Свободное окисление и микросомальное окисление

Август 7, 2022

Главная
Химия
Свободное окисление и микросомальное окисление

Содержание

2. Вопросы лекции Свободное окисление Оксидазные и оксигеназные реакции Микросомальное окисление Активные формы кислорода Перекисное окисление липидов
3. Пути использования кислорода в клетке СРО активные формы О2 ЦТД СВОБОДНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ПОЛ оксидазы оксигеназы диоксигеназы
4. Свободное окисление - это кислород-зависимые процессы, которые не связаны с образованием АТФ. В реакциях свободного окисления
5. Биологическая роль свободнорадикального окисления Свободнорадикальным окислением инициируются процессы обновления белков, фосфолипидов мембран, нуклеиновых кислот и фагоцитоз.
6. ОКСИДАЗЫ Примером оксидазы может служить НАДФН-оксидаза плазматической мембраны фагоцитирующих лейкоцитов: НАДФН + Н+ + О2 →
7. Флавинсодержащие моноаминооксидазы (МАО) – окислительное дезаминирование биогенных аминов (Ко-фермент – ФАД). Реакция протекает в 2 стадии:
8. Инактивация биогенных аминов Чаще всего осуществляется окислением ферментами моноаминооксидазы (МАО), коферментом которых является ФАД. Таким пу
9. ОКСИГЕНАЗЫ К ним относятся система цитохрома Р-450 и Монооксигеназы - гидролизуют ароматические аминокислоты (Три, Фен, Тир),
10. Микросомальное окисление (МСО) Это сложный биохимический процесс, в котором участвуют мультиферментные комплексы печени и в некоторой
11. Процесс микросомального окисления необходим для окисления ксенобиотиков, к числу которых относятся лекарственные средства, пестициды, канцерогены и
13. Стадии микросомального окисления 1. Гидрофобный субстрат (R-H) связывается с молекулой кислорода в активном центре цитохрома P450
19. СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ Свободные радикалы отличаются от обычных молекул тем, что у них на внешней электронной оболочке
20. Из первичного радикала – супероксида, а также в результате других реакций в организме могут образоваться весьма
22. Образование активных форм кислорода: кислород участвует в образовании перекисей и активных радикалов, которые необходимы в пероксисомах
23. О2 → О2.- → О22- → Н2О2 →OH- + .ОН- супер- пер- пер- гидрок- оксид оксид
25. Источники электронов Главный источник свободных радикалов – дыхательная цепь. Утечка электронов происходит из комплексов I и
27. Источники АФК УФ Радиация Гипоксия ПОЛ НАДФН -оксидаза Ксантин- оксидаза . Fe 2+ 3+ - _
28. ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ (ПОЛ) Реакция цепного окисления липидов играет важную роль в клеточной патологии. Она протекает
30. Активные формы кислорода оказывают повреждающее воздействие на структуры клеток и тканей, активируя процесс перекисного окисления липидов
32. OН· + RH > H2O + R· Липидный радикал (R·) вступает в реакцию с растворенным в
33. Конечные продукты перекисного окисления полиеновых кислот это малоновый диальдегид и гидропероксид кислоты
34. Активные формы кислорода повреждают структуру ДНК, белков и различные мембранные структуры клеток. В мембране образуются гидропероксиды
36. Защита от активных форм кислорода Защита клетки обеспечивается благодаря работе антиоксидантной системы (АОС), которая может осуществляться
37. Каталаза расщепляет пероксид водорода с образованием воды и молекулярного кислорода: 2Н2О2 → 2Н2О + О2 Глутатионпероксидаза
38. Каталаза расщепляет перекись водорода с образованием воды и молекулярного кислорода, а пероксидазы восстанавливают перекись до воды
39. Глутатионпероксидаза Используется восстановленный глутатион для утилизации пероксида водорода: Н2О2 + 2GSH → GS-SG + 2H2O Эта
40. Реакции, обеспечивающие антиоксидантную защиту в эритроцитах
41. Защита 1. Супероксид- дисмутаза . 2. Каталаза Н2О + О2 2 молекулы глутатиона 2 Гл- SH
42. Неферментативные антиоксиданты Ионы металлов способны образовывать активные формы кислорода. В связанном с белком состоянии эти металлы
44. Транспорт ионов металлов с переменной валентностью в плазме крови осуществляют специальные белки-переносчики: - Церулоплазмин транспортирует медь,
45. АНТИОКСИДАНТЫ Действие ферментных антиоксидантов дополняется в целостном организме естественными антиоксидантами, в частности, витаминами группы Е, стероидными
47. Низкомолекулярные антиоксиданты Витамин С: Аскорбат инактивирует практически все активные формы кислорода Глутатион – перехватчик гидроксильных радикалов
48. Антиоксидантным эффектом обладают витамины Е и К, убихиноны, триптофан и фенилаланин, а также большинство растительных и
49. Витамин Е чаще всего принимается вместе с витамином С. Аскорбиновая кислота может выступать в качестве донора
50. Антиоксиданты
51. ПРОДУКЫ C АНТИОКСИДАНТНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ Ягоды и фрукты: Клюква Черника (дикорос) Чёрная слива Синяя слива Черника (культивируемая)
53. Скачать презентацию

