Изпращането на вашата добра работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу
Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.
Публикувано на http://www.allbest.ru/
Липидна пероксидация
Въведение
Реакциите на липидна пероксидация (LPO) са свободни радикали и постоянно се появяват в тялото. Свободнорадикалното окисление нарушава структурата на много молекули. Някои аминокиселини в протеините се окисляват. В резултат на това структурата на протеините се разрушава, между тях се образуват ковалентни „напречни връзки“, всичко това активира протеолитичните ензими в клетката, хидролизирайки увредените протеини. Реактивните кислородни видове лесно увреждат структурата на ДНК. Неспецифичното свързване на Fe 2+ от ДНК молекулата улеснява образуването на хидроксилни радикали, които разрушават структурата азотни основи. Но най-податливи активни формикислородни мастни киселини, съдържащи двойни връзки, разположени през СН2 групата. Именно от тази CH 2 група свободният радикал (инициатор на окисление) лесно отнема електрон, превръщайки липида, съдържащ тази киселина, в свободен радикал.
LPO е верижна реакция, която осигурява разширеното възпроизвеждане на свободни радикали, частици с несдвоен електрон, които инициират по-нататъшното разпространение на пероксидацията.
Етапи на липидна пероксидация
1) Иницииране: образуване на свободен радикал (L*)
Реакцията най-често се инициира от хидроксилен радикал, който отстранява водорода от СН 2 групите на полиеновата киселина, което води до образуването на липиден радикал.
2) Развитие на веригата
L * + O 2 > LOO *
LOO* + LH > LOOM + LR*
Развитието на веригата възниква, когато се добави O 2, което води до образуването на липоперокси радикал LOO* или липиден пероксид LOOH.
LPO е верижна реакция на свободни радикали, т.е. Всеки образуван радикал инициира образуването на няколко други.
3) Разрушаване на липидната структура
Крайните продукти на пероксидацията на полиеновата киселина са малондиалдехид и киселинен хидропероксид.
4) Отворена верига - взаимодействие на радикалипомежду си:
LOO* + L* > LOOH + LH
L* + витамин E > LH + витамин E*
vit E* + L* > LH + vit E оксид.
Развитието на веригата може да бъде спряно, когато свободните радикали взаимодействат помежду си или когато взаимодействат с различни антиоксиданти, например витамин Е, който дарява електрони, превръщайки се в стабилна окислена форма.
Увреждане на клетката в резултат на кръстосано смущаванеокисляванелипиди
Реактивните кислородни видове увреждат структурата на ДНК, протеините и различни мембранни структури на клетките. В резултат на появата на хидрофилни зони в хидрофобния слой на мембраните поради образуването на хидропероксиди на мастни киселини, водата, натриевите и калциевите йони могат да проникнат в клетките, което води до набъбване на клетките, органелите и тяхното разрушаване. Активирането на пероксидацията е характерно за много заболявания: мускулна дистрофия (болест на Дюшен), болест на Паркинсон, при която LPO разрушава нервните клетки в мозъчния ствол, атеросклероза и развитие на тумори. Пероксидацията се активира и в тъкани, които са претърпели първо исхемия и след това реоксигенация, което се случва например по време на спазъм на коронарните артерии и тяхното последващо разширяване.
Същата ситуация възниква, когато кръвен съсирек се образува в съд, захранващ миокарда. Образуването на тромб води до запушване на лумена на съда и развитие на исхемия в съответната област на миокарда (тъканна хипоксия). Ако предприемете бързи терапевтични мерки за унищожаване на кръвния съсирек, доставката на кислород в тъканта се възстановява (реоксигенация). Доказано е, че в момента на реоксигенацията рязко се увеличава образуването на реактивни кислородни видове, които могат да увредят клетката. По този начин, дори въпреки бързото възстановяване на кръвообращението, настъпва увреждане на клетките в съответната област на миокарда поради активирането на пероксидацията. антиоксидант на липидната пероксидация
На кожата могат да се наблюдават промени в тъканната структура в резултат на LPO: с възрастта броят на пигментните петна по кожата се увеличава, особено на дорзалната повърхност на дланите. Този пигмент се нарича липофусцин, който е смес от липиди и протеини, свързани помежду си чрез напречни ковалентни връзки и денатурирани в резултат на взаимодействие с химически активни групи от продукти на липидна пероксидация. Този пигмент е фагоцитиран, но не се хидролизира от лизозомните ензими, поради което се натрупва в клетките, нарушавайки техните функции.
