представлять угрозу для живых систем
наиболее мутагенный продукт, образующийся при действии ионизирующей радиации
представляет собой чрезвычайно мощный окислитель, который может атаковать все органические соединения
с высокой скоростью реагирует практически со всеми молекулами клетки, включая ДНК, белки, липиды, углеводы
чувствительными к действию радикалов ·ОН и O2·– являются сукцинатдегидрогеназа, цитохромоксидаза, ксантиноксидаза.

Слайд 10

Активные формы кислорода
Термин "АФК" шире, чем "свободные радикалы кислорода" (О2∙-, НО∙)
включает

также молекулы:
Н2О2 – перекись водорода
О2∙ - синглетный кислород
О3 - озон
НОCL - гипохлорит

Слайд 11

Значение свободнорадикального окисления
Бактерицидное и цитотоксическое действие
Регуляция артериального давления
Развитие радиационных повреждений
Развитие УФ

- эритемы кожи
Развитие световых ожогов глаз
Отравление ССI4

Слайд 12

3. Образование свободных радикалов

Слайд 13

Продолжение
4.

Слайд 14

5. Продукты перекисного окисления липидов
6. гидроксиноненали: С5Н9 –СНОН – СН =

СН – СНО
(4 - гидроксиалкеналь)

Слайд 15

АФК вызывают в липидах (L) (остатках полиненасыщенных жирных кислот) цепные реакции

с накоплением липидных радикалов L·, пероксилов LOO·, гидропероксидов LOOH и алкоксилов LO·

Первые три реакции – это инициация и продолжение цепи, а реакция LOOH с Fe2+ создает ее разветвление. Далее образуются диеновые конъюгаты, а затем минорные метаболиты: малоновый диальдегид, этан, пентан…

Слайд 16

6. Окисление линоленовой кислоты

Слайд 17

Классификация радикалов
Первичные - образуются за счет реакций одноэлектронного восстановления с участием

металлов с переменной валентностью (убихинон, супероксид, NO)
Вторичные – образуются из перекиси водорода, липоперекисей, гипохлорита в присутствии ионов Fe2+ (гидроксильный радикал, алкилдиоксил-, алкоксилрадикал)
Третичные – образуются при действии вторичных радикалов на антиоксиданты и др. легко окисляющиеся соединения

Слайд 18

Первичные радикалы специально вырабатываются в организме
Вторичные – оказывают цитотоксическое действие
Многие заболевания

развиваются вследствие образования вторичных радикалов

Слайд 19

Радикал убихинона

Слайд 20

Оксид азота
Источником образования NO•
является L-аргинин
Синтез NO• катализирует

фермент
NO-синтаза нейрональная нNОС эндотелиальная эNОC индуцибельная иNoС (печень, мышцы, миокард)

Слайд 21

iNOS
Синтезируется в макрофагах, фибробластах, гепатоцитах
Идукторы: ИЛ-1, АФК, эндотоксины, бактериальные компоненты
NO· повреждает

микрорганизмы, чужеродные клетки
Осуществляет регуляторные функции через гуанилатциклазу
Главный биологический эффект – вазодилатация
При избыточной продукции может повреждать нормальные клетки (эндотелия)

Слайд 22

7.

Слайд 23

Методы изучения процессов ПОЛ
Продукты ПОЛ
Хемилюминесценция – реакция рекомбинации супероксида, гидроксила, липидных

радикалов (10-9М)
Электронный парамагнитнитный резонанс (ЭПР) - радикалы Н·, НО·, НО2· (10-7м)
Химические – определение содержания диеновых, триеновых коньюгатов
Определение содержания малонового диальдегида (ТБК-активные продукты)
Определение оснований Шиффа
Антиоксиданты
Определение задержки окисления метилолеата
Метод Глевинда (радикал ДФПГ)
Определение активности СОД, каталазы, глутатионпероксидазы, содержания
витаминов А, Е, С

Слайд 24

Значение ПОЛ
5% кислорода восстанавливается в супероксид-ион,
10% О2 превращается в Н2О2
Ненасыщенные