Слайд 2

Вопросы лекции
Свободное окисление
Оксидазные и оксигеназные реакции
Микросомальное окисление
Активные формы кислорода
Перекисное окисление липидов
Прооксиданты,

антиоксиданты,
их клиническое значение

Слайд 3

Пути использования кислорода в клетке
СРО активные формы О2
ЦТД СВОБОДНОЕ ОКИСЛЕНИЕ

ПОЛ
оксидазы оксигеназы диоксигеназы
НАДФН + Н + МАО монооксигеназы R+O2=RO2
(ФАД)
Цитохром Р450 (редуктаза) Цитохром Р450
МСО
(гепатоциты) (гидроксилирование ААК)

Слайд 4

Свободное окисление - это кислород-зависимые процессы, которые не связаны с образованием

АТФ.
В реакциях свободного окисления участвуют оксидазы и оксигеназы, которые используют кислород как субстрат:
ОКСИДАЗЫ –забирают водород от субстрата и передают его на кислород
ОКСИГЕНАЗЫ (моно- и диоксигеназы) внедряют кислород в молекулу субстрата

Слайд 5

Биологическая роль свободнорадикального окисления
Свободнорадикальным окислением инициируются процессы обновления белков, фосфолипидов мембран,

нуклеиновых кислот и фагоцитоз.

Слайд 6

ОКСИДАЗЫ
Примером оксидазы может служить НАДФН-оксидаза плазматической мембраны фагоцитирующих лейкоцитов:
НАДФН + Н+

+ О2 → НАДФ+ + Н2О2 , субстратом является НАДФН, а продуктом - пероксид водорода, который используется лейкоцитом для уничтожения поглощенных бактерий.

Слайд 7

Флавинсодержащие моноаминооксидазы (МАО) – окислительное дезаминирование биогенных аминов (Ко-фермент – ФАД).
Реакция

протекает в 2 стадии:
Дегидрирование амина с восстановлением простетической группы фермента (Е-ФАД) и образование имина
Имин реагирует с водой и превращается в альдегид, а восстановленный фермент окисляется кислородом с образованием Н2О2
R-CH2-NH2 + O2 + H2O → R-CHO + NH3 + H2O2
защита организма от избытка нейромедиаторных моноаминов

Слайд 8

Инактивация биогенных аминов
Чаще всего осуществляется окислением ферментами моноаминооксидазы (МАО), коферментом которых

является ФАД.
Таким пу

Слайд 9

ОКСИГЕНАЗЫ
К ним относятся система цитохрома Р-450 и Монооксигеназы - гидролизуют ароматические

аминокислоты (Три, Фен, Тир), дофамин, остатки пролина и лизина при созревании коллагена.
Диоксигеназы - включение двух атомов кислорода в молекулу субстрата R + O2 → RO2
Обычно окисление молекул, содержащих бензольное кольцо (окисление гомогентизиновой кислоты (распад тирозина), разделение молекулы β-каротина на две молекулы ретиналя

Слайд 10

Микросомальное окисление (МСО)
Это сложный биохимический процесс, в котором участвуют мультиферментные комплексы

печени и в некоторой степени ферменты других органов – легких, почек, кожи и ЖКТ, которые также обеспечивают поддержание, регулирование и осуществление этого процесса.
К группе микросомальных ферментов относят специфические оксидазы, различные гидролазы и ферменты конъюгации.