СЕКСУАЛНОСТТА се среща не само в живите организми, но и в хранителните продукти, особено когато храната е неправилно приготвена и съхранявана. Гранясването на мазнините, образуването на по-тъмен слой върху повърхността на маслото, появата на специфична миризма в млечните продукти - всичко това са признаци на секс. Антиоксидантите обикновено се добавят към хранителни продукти, съдържащи ненаситени липиди - вещества, които инхибират липидната пероксидация и запазват структурата на хранителните компоненти.
Системи за защита на клетките от реактивни кислородни видове
Антиоксидантни ензими. Ензимите, които защитават клетките от действието на реактивни кислородни видове, включват супероксид дисмутаза, каталаза и глутатион пероксидаза. Тези ензими са най-активни в черния дроб, надбъбречните жлези и бъбреците, където съдържанието на митохондрии, цитохром Р 4 50 и пероксизоми е особено високо. Супероксид дисмутазата (SOD) превръща супероксидните аниони във водороден пероксид:
2 + 2H + > H 2 O 2 + O 2 .
SOD изоензимите се намират както в цитозола, така и в митохондриите и са, така да се каже, първата линия на защита, тъй като супероксидният анион обикновено се образува като първи от реактивните кислородни видове по време на изтичане на електрони от дихателната верига.
SOD е индуцируем ензим, т.е. неговият синтез се увеличава, ако пероксидацията се активира в клетките.
Водородният пероксид, който може да инициира образуването на най-активната форма на OH*, се разрушава от ензима каталаза:
2H 2 O 2 > 2 H 2 O + O 2.
Каталазата се намира главно в пероксизомите, където се образува най-голямото количество водороден прекис, а също и в левкоцитите, където предпазва клетките от ефектите на "респираторен изблик".
Глутатион пероксидазата е най-важният ензим, който осигурява инактивирането на реактивните кислородни видове, тъй като разрушава както водородния пероксид, така и липидните хидропероксиди. Той катализира редукцията на пероксидите, използвайки трипептида глутатион (g-глутамилцистеинилглицин). Сулфхидрилната група на глутатиона (GSH) служи като донор на електрони и, когато се окислява, образува дисулфидната форма на глутатиона, в която 2 молекули глутатион са свързани чрез дисулфидната група.
H 2 O 2 + 2 GSH > 2 H 2 O + G-S-S-G.
Окисленият глутатион се редуцира от глутатион редуктаза:
GS-SG + NADPH + H + > 2 GSH + NADP + .
Глутатион пероксидазата, която намалява липидните хидропероксиди в мембраните, използва селен (основен микроелемент в храната) като коензим. При неговия дефицит активността на антиоксидантната защита намалява.
Витамини с антиоксидантно действие
витаминд(b-токоферол) - най-често срещаният антиоксидант в природата - е липофилна молекула, която може да инактивира свободните радикали директно в хидрофобния слой на мембраните и по този начин да предотврати развитието на пероксидационната верига. Има 8 вида токофероли, но b-токоферолът е най-активният.
Витамин Е дарява водороден атом на свободния радикал на липиден пероксид (ROO*), редуцира го до хидропероксид (ROOH) и по този начин спира развитието на липиден пероксид (Фиг. 1).