соединения, входящие в состав липидов, белков, нуклеиновых кислот, легко окисляются.
Образуются свободные радикалы •ОН, вытесняющие атомы водорода
Атомы водорода, соединяются с гидроксильными группами, образуют в гидрофобном слое молекулы воды
Происходит распад на фрагменты жирных кислот, пептидов, образуются однонитевые разрывы ДНК
Нарушается гидрофобность мембраны, увеличивается её проницаемость
Продукты ПОЛ взаимодействуют c –SH,- NH2 и СН3 – группами, происходит полимеризация белков, образуются основания Шиффа, теряются свойства белков
Образуется липофусцин, накапливающийся в клетке с возрастом

Слайд 25

ОБРАЗОВАНИЕ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА В КЛЕТКЕ
Утилизация кислорода в клетке осуществляется в следующих

процессах:
биологического окисления в митохондриях, сопряженного с образованием АТФ;
микросомального окисления, связанного с окислением ксенобиотиков;
аутоокисления и образования свободных радикалов;
окисления, сопровождаемого образованием перекиси водорода (Н2О2)

Слайд 26

Образование перекиси водорода в клетке

Слайд 27

9. Четырехэлектронное восстановление кислорода

Слайд 28

Скорость образования Н2О2 в органеллах
Микросомы - 1,5 – 3 нмоль/мин∙г белка
Митохондрии

- 0,5 нмоль/мин∙г белка
Цитоплазма - 0,1 нмоль/мин∙г белка
Пероксисомы - 80,0 нмоль/мин∙г белка

Слайд 29

Слайд 30

Каталаза
Гемопротеид, содержит 4 гемовые группы
Обладает пероксидазной активностью, утилизирует Н2О2 для окисления

фенолов, формальдегида, этанола, метанола
Способна использовать одну молекулу Н2О2 в качестве донора электрона, другую как окислитель, т.е. акцептор электрона
2 Н2О2→ 2Н2О + О2
При дефиците каталазы в печени накапливается Н2О2
Н2О2 + Этанол → ацетальдегид + Н2О

Слайд 31

Супероксиддисмутаза
СОД в цитоплазме состоит из 2 субъединиц, содержит ионы Zn2+ и

Cu2+
СОД в митохондриях содержит ион Mn2+
При недостаточности СОД образуется пероксинитрит
NO· + Н2О2→ ONOO¯
повреждающий стенки эндотелия сосудов

Слайд 32

Окислительная модификация (ОМ)
Окислительная модификация нуклеиновых кислот
При ОМ ДНК происходит образование

гидропероксидов ROOH (из тимина образуется 5-CH2урацил), а затем OOH-гидроксипроизводных ROH или R(OH) 2 :
8-(OH)2 -дезоксигуанозин и тимингликоль (маркеры ОМ ДНК в тканях и моче).
Окислительная модификация белков
При ОМ белков происходит образование ROOH, а затем ROH (o- и m-тирозины), R(OH)2 - (ДОФА), карбонилов и др. окисленных производных
Образуются димеры (дитирозины)
Происходит аутоокислительное гликозилирование белков

Слайд 33

Пероксисомы – специфические органеллы, в которых происходит образование и разрушение перекиси

водорода

Пероксисомы(или микротельца) —
0,3-1,5 мкм, окруженные мембраной.
Матрикс - мелкогранулярное содержимое
Нуклеоид, краевые пластинки - кристаллоподобные структуры состоят из упорядоченно упакованных фибрилл и трубочек.
Пероксисомы локализуются вблизи мембран гранулярной эндоплазматической сети.

Слайд 34

Пероксисомы

Слайд 35

Пероксисомы
Пероксисома (лат. peroxysoma) — обязательная органелла клетки) — обязательная органелла клетки, содержит оксидазы D-аминокислот,

уратоксидазу и каталазу
Функции пероксисом : окисление жирных кислот, разрушение токсичных соединений, синтез желчных кислот, холестерина, холестерина, а также эфиросодержащих, холестерина, а также эфиросодержащих липидов
пероксисомы клеток печенипероксисомы клеток печени и почек обезвреживают множество ядовитых веществ, попадающих в кровоток.
Открыты бельгийским цитологом Кристианом де Дювом в 1965 г

Слайд 36

Пероксисомы выделяют из клетки методом дифференциального центрифугирования
Удельная плотность пероксисом 1,25, митохондрий

(1,19) лизосом (1,23)
Выделяются в митохондриальной фракции
Тритон WR-1339 снижает плавучую плотность лизосом и они всплывают, а пероксисомы не изменяют своей плотности и осаждаются.