Слайд 11

Процесс микросомального окисления необходим для окисления ксенобиотиков, к числу которых относятся

лекарственные средства, пестициды, канцерогены и др. Окисление осуществляется в мембранах ЭПР гепатоцитов клеток печени, где активна цепь свободного окисления, включающая НАДФН-цитохром Р450-редуктазу и цитохром Р450. Процесс идет в несколько стадий химической модификации вещества, в результате чего ксенобиотик становится более гидрофильным. При этом возрастает его растворимость в воде, что облегчает их выведение из организма.

Слайд 12

Слайд 13

Стадии микросомального окисления
1. Гидрофобный субстрат (R-H) связывается с молекулой кислорода в

активном центре цитохрома P450 , повышая таким образом активность фермента.
2. NADP окисляется NADP-цитохром P450 редуктазой , акцептором 2 электронов будет один из атомов кислорода, который переходит в форму супероксида O2-.
Второй атом кислорода включается в R-H, образуя гидроксильную группу R-OH.
Суммарное уравнение реакции гидроксилирования:
RH + O2 + NADФH + H+ → ROH + H2O + NADФ
Индуцировать цитохром Р450 способны барбитурат, фенобарбитал

Слайд 14

Слайд 15

Слайд 16

Слайд 17

Слайд 18

Слайд 19

СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ
Свободные радикалы отличаются от обычных молекул тем, что у

них на внешней электронной оболочке имеется неспаренный (одиночный) электрон. Это делает радикалы химически активными, поскольку радикал стремится вернуть себе недостающий электрон, отняв его от окружающих молекул и тем самым их повреждая.
Например, радикал гидроксила обозначают как HO., радикал перекиси водорода как HOO., радикал супероксида как O2.-.

Слайд 20

Из первичного радикала – супероксида, а также в результате других реакций

в организме могут образоваться весьма активные молекулярные соединения: перекись водорода, гипохлорит и гидроперекиси липидов.
Под действием ионов металлов переменной валентности, в первую очередь – ионов Fe2+ , из этих веществ образуются вторичные свободные радикалы, такие как радикал гидроксила и радикалы липидов, которые оказывают разрушительное действие на клеточные структуры

Слайд 21

Слайд 22

Образование активных форм кислорода: кислород участвует в образовании перекисей и активных

радикалов, которые необходимы в пероксисомах для внутриклеточного пищеварения, разрушения макрофагами бактерий, вирусов, регуляции метаболизма и т.д.
Перекиси и активные формы кислорода (кислородные радикалы) оказывают также повреждающее воздействие на структуры клеток и тканей, активируя ПОЛ. Разрушение перекисей и инактивация свободных радикалов осуществляется с помощью ферментативной и неферментативной антиокидантной системы

Слайд 23

О2 → О2.- → О22- → Н2О2 →OH- + .ОН-
супер-

пер- пер- гидрок-
оксид оксид оксид сильный
радикал анион радикал
Синглетный кислород:
ОCl- + Н2О2 →Cl- + 1О2

Слайд 24

Слайд 25

Источники электронов
Главный источник свободных радикалов – дыхательная цепь. Утечка электронов происходит

из комплексов I и II в реакциях с убихиноном. Неполное использование кислорода приводит к образованию свободных супероксидных радикалов.
Ионы меди Сu2+ и Fe2+ катализируют образование опасных гидроксильных радикалов .-ОН из пероксида водорода.

Слайд 26

Слайд 27

Источники АФК
УФ
Радиация
Гипоксия
ПОЛ
НАДФН
-оксидаза
Ксантин-
оксидаза
.
Fe
2+
3+
-
_
+
.
Разрушают
АМК в белках,
нуклеотиы в ДНК,
ВЖК в мембранах
некроз
апоптоз
гибель клетки
Реакция

Фентона

Слайд 28

ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ (ПОЛ)
Реакция цепного окисления липидов играет важную роль в

клеточной патологии. Она протекает в несколько стадий: инициирование, продолжение, разветвление и обрыв цепи. Инициирование цепной реакции начинается с того, что в липидный слой мембран или липопротеинов внедряется свободный радикал. Чаще всего это радикал гидроксила ОН.. Будучи небольшой по размеру незаряженной частицей, он способен проникать в толщу гидрофобного липидного слоя и вступать в химическое взаимодействие с полиненасыщенными жирными кислотами (которые принято обозначать как RH), входящими в состав биологических мембран и липопротеинов плазмы крови. При этом образуются липидные радикалы.