Образуваният в резултат на реакцията свободен радикал на витамин Е е стабилен и не може да участва в развитието на веригата. Напротив, радикалът на витамин Е директно взаимодейства с радикалите на липидните пероксиди, като ги редуцира и сам се превръща в стабилна окислена форма - токоферол хинон.
витамин С(аскорбинова киселина) също е антиоксидант и участва чрез два различни механизма в инхибирането на липидната пероксидация. Първо, витамин С възстановява окислената форма на витамин Е и по този начин поддържа необходимата концентрация на този антиоксидант директно в клетъчните мембрани. Второ, витамин С, като водоразтворим витамин и силен редуциращ агент, взаимодейства с водоразтворимите реактивни кислородни видове - H2O2, OH* и ги инактивира.
V - каротин,прекурсор на витамин А, също има антиоксидантен ефект и инхибира LPO.
Витамин Е (a-токоферол) инхибира окисляването на свободните радикали чрез даряване на електрон, което води до инактивиране на липидния радикал и витамин Е се превръща в стабилен, напълно окислен токоферолхинон.
ориз. 1. Механизмът на антиоксидантното действие на витамин Е
Диета, обогатена с витамини Е, С и каротеноиди, значително намалява риска от развитие на атеросклероза и сърдечно-съдови заболявания, потиска развитието на катаракта - помътняване на лещата на окото и има антиканцерогенен ефект. Има много доказателства, че полезните ефекти на тези хранителни компоненти са свързани с инхибирането на липидната пероксидация и други молекули и следователно с поддържането на нормалната структура на клетъчните компоненти.
Публикувано на Allbest.ru
...Подобни документи
Анализ на пероксидация в кръвна плазма и бъбречен хомогенат контролна групаживотни и такива, изложени на въглероден тетрахлорид. Нива на антиоксидантни ензими в плазмата и бъбреците след приложение на витамин Е преди и след експозицията му.
теза, добавена на 05/11/2014
Активни форми, функции и механизми на образуване на кислород. Видове окислителни реакции. Антиоксидантна система на организма, клетъчни защитни фактори. Антиоксидантни кръвни ензими. Видове свободни радикали. Процеси на липидна пероксидация.
курсова работа, добавена на 29.09.2015 г
Окисляване органични съединенияи органичен синтез. Трансформация, която възниква с повишаване на степента на окисление на атома. Връзки преходни метали. Окислителни реакции на алкени със запазване на въглеродния скелет. Окисляване на циклични съединения.
лекция, добавена на 01.06.2012 г
Кинетичен анализ на схемата на пероксидация на петролни сулфиди. Влияние на метода за получаване на катализатора върху кинетиката на пероксидацията на петролен сулфид. Автокатализа в реакцията на окисляване на петролни сулфиди в присъствието на молибденов оксид.
курсова работа, добавена на 13.01.2015 г
Концепцията за оксидазния тип окисление. Оксигеназен тип окисление. Ролята на микрозомалното окисление. Специфични трансформации на аминокиселини в организма. Неутрализиране на чужди вещества. Свързване в активния център на цитохрома. Намаляване на желязото в хема.
презентация, добавена на 03/10/2015
Ролята на окислението на органичните съединения в промишления органичен и нефтохимичен синтез. Класификация на окислителните процеси по различни критерии. Синтез на винилацетат, димеризация на меркаптани, епоксидиране на олефини, демеркаптанизация на природен газ.
резюме, добавено на 28.01.2009 г
Висши мастни киселини. Биосинтеза карбоксилни киселини. Естерипо-високо едновалентни алкохолии висши мастни киселини. Прости липиди триацилглицероли. Реакции на окисляване на липиди, включващи двойни връзки. Окисляване с разцепване на въглеводородния скелет.
резюме, добавено на 19.08.2013 г
Използване на 3,3",5,5"-тетраметилбензидин в аналитична химия. Експериментална техника и необходими изходни материали, стъклария, оборудване. Изчисляване на скоростта на реакциите на окисление на ТМВ по метода на допирателната в началния участък на кривите след индукционния период.