Слайд 37

Слайд 38

Слайд 39

Ферменты пероксисом
Моноаминоксидаза превращает амины в альдегиды
Ксантиноксидаза превращает гипоксантин в ксантин
Уратоксидаза окисляет ураты:

Мочевая кислота + 2Н2О + О2 → аллантоин + СО2 + Н2О2
Каталаза 2Н2О2 → 2Н2О + О2
Этанол + Н2О2 → ацетальдегид + Н2О

Слайд 40

Функции пероксисом
Метаболическая функция
Образование Н2О2 с участием оксидаз
Липидный обмен: локализация вблизи капель

нейтрального жира, цепь β-окисления
Образующийся ацетил-коэнзим А может транспортироваться через цитозоль в митохондрии.
В пероксисомах расщепляется около одной четверти жирных кислот. Пероксисомы стероидных секреторных гранул регулируют содержание холестерола.
Крупные пероксисомы клеток печени и почек участвуют в обезвреживании веществ.
Половина выпитого этанола окисляется в пероксисомах до ацетальдегида.
Защитная функция
Каталаза и оксидазы аминокислот обладают антимикробным и противогрибковым действием.
Пероксисомы локализованы в желудочно-кишечном тракте, желчном пузыре, крови, дыхательных путях – являются антибактериальной системой организма.

Слайд 41

Роль пероксисом
Количество пероксисом увеличивается при авитаминозе Е, голодании, недостатке неэтерифицированных жирных

кислот, при изменении гомеостаза в процессе адаптации
Способствуют возникновению гиперхолестеролемии и развитию атеросклероза
Нарушение обезвреживающей функции пероксисом в отношении этанола происходит при алкоголизме
При злокачественном росте в клетках опухоли исчезают пероксисомы и их ферменты

Слайд 42

Наследственные дефекты пероксисом
При акаталазии наблюдается угнетение липидного обмена.
Болезнь Цельвегера характеризуется

отсутствием пероксисом, сопровождается резкой мышечной слабостью, нервными расстройствами, восприимчивостью к инфекциям. Новорожденные живут всего несколько месяцев.
Хронический грануломатоз - дефект ферментов, участвующих в в образовании АФК в лейкоцитах → бактериальные инфекции

Слайд 43

РЕГУЛЯЦИЯ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ В КЛЕТКЕ
Состояние ПОЛ в клетке определяется
следующими

факторами:
Качественным составом ненасыщенных жирных кислот и фосфолипидов мембран
Наличием достаточного количества кислорода, его активных форм
Наличием катализаторов или прооксидантов
Наличием антиоксидантов
Факторами инициации

Слайд 44

Не все фосфолипиды одинаково чувствительны к перекисному окислению
При усилении ПОЛ мембраны

обогащаются более устойчивыми к окислению фракциями фосфолипидов
- фосфатидилхолин
- сфингомиелин
Уменьшение скорости ПОЛ приводит к повышению уровня легкоокисляемых фракций фосфолипидов
-фосфатидилсерин
-фосфатидилинозитол
-фосфатидилэтаноламин

Слайд 45

ПРООКСИДАНТЫ
Прооксиданты (или катализаторы) – это вещества, стимулирующие процессы ПОЛ
К

ним относятся:
активные формы кислорода
перекись водорода
свободные радикалы
ионы металлов с переменной валентностью
витамин D
ионы железа

Слайд 46

Роль ионов железа

Слайд 47

Метаболизм железа в организме
Содержание железа в белках:
Гемоглобин 3,0 г
Миоглобин 0,15 г
Ферритин

0,7 г
Трансферрин 0,003 г
Цитохром с 0,003 г
Др. белки 0,003 г

Слайд 48

Усвоению железа в полости кишечника способствует аскорбиновая кислота, восстанавливающая железо.