Слайд 29

Слайд 30

Активные формы кислорода оказывают повреждающее воздействие на структуры клеток и тканей,

активируя процесс перекисного окисления липидов (ПОЛ).
ПОЛ – это цепная реакция расширенного воспроизводства свободных радикалов, когда каждый свободный радикал обеспечивает образование нового свободного радикала

Слайд 31

Слайд 32

OН· + RH > H2O + R·
Липидный радикал (R·) вступает в

реакцию с растворенным в среде молекулярным кислородом; при этом образуется новый свободный радикал – радикал липоперекиси (ROO·):
R· + O-2 > ROO·
Этот радикал атакует одну из соседних молекул фосфолипида с образованием гидроперекиси липида ROOH и нового радикала R·:
ROO· + RH. > ROOH + R·
Чередование двух последних реакций как раз и представляет собой цепную реакцию перекисного окисления липидов.

Слайд 33

Конечные продукты перекисного окисления полиеновых кислот это малоновый диальдегид и гидропероксид

кислоты

Слайд 34

Активные формы кислорода повреждают структуру ДНК, белков и различные мембранные структуры

клеток. В мембране образуются гидропероксиды жирных кислот. В клетки начинает проникать вода, ионы натрия, кальция. Это приводит к набуханию клеток, органелл и их разрушению. Активация перекисного окисления приводит к ряду заболеваний: дистрофия мышц, болезнь Паркинсона (разрушение нервных клеток), развитие опухолей. Перекисное окисление приводит к спазму коронарных артерий, образованию тромба в сосуде, питающего миокард. С возрастом благодаря ПОЛ на коже появляются пигментные пятна (пигмент липофусцин – смесь липидов и денатурированных белков с продуктами ПОЛ).

Слайд 35

Слайд 36

Защита от активных форм кислорода
Защита клетки обеспечивается благодаря работе антиоксидантной системы

(АОС), которая может осуществляться энзиматическим и неэнзиматическим путем.
Основным способом защиты от АФК является их инактивация. Это достигается работой высокомолекулярных соединений, таких как ферменты: супероксиддисмутаза, каталаза и глутатионпероксидаза (расщепляют перекись).
Супероксиддисмутаза (СОД) — фермент, который широко распространен в природе. В активном центре цитозольной СОД содержатся ионы металлов (меди, железа, марганца, цинка). СОД присутствует во всех аэробных организмах и служит для эффективного удаления супероксидных радикалов.
СОД катализирует реакцию превращения двух анион-радикалов в перекись водорода (Н202 ) и молекулярный кислород:
202- + 2Н+ -> Н202 + 02

Слайд 37

Каталаза расщепляет пероксид водорода с образованием воды и молекулярного кислорода:

2Н2О2 → 2Н2О + О2
Глутатионпероксидаза использует восстановленный глутатион для восстановления пероксида водорода и гидропероксиды жирных кислот:
Эта реакция служит для предотвращения гемолиза при образовании пероксида водорода (Н2О2 ) и гидропероксидов жирных кислот ( ROOH ) в мембране эритроцитов.

Слайд 38

Каталаза
расщепляет перекись водорода с образованием воды и молекулярного кислорода, а пероксидазы

восстанавливают перекись до воды специальными субстратами, например, глютатионом. Глютатиону принадлежит особая роль, что связано со способностью восстанавливать перекись водорода, гидропероксиды ROOH, а также обезвреживать вторичные метаболиты
2Н2О2 + каталаза → 2Н2О + О2

Слайд 39

Глутатионпероксидаза
Используется восстановленный глутатион для утилизации пероксида водорода:
Н2О2 + 2GSH → GS-SG

+ 2H2O
Эта реакция служит для предотвращения гемолиза эритроцитов при образовании пероксида водорода Н2О2

Слайд 40

Реакции, обеспечивающие антиоксидантную защиту в эритроцитах

Слайд 41

Защита
1. Супероксид-
дисмутаза
.
2. Каталаза
Н2О + О2
2 молекулы глутатиона
2 Гл- SH
3. Глутатионпероксидаза
(Se

– зависимая)

Н2О

Гл – S-S – Гл
Глутатион окисленный

Выходит из клетки

Не проходит
через мембрану

Слайд 42

Неферментативные антиоксиданты
Ионы металлов способны образовывать активные формы кислорода. В связанном с

белком состоянии эти металлы неактивны.
Транспорт ионов металлов с переменной валентностью в плазме крови осуществляют специальные белки-переносчики:
Церулоплазмин транспортирует медь,
Трансферрин – железо,
Альбумин связывает ион меди,
Металлотионеины связывают ионы цинка, меди, кадмия, ртути

Слайд 43

Слайд 44

Транспорт ионов металлов с переменной валентностью в плазме крови осуществляют специальные

белки-переносчики:
- Церулоплазмин транспортирует медь,
- Трансферрин – железо,
- Альбумин связывает ион меди,
Металлотионеины (цитоплазматические белки богатые цистеином) связывают ионы цинка, меди, кадмия, ртути

Превентивные антиоксиданты

Источником электронов для образования активных форм кислорода служат металлы с переменной валентностью:
Fe, Cu, Zn. В связанном с белком состоянии эти металлы неактивны.