курсова работа, добавена на 12/04/2011
Същност и видове окисляване - химически реакциидобавяне на кислород или отстраняване на водород. Запознаване с методите за възстановяване на метали във водни и солеви разтвори. Изучаване на основните принципи на теорията на редокс реакциите.
резюме, добавено на 10/03/2011
Концепцията за степента на окисление на елементите в неорганична химия. Получаване на SiO2 филми чрез термично окисление. Анализ на влиянието на технологичните параметри върху процеса на оксидиране на силиций. Фактори, влияещи върху скоростта на производство и качеството на SiO2 филми.
Пероксидацията се извършва с помощта на реактивни кислородни видове. Положителният му ефект е свързан с фагоцитоза и унищожаване на дефектни клетки, но този процес има и отрицателно значение.
Кислородът е участник в много процеси в организма, необходими за поддържане на живота. Активните му форми обаче могат да причинят вреда. Какво представлява липидното окисление в организма и какви са неговите характеристики?
Мастните клетки са най-енергоемки, което ги отличава от протеините и въглехидратите. При окисляването им се генерира енергия, която се съхранява под формата на АТФ. Основните функции на липидите са пластични и енергийни. Те са структурен елемент на клетките, без които тялото не би съществувало. Липидите се натрупват в мастните депа, като по този начин създават източници на енергия за функциите на тялото.
Пероксидация
Реактивните кислородни видове се образуват в повечето клетки на тялото поради постепенното добавяне на електрони. Основният продукт на такива реакции е водата, но по време на тази трансформация се отделят и химически активни вещества като странични продукти. Процесът протича не само в липидите; протеиновите молекули също са засегнати.
Роля на окислението
Участието на реактивни кислородни видове най-често води до неприятни последицив тялото – разрушаване на клетките. Особено важен е процесът на окисление на мембранните липиди; По този начин клетъчната мембрана престава да изпълнява своите защитни функции и клетката умира.
Най-активен е хидроксилният радикал. Има по-изразен ефект върху органичните компоненти на клетките. Той е в състояние да отстрани електрон от молекулите, което започва верига от окислителни реакции. За защита тялото разполага със система за потискане на окисляването, която помага да се поддържа целостта на клетките.
Пероксидацията причинява повече от просто вреда. Този процес има и полезни функции. Без активни форми е невъзможно да си представим фагоцитоза, в резултат на която умират чужди за тялото вещества. След като патогенният агент бъде уловен от левкоцит, той трябва да бъде унищожен, за което е отговорен кислородът. В допълнение, окислителните процеси помагат за унищожаване и отстраняване на увредените клетки от тялото, засягайки техните мембрани и ДНК.
Реакции
Липидната пероксидация винаги се случва в тялото и засяга не само липидите, но и други съединения. Този процес е важен и за разрушаването на протеините. Свободнорадикалното окисление причинява увреждане на някои аминокиселини. Неговото активиране води до промяна в структурата, между тях се появяват ковалентни връзки– „кръстосано свързване“, което спомага за повишаване на функцията на протеолитичните ензими – това са съединения, участващи в разрушаването на увредени протеини.
Липидите са най-податливи на окисляване, тъй като имат специфична структура. Те имат CH2 група, през която са разположени двойни връзки. Активните форми са способни да отстранят електрон от тази група.
Освен това веригата се развива поради добавянето на кислород, което води до образуването на липиден пероксид. При по-нататъшни трансформации се образуват крайни продукти. Веригата може да прекъсне след образуване на връзка с антиоксиданта. Това са етапите на процеса.
Особености
Реактивните кислородни видове имат разрушителен ефект върху структурите на протеините, генетичния материал (ДНК) и мембранните компоненти. В мембраните процесът на увреждане започва по следния начин. Клетките са ограничени от средадвоен слой липиди. Техните молекули съдържат хидрофобни и хидрофилни части. Външната част е представена от хидрофобни структури, които предотвратяват транспортирането на редица вещества.