В клетках слизистой кишечника железо соединяется с апоферритином с образованием ферритина, при этом ферритин окисляет Fe2+ в Fe3+. Поступление железа из энтероцитов в кровь сопровождается окислением железа ферментом сыворотки крови ферроксидазой (церулоплазмин) . В крови Fe3+ транспортирует белок трансферрин(транзитный пул). В ткани Fe2+ используется для синтеза железосодержащих белков или депонируется в ферритине (медленно обменивающийся пул)

Слайд 49

Антиоксиданты содержат подвижный атом водорода с ослабленной связью с углеродом, препятствуют

образованию свободных радикалов

Ловушки радикалов

Вещества-синергисты

Комплексоны

Слайд 50

Ловушки радикалов
Ингибиторы свободнорадикальных реакций, липидные антиоксиданты
Резко тормозят свободнорадикальные реакции в низких

концентрациях
Витамин Е, бутилированный гидрокситолуол
Менее радикальный путь торможения ПОЛ осуществляется за счет взаимодействия гидроперекисей НЖК с глутатионпероксидазой и предот-вращения процесса разветвления цепей

Слайд 51

Витамин Е

Слайд 52

Витамин Е отдает атом водорода свободному радикалу ROO●, восстанавливая его до

ROOH и таким образом останавливает развитие ПОЛ.
Сам витамин Е превращается в стабильную окисленную форму - токоферолхинон

Слайд 53

Витамин Е
Фактор резистентности эритроцитов к гемолизу, повышает перекисную резистентность эритроцитов
Снижает агрегацию

тромбоцитов
Повышает уровень ЛПВП в крови
Недостаточность: дегенеративные и дистрофические процессы в скелетных мышцах и миокарде, повышается проницаемость капилляров, повреждение мембран лизосом. Нарушается функция оплодотворения
Витамин размножения

Слайд 54

Вещества-синергисты
Способны восстанавливать Fe3+ до Fe2+
Являясь донорами водорода, способны восстанавливать окисленную форму

антиоксиданта и замедляют его расходование
К веществам – синергистам относятся аскорбиновая, лимонная, никотиновая, мочевая кислоты

Слайд 55

Витамин С
Аскорбиновая кислота:
Восстанавливает окисленную форму витамина Е
Являясь сильным восстановителем, взаимодействует

с водорастворимыми АФК : О2●-, Н2О2, НО● и инактивирует их

Слайд 56

12. Суточная потребность в витаминах
Е 100 - 600 мг
С

100 - 700 мг
В2 2 – 6 мг
В6 2 – 6 мг
D 5 – 15 мкг
А 1 – 3 мг
Каротиноиды 30 мг
Ликопин 5 – 10 мг

Слайд 57

Витамин С
Связывает токсические вещества: свинец, мышьяк, бензол, бактерии, вирусы
Предотвращает ломкость

сосудов, Поддерживает целостность сосудистой стенки и сердечной мышцы
Недостаточность: неожиданное повреждение капилляров, образование тромбов, чаще развивается у курильщиков

Слайд 58

Комплексоны
Снижают образование вторичных радикалов, связывая ионы железа
ЭДТА, ортофосфаты, пирофосфаты, десфероксамин (десферал),

тетрациклин
К природным соединениям, способным к связыванию Fe2+ относится карнозин
(β-аланил-гистидин) – уменьшает латентный период

Слайд 59

Глутатион
Глутатионпероксидаза восстанавливает гидроперекиси липидов в составе мембран, в качестве кофермента использует

Se. При недостатке Se активность антиоксидантной защиты снижается

Слайд 60

13. Система глутатион-глутатионпероксидаза обладает антирадикальным и антиперекисным действием
Глутатионпероксидаза
2G–SH + 2RO2∙

→ G–SS–G + 2ROOH
2G–SH + ROOH → G–SS–G + ROH + H2O
2G–SH + H2O2 → G–SS–G + 2H2O
Глутатионредуктаза
G–SS–G + 2 НАДФН → 2G–SH + 2 НАДФ+

Слайд 61

Слайд 62

Кудесан

Слайд 63

КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕРЕКИСНЫХ СИСТЕМ
В образовании липидных перекисей в клетках животных
принимают