Слайд 45

АНТИОКСИДАНТЫ
Действие ферментных антиоксидантов дополняется в целостном организме естественными антиоксидантами, в частности,

витаминами группы Е, стероидными гормонами, серусодержащими аминокислотами, аскорбиновой кислотой, витаминами K и P, β-каротином, убихиноном, пептидами, производными гаммааминомасляной кислоты, фосфолипидами, продуктами метаболизма эйкозаноидов, а также тиолами, в частности, эрготионеином, содержащимся в эритроцитах печени, мозге.

Слайд 46

Слайд 47

Низкомолекулярные антиоксиданты
Витамин С: Аскорбат инактивирует практически все активные формы кислорода
Глутатион –

перехватчик гидроксильных радикалов и синглетного кислорода
Мочевая кислота – мощный перехватчик синглетного кислорода, пероксильных и гироксильных радикалов,
Витамин Е – α-токоферол реагирует с .ОН-радикалами и способен защищать мембраны от синглетного кислорода

Слайд 48

Антиоксидантным эффектом обладают витамины Е и К, убихиноны, триптофан и фенилаланин,

а также большинство растительных и животных пигментов, в частности, каротиноиды, флавоноиды, фенокарбоксильные кислоты.
Cамый эффективный из антиоксидантов, принимаемых с пищей можно отнести витамин Е. Недостаток витамина Е способствует деструкции мембран.

Слайд 49

Витамин Е чаще всего принимается вместе с витамином С. Аскорбиновая кислота

может выступать в качестве донора и акцептора ионов водорода благодаря наличию в структуре двух фенольных групп, ее антиоксидантные свойства характеризуются широким спектром инактивирующего действия на различные свободные радикалы. Аскорбиновая кислота превосходит другие антиоксиданты плазмы крови в защите липидов мембран от перекисного окисления.

Слайд 50

Антиоксиданты

Слайд 51

Свободное окисление и микросомальное окисление

Содержание

Вопросы лекцииСвободное окислениеОксидазные и оксигеназные реакцииМикросомальное окислениеАктивные формы кислородаПерекисное окисление липидовПрооксиданты,

Пути использования кислорода в клетке СРО активные формы О2ЦТД СВОБОДНОЕ ОКИСЛЕНИЕ

Свободное окисление - это кислород-зависимые процессы, которые не связаны с образованием

Биологическая роль свободнорадикального окисленияСвободнорадикальным окислением инициируются процессы обновления белков, фосфолипидов мембран,

ОКСИДАЗЫПримером оксидазы может служить НАДФН-оксидаза плазматической мембраны фагоцитирующих лейкоцитов:НАДФН + Н+

Флавинсодержащие моноаминооксидазы (МАО) – окислительное дезаминирование биогенных аминов (Ко-фермент – ФАД).Реакция

Инактивация биогенных аминовЧаще всего осуществляется окислением ферментами моноаминооксидазы (МАО), коферментом которых

ОКСИГЕНАЗЫК ним относятся система цитохрома Р-450 и Монооксигеназы - гидролизуют ароматические

Микросомальное окисление (МСО) Это сложный биохимический процесс, в котором участвуют мультиферментные комплексы

Процесс микросомального окисления необходим для окисления ксенобиотиков, к числу которых относятся

Стадии микросомального окисления1. Гидрофобный субстрат (R-H) связывается с молекулой кислорода в

СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ Свободные радикалы отличаются от обычных молекул тем, что у

Из первичного радикала – супероксида, а также в результате других реакций

Образование активных форм кислорода: кислород участвует в образовании перекисей и активных

О2 → О2.- → О22- → Н2О2 →OH- + .ОН- супер-

Источники электроновГлавный источник свободных радикалов – дыхательная цепь. Утечка электронов происходит

ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ (ПОЛ)Реакция цепного окисления липидов играет важную роль в