По време на процеса на окисляване в този слой се образуват хидрофилни зони - това се дължи на образуването на хидропероксиди. Водата, както и калциевите и натриевите йони, спокойно преминават през тези зони, което обикновено не трябва да се случва. Те трябва да се транспортират само с участието на специални системи. След окисляване те активно проникват през зоните на увреждане, в резултат на което клетката набъбва, нейните органели се увреждат и тя става нежизнеспособна.
Обикновено такива процеси в тялото поддържат баланса, като унищожават дефектните клетки. Някои заболявания обаче са придружени от прекомерно активиране на свободнорадикалното окисление. Например при болестта на Паркинсон се активира разрушаването нервни клеткиразположени в мозъчния ствол. При мускулна дистрофия се активира окислението на протеините.
Окислителната реакция също се активира в зоната на исхемия и след това реваскуларизация (васкуларно възстановяване). Това се случва, когато кръвният поток е временно нарушен и след това възстановен отново, например по време на спазъм или оклузия на лумена на съда. Ситуацията може да бъде разгледана подробно, като се използва примерът за тромбоза на коронарната артерия.
Когато съдът е блокиран от тромб, кръвта спира да доставя на миокарда кислород и хранителни вещества - настъпва исхемия.
Ако помощта е предоставена навреме и кръвният съсирек е унищожен, кръвоснабдяването се възстановява. Изглежда, че всички процеси в клетката трябва да се нормализират, но възниква синдром на исхемия-реперфузия. По време на реоксигенацията (възстановяване на доставката на кислород) образуването на активни форми се увеличава значително, поради което се отбелязва допълнително увреждане на миокардните клетки.
Биохимията установи, че липидната пероксидация се случва не само в тялото. Влиянието му може да се оцени, като се обърне внимание на промените в свойствата на хранителните продукти. Неправилното съхранение води до гранясване на мазнините, потъмняване на маслата, промени в миризмата и вкуса на млечните продукти - всичко това се дължи на окисляването. Тази реакция води до промяна в първоначалните свойства на веществата.
защита
Процесите на окисляване не трябва да са твърде интензивни; тяхното активиране може да доведе до вредни последици. Прекомерното освобождаване на свободни радикали се предотвратява от специална защитна система - именно тази система поддържа баланса в тялото, предотвратявайки разрушаването на здравите клетки. От коя връзка трябва да очаквате защита?
Важна роля играят ензимите, които превръщат реактивните кислородни видове в безвредни съединения. Сред тези ензими са каталаза, супероксид дисмутаза и глутатион пероксидаза. Най-голямата активност на тези ензими се наблюдава в черния дроб и бъбреците.
витамини
Витамин Е е естествен антиоксидант. Това е липофилна молекула, чиято основна функция е да потушава свободните радикали. Този процес протича в хидрофобния слой на клетъчната мембрана. Алфа токоферолът е по-активен от бета. Механизмът му на действие е да отдаде водороден атом на свободен радикал, което спира липидната пероксидация. Антиоксидантите причиняват намаляване на функцията на активните форми. 
Витамин С също принадлежи към групата на антиоксидантите, като подпомага защитата на клетките по два механизма. Това съединение е в състояние да възстанови витамин Е, което подобрява свойствата на последния. В допълнение, той е способен независимо да инактивира водоразтворимите форми на кислорода, поради факта, че е силен редуциращ агент.
Бета-каротинът също е в състояние да блокира липидната пероксидация. Това съединение е предшественик на витамин А. Активирането на пероксидацията става невъзможно поради действието на това съединение.
По този начин можем да заключим, че приемането на необходимото количество витамини в организма е предотвратяване на определени патологични промени. Витамините трябва да идват предимно от храната - трябва да се придържате към балансирана диета, да ядете плодове и зеленчуци в правилните количества. Веднъж на всеки 6 месеца се препоръчва да се вземе курс от мултивитамини. Храната трябва да има балансирано съдържание на протеини, въглехидрати и мазнини.