участие 2 системы:
1. Аскорбатзависимая неферментативная система ПОЛ (АЗП):
ионы Fe2+, активатор (индуктор) - аскорбиновая кислота.
Аскорбат при индукции ПОЛ способен
а) восстанавливать Fe2+ из Fe3+ и б) проявлять прооксидантный эффект в присутствии Fe2+:
2АК + 2О2 → (2О2∙ – + 2Н+) → Н2О2 + О2∙ –
Прооксидантное действие связано с окислительно-восстановительными свойствами. Не чувствительна к нагреванию и действию сульфгидрильных ядов.
2. НАДФН- или НАДН-зависимая система ПОЛ (НЗП) ферментативная система представлена гемоглобином, цитохромами (особенно активен цитохром С). Для работы необходимы НАДН или НАДФН, пирофосфат, Fe2+ и ферментоактивный белок.
Система нечувствительна к ЭДТА и другим комплексообразователям.

Слайд 64

Образование АФК
окислительная модификация молекул (красные стрелки),
реакции антиоксидантной защиты (синие

стрелки
СОД - супероксиддисмутаза,
ГПО - селеновая глутатионпероксидаза,
ГТ - глутатионтрансфераза,
ФАДГ – формальдегиддегидрогеназа
ROOH - органические гидропероксиды
R(O) - другие продукты оксидативной модификации (4-гидроксиноненаль и др.)
HR(O)SG - их конъюгаты с глутатионом
числа в скобках - линии ферментативной защиты;

Слайд 65

Значение АФК
Человек в покое вдыхает около 280 мл О2 /мин, или

не менее 400 л/сут, что соответствует 18 молям О2. Основное количество О2 (95-98%) расходуется на выработку энергии и окислительный катаболизм субстратов.
Относительно небольшая часть (2—5%) переходит в активные формы кислорода (АФК) затем частично используется для окислительной модификации (ОМ) макромолекул.
Возникают вопросы:
какое значение имеют АФК и ОМ макромолекул — это просто утечка с главного пути использования или важные процессы,
но тогда они полезны или вредны;

Слайд 66

Биологическая роль ПОЛ
Синтез эйкозаноидов
Образование перекисей липидов в микросомах
Образование желчных кислот из

холестерола
Респираторный взрыв

Слайд 67

Эйкозаноиды-производные полиненасыщенных жирных кислот
Простаноиды – циклические, лейкотриены - линейные. Промежуточными

метаболитами являются пероксиды
Простагландины образуются при участии циклооксигензы, регулируют сокращение гладких мышц, сосудов, миометрия, бронхов.
Лейкотриены образуются с участием липоксигеназы. Липоксины, лейкотриены, способствуют развитию воспаления
Лейкотриен В4 вызывает хемотаксис и активацию нейтрофилов; лейкотриены С4 и D4 стимулируют сокращение гладких мышц

Слайд 68

15.

Слайд 69

Производные арахидоновой кислоты
Каннабиноиды – продукты взаимодействия арахидоновой кислоты с аминами (анандамин)
Изопростаны

– продукты взаимодействия арахидоновой кислоты с радикалами

Слайд 70

Микросомальное окисление

Слайд 71

Метаболизм холестерола

Слайд 72

Слайд 73

ПОЛ при патологии
Ионизирующие излучения
Злокачественный рост
Атеросклероз
Катаракта

Слайд 74

Ионизирующие излучения
Радиолиз воды
Радиотоксины
семихиноны, альдегиды, кетоны, перекиси
Кислородный эффект
Скрытые повреждения
Окисление

SH-групп, однонитевые разрывы,
8-(OH)2-дезоксигуанозин и тимингликоль (маркеры ОМ ДНК в тканях и моче)
Интерфазная гибель клеток
Снижение антиокислительной активности
Индукция опухолей

Слайд 75

Злокачественный рост
Факторы: канцерогены, ионизирующие излучения, вирусы
На начальных этапах количество радикалов –

увеличивается
В сформировавшейся опухоли – снижается
Опухоль - ловушка антиоксидантов

Слайд 76

Атеросклероз
Атеросклероз – хроническое поражение артерий, вызванное разрастанием множественных плотных утолщений артерий