Заключение
Липидната пероксидация има както положителни, така и отрицателни аспекти. Този процес е необходим на тялото, тъй като предпазва от действието на чужди агенти, а също така помага да се унищожат увредените клетки, които вече не могат да изпълняват функциите си. Свободнорадикалното окисляване обаче може да се случи твърде интензивно - тогава здравите клетки са засегнати, тяхната функция е нарушена и те умират.
Много заболявания са свързани с активирането на пероксидацията. Защитата срещу излишното действие на активните форми спомага за поддържане на баланса в тялото. Прекомерното намаляване на интензивността на окисление също е нежелателно, тъй като процесите на фагоцитоза и отстраняване на нежелани клетки ще бъдат нарушени - важно е да се поддържа баланс.
LPO се нарича още свободнорадикално окисление на липидите. Това окисление обикновено протича в ниски следи (с ниска скорост) в мембраните на митохондриите, лизозомите и в мембраната на еритроцитите, където има ненаситени липиди (главно фосфолипиди).
Процесите на LPO играят определена роля. Участват:
в регулирането на пропускливостта на мембраната;
при обновяването на клетъчните мембрани;
в регулирането на скоростта на растеж на тялото;
в клетъчната пролиферация.
Продуктите на пероксидацията на ненаситените липиди са:
алдехиди (малондиалдехид);
свободни радикали – R;
пероксидни радикали – ROO;
хидропероксиди – ROOH;
(98% в първите етапи);
епоксиди.
Образуването на свободни радикали и ускоряването на липидната пероксидация се причиняват от:
метали с променлива валентност (Fe, Cu);
някои диазо съединения.
LPO продуктите са реактивни молекули, които спонтанно ускоряват верижните реакции на пероксидация на ненаситени липиди и реагират с биомолекули (протеини, нуклеинови киселини), причинявайки нарушаване на техните функции. Верижно пероксидно окисление придружава слаба хемилуминесценция(свръхслаб блясък на тъканите).
Стабилното ниво на LPO в рамките на нормалните физиологично необходими граници се осигурява от антиоксидантната защитна система.
Антиоксидантите (антиоксидантите) намаляват концентрацията на свободните радикали.
Антиоксиданти.
Истински антиоксиданти от типа на токоферол (витамин Е, тироксин, селен).
Антиоксиданти - комплекси: моно-ди-трикарбоксилни киселини (лимонена, никотинова, аскорбинова, бензоена).
Ензимни защитни механизми:
глутатион-редуктаза: глутатион-дехидрогеназа, каталаза, супероксиддисмутаза.
Най-висок антиоксидантен ефект имат нервната тъкан и белите дробове. Сърцето и бъбреците имат средна стойност на антиоксидантна активност. Подкожната мастна тъкан, мускулите и панкреасът имат ниска антиоксидантна активност.
Антиоксидантната активност на повечето съединения се определя от наличието на подвижен Н атом с отслабена "С" връзка. Активните радикали на ROO субстрата се заместват. R' към нискоактивния антиоксидантен радикал А. Този радикал не е способен да продължи веригата и се превръща в стабилни молекулни продукти поради полимеризация.
Глутатион пероксидазата разрушава хидропероксидите на мастните киселини с участието на редуциран глутатион:
ROOH+2G – SH R-OH+G-S-S-G+H 2 O
Ензимите каталаза и пероксидаза неутрализират вече образуваните пероксиди и прекъсват по-нататъшното разклоняване.
Токоферолите са способни да вмъкват своите странични вериги между NLC на мембранните фосфолипиди, образувайки комплекси и увеличавайки плътността на мембранното опаковане. Това предотвратява проникването на кислород и образуването на пероксидни радикали. Има систематично инхибиране на LPO. Срив настъпва най-малкото, когато един от компонентите на антиоксидантния комплекс изпадне. Нарушаването на тази физиологична защитна система, което означава повишена пероксидация, възниква:
При пролетен дефицит на антиоксиданти, токоферол, аскорбинова киселина.