(бляшек), суживающих их просвет и способствующих образованию тромба
Ишемическая болезнь сердца и мозга, гипертоническая болезнь
Липидно-инфильтративная теория:
при атеросклерозе повышается содержание ХС в крови,
увеличивается свертываемость крови,
в стенке сосудов – отложения липидов
разрастание соединительной ткани

Слайд 77

Липопротеины
При атеросклерозе изменяется состав ЛП крови: повышается содержание ЛПНП и снижается

содержание ЛПВП
ЛПНП являются фактором риска развития атеросклероза за счет усиления переноса ХС из ЛПНП в пораженные сосуды
В ЛПНП при атеросклерозе накапливаются продукты ПОЛ
(МДА, диены)

Слайд 78

Перекисно-модифицированные липопротеины
Окисленные липопротеины имеют большую плотность, больше содержат сфингомиелина, лизофосфатидилхолина, чем

нативные ЛПНП
Окисленные ЛПНП стимулируют накопление ХС в макрофагах

Слайд 79

ПОЛ при атеросклерозе
Активация аутоокисления ХС
Антиоксидантная недостаточность
Нарушение превращения ХС в желчные кислоты
Свободно-радикальное

окисление → распад липопротеинов и фосфолипидов
распад эластических волокон

Слайд 80

Тромбоз
Предрасположенность к тромбозу:
Повреждение эндотелия
Изменение скорости кровотока
Склонность к повышенной свертываемости крови
Дефицит витамина

С → сердечные приступы, инсульт головного мозга
Ломкость сосудов
Стрессовые состояния → инфаркт
Курение

Слайд 81

Факторы риска при атеросклерозе
Гиподинамия
Снижение поступления антиоксидантов с рафинированной пищей
Снижение количества

антиоксидантов в пище в зимне - весенний период
Стрессовые ситуации: вспышка свободно-радикального окисления, усиленное поступление О2 и выброс в кровь жирных кислот

Слайд 82

Катаракта
Катаракта – помутнение хрусталика
Факторы: действие ионизирующих излучений, ультрафиолет, травмы хрусталика, диабет,

воспалительные заболевания глаз, избыточное поступление стероидов, диуретиков, генетическая предрасположенность
Кристаллины могут агрегировать друг с другом, в сшивках принимают участие продукты ПОЛ

Слайд 83

Гипероксия, гипоксия
Гипероксия – кислородное отравление
При гипероксии – избыток акцептора электронов -

О2
Гипоксия – накопление АДФ, образование Fe2+, «разрыхление мембран»
При гипоксии – избыток доноров электронов – восстановленных переносчиков: NADFH, NADH

Слайд 84

Окислительный стресс
Повреждение мембран
Снижение активности антиоксидантных ферментов
Накопление первичных и вторичных
продуктов

ПОЛ
Распад липопротеинов и фосфолипидов
Повреждение эластических волокон
Повреждение эндотелия сосудов
Атеросклероз, гипертензия, диабет, онкологические заболевания

Слайд 85

Активные формы кислорода
Образование свободных радикалов ингибирует ферменты
Инициирует образование поперечных сшивок в

молекулах коллагена
АФК, являясь прооксидантами, способствуют развитию воспаления
Вызывают перекисный гемолиз эритроцитов

Слайд 86

Три линии защиты от цитотоксического действия АФК
Супероксиддисмутаза – защищает от O2·

–
Каталаза - защищает от Н2О2
Глутатионпероксидаза – защищает от радикалов и перекисей
Активация антиоксидантных ферментов предотвращает последствия, связанные с образованием свободных радикалов

Слайд 87

Перекисная гипотеза гибели клетки
В биологических мембранах клетки содержатся ненасыщенные жирные

кислоты, фосфолипиды, холестерол, ионы Fe2+. В нормально функционирующих клетках скорость ПОЛ ограничена антиоксидантами. Нарушение молекулярной организации мембран или разрушение антиоксидантов могут приводить к усилению реакций ПОЛ.
Процесс ПОЛ имеет аутокаталитический, самоускоряющийся характер. Раз начавшись, процесс идет со всё возрастающей скоростью
Продукты ПОЛ токсичны, вызывают полимеризацию белков, окисление SH–групп белков, повреждают мембраны