С излишък от висококалорични храни. Нарушава се балансът между скоростта на биологично окисление и доставката на продукти, което води до освобождаване на субстрата по пътя на свободно радикално окисление.
стрес. Води до спад на антиоксидантната активност, тъй като има несъответствие между приема на излишния субстрат (мастни киселини), както и на кислород, в тъканта и действителната им консумация.
Липса на физическа активност.
Ниската подвижност намалява ензимното биологично окисление, придружено от използване на кислород - засилва окислението на свободните радикали.
Лъчев фон. Облъчването ускорява НАСТИЛКАТА.
Дългосрочната антибиотична терапия намалява ВИТ. S, RR. Повишената липидна пероксидация води до синдромалипидна пероксидация
Ензимно увреждане.
, което се характеризира с:
Увреждане на мембраната.
Натрупване на полимери.
Тези явления могат да преобладават по различен начин при различните патологии.
Пероксидацията (автоокислението) на липидите при контакт с кислород не само прави хранителните продукти неизползваеми (гранясване), но също така причинява увреждане на тъканите in vivo, което допринася за развитието на туморни заболявания. Увреждащият ефект се инициира от свободните радикали, които възникват по време на образуването на пероксиди на мастни киселини, съдържащи двойни връзки, редуващи се с метиленови мостове (това редуване се среща в естествените полиненаситени мастни киселини) (фиг. 15.28). Липидната пероксидация е верижна реакция, която осигурява разширеното възпроизвеждане на свободни радикали, които инициират по-нататъшното разпространение на пероксидацията. Целият процес може да бъде представен по следния начин.
1) Иницииране: образуване на R от предшественик
2) Развитие на реакцията:
3) Прекратяване (прекратяване на реакцията):
Тъй като ROOH хидропероксидът действа като прекурсор в процеса на иницииране, липидната пероксидация е разклонена верижна реакция с потенциал да причини значителни
ориз. 15.27. Долихол (-алкохол).
щети. За да регулират процеса на пероксидация на мазнините, както хората, така и природата използват антиоксиданти. За тази цел към хранителните продукти се добавят пропил галат, бутилиран хидроксианизол и бутилиран хидрокситолуол. Естествените антиоксиданти включват мастноразтворим витамин Е (токоферол), както и водоразтворими урати и витамин С. -Каротинът е антиоксидант само при ниски стойности. Антиоксидантите попадат в два класа: 1) превантивни антиоксиданти, които намаляват скоростта на иницииране на верижната реакция и 2) охлаждащи (прекъсващи веригата) антиоксиданти, които предотвратяват развитието на верижна реакция. Първите включват каталаза и други пероксидази, които разрушават ROOH, и агенти, които образуват хелатни комплекси с метали - DTP A (диетилентриамин пентаацетат) и EDTA (етилендиамин тетраацетат). Фенолите или ароматните амини често се използват като антиоксиданти, прекъсващи веригата. При условия in vivo, основните антиоксиданти, прекъсващи веригата, са супероксид дисмутазата (вижте стр. 126), която улавя свободните супероксидни радикали във водната фаза, както и витамин Е, който улавя ROO свободните радикали в липидната фаза и вероятно урината киселина.
Пероксидацията in vivo също се катализира от хем съединения и липоксигенази, открити в тромбоцитите, левкоцитите и др.
ориз. 15.29. а-токоферол.
Витамин Е (a-токоферол)
Има няколко естествено срещащи се токофероли. Всички са 6-хидроксихромани или токоли с изопреноидни заместители (фиг. 15.29). α-Токоферолът е най-разпространеният и с най-голяма биологична активност като витамин.
Витамин Е има поне две метаболитни функции. Първо, той служи като най-мощният природен мастноразтворим антиоксидант и, второ, има специфична, макар и не напълно разбрана роля в метаболизма на селена.