Перекисное окисление липидов

Содержание

Н.Н.Семенов - цепные реакции перекисного окисления жирных кислот 1957 - свободных

Перекисное окисление липидов ПОЛ представляет цепной свободнорадикальный процесс окисления ненасыщенных жирных

Аллильный водород очень быстро переходит к окислителю, в результате чего

2. Свободные радикалы

Молекулярный кислород находится в триплетном состоянии, его обозначают О=ОМолекула О2 содержит

O2· [·OO ] – синглетный кислородСинглетный кислород образуется при переходе электрона

O2·– [·OO–] - супероксидный радикалСупероксидный анион - отрицательно заряженный свободный радикал

HO· – гидроксилный радикалобразуется при взаимодействии с водородом, очень реакционноспособен и

Активные формы кислородаТермин "АФК" шире, чем "свободные радикалы кислорода" (О2∙-, НО∙)включает

3. Образование свободных радикалов

Продолжение 4.

5. Продукты перекисного окисления липидов6. гидроксиноненали: С5Н9 –СНОН – СН =

АФК вызывают в липидах (L) (остатках полиненасыщенных жирных кислот) цепные реакции

6. Окисление линоленовой кислоты

Классификация радикаловПервичные - образуются за счет реакций одноэлектронного восстановления с участием

Первичные радикалы специально вырабатываются в организмеВторичные – оказывают цитотоксическое действиеМногие заболевания

Радикал убихинона

Оксид азотаИсточником образования NO• является L-аргинин Синтез NO• катализирует

iNOSСинтезируется в макрофагах, фибробластах, гепатоцитахИдукторы: ИЛ-1, АФК, эндотоксины, бактериальные компонентыNO· повреждает

7.

Методы изучения процессов ПОЛПродукты ПОЛХемилюминесценция – реакция рекомбинации супероксида, гидроксила, липидных

Значение ПОЛ5% кислорода восстанавливается в супероксид-ион, 10% О2 превращается в Н2О2Ненасыщенные

ОБРАЗОВАНИЕ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА В КЛЕТКЕУтилизация кислорода в клетке осуществляется в следующих

Образование перекиси водорода в клетке

9. Четырехэлектронное восстановление кислорода

Скорость образования Н2О2 в органеллахМикросомы - 1,5 – 3 нмоль/мин∙г белкаМитохондрии

КаталазаГемопротеид, содержит 4 гемовые группыОбладает пероксидазной активностью, утилизирует Н2О2 для окисления

СупероксиддисмутазаСОД в цитоплазме состоит из 2 субъединиц, содержит ионы Zn2+ и

Окислительная модификация (ОМ) Окислительная модификация нуклеиновых кислотПри ОМ ДНК происходит образование

Пероксисомы – специфические органеллы, в которых происходит образование и разрушение перекиси

Пероксисомы

ПероксисомыПероксисома (лат. peroxysoma) — обязательная органелла клетки) — обязательная органелла клетки, содержит оксидазы D-аминокислот,

Пероксисомы выделяют из клетки методом дифференциального центрифугированияУдельная плотность пероксисом 1,25, митохондрий

Ферменты пероксисомМоноаминоксидаза превращает амины в альдегидыКсантиноксидаза превращает гипоксантин в ксантинУратоксидаза окисляет ураты:

Функции пероксисомМетаболическая функцияОбразование Н2О2 с участием оксидазЛипидный обмен: локализация вблизи капель

Роль пероксисомКоличество пероксисом увеличивается при авитаминозе Е, голодании, недостатке неэтерифицированных жирных

Наследственные дефекты пероксисомПри акаталазии наблюдается угнетение липидного обмена. Болезнь Цельвегера характеризуется

РЕГУЛЯЦИЯ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ В КЛЕТКЕ Состояние ПОЛ в клетке определяется следующими

Не все фосфолипиды одинаково чувствительны к перекисному окислениюПри усилении ПОЛ мембраны

ПРООКСИДАНТЫ Прооксиданты (или катализаторы) – это вещества, стимулирующие процессы ПОЛ К