Витамин Е изглежда е първият ешелон на защитата на клетъчните и субклетъчните мембранни фосфолипиди от пероксидация. Фосфолипиди на митохондриите, ендоплазмения ретикулум и плазмени мембраниимат специфичен афинитет към α-токоферол, така че витаминът очевидно е концентриран в тези мембрани. Токоферолите действат като антиоксиданти, които прекъсват окислителните вериги чрез способността си да пренасят фенолен водород към пероксиден радикал (фиг. 15.30). Фенокси радикалът е резонансно стабилизирана и относително нереактивна структура, с изключение на взаимодействието му с други пероксидни радикали. По този начин α-токоферолът почти не участва във верижната реакция на окисление; Окисляването на хромановия пръстен и страничната верига на α-токоферола произвежда продукт, който не е свободен радикал (фиг. 15.31). Този продукт образува конюгат с глюкуроновата киселина и се екскретира в жлъчката. Антиоксидантният ефект на α-токоферола продължава при високи концентрации на кислород, така че не е изненадващо, че
ориз. 15.30 ч. Антиоксидантният ефект на потискане на верижната реакция на токоферолите срещу пероксидни радикали
ориз. 15.31. Продукт от окислението на a-токоферол. Номерирането на атомите позволява да се сравни тяхната позиция в продукта и изходното съединение.
витаминът се натрупва в богати на липиди зони в контакт със среда, където се поддържа високо парциално налягане на кислорода - в мембраните на еритроцитите и клетките на дихателните пътища.
Въпреки това, дори при наличието на достатъчно количество витамин Е, се образуват някои пероксиди. Вторият ешелон на защитата на мембраната от разрушителните ефекти на пероксидите (виж стр. 204) е глутатион пероксидазата, която съдържа селен. По този начин ефектът на витамин Е и селен изглежда е да предпазват клетъчните и субклетъчните компоненти от увреждане от пероксиди, осигурявайки целостта на органелите и по този начин предотвратявайки развитието на патологични състояния под въздействието на физически, химични или други стресови фактори.
Сред основните механизми на увреждане на клетките при оксидативен стрес водещ е окисляването на остатъците от мастни киселини в мембранните фосфолипиди. Това намалява тяхната хидрофобност и нарушава стабилността на мембраните, променя функционирането на свързаните с мембраната ензими и повишава пропускливостта на мембраните за йони.
Реакциите на свободните радикали с мастни киселини са станали широко известни поради тяхното значение в хранително-вкусовата промишленост. Появата на неприятен миризмаИ гранясванепродукти – това е проявление липидна пероксидация(ЕТАЖ).
Основният субстрат за свободните радикални реакции са двойните връзки на полиненаситените мастни киселини. IN клетъчни мембрани полиненаситените мастни киселини се намират във фосфолипидите и гликолипидите. Също така, голям брой фосфолипиди с полиненаситени мастни киселини са локализирани в липопротеинова обвивкависока, ниска и много ниска плътност, която е важна в патогенезата на атеросклерозата.
В резултат на свободнорадикалното окисление на мастни киселини, хидропероксиди и диенови конюгати(първични продукти), които са много нестабилни. С участието на метали с променлива валентност те бързо се метаболизират във вторични ( алдехидиИ диалдехиди) и висше ( Бази на Шиф) продукти на липидна пероксидация.
Липидната пероксидация включва няколко етапа:
- Посвещение.
- развитие.
- Разклоняване.
- Прекъсване на веригата.
В момента на започване , например, хидроксил-Радикалът атакува метиленовата група, разположена между двойните връзки и избива водороден атом, който редуцира хидроксилния радикал до вода. След това двойната връзка се пренарежда в мастната киселина, радикалната група се измества и тя взаимодейства с кислорода. В резултат на това липопероксилен радикал.
По-нататъшното взаимодействие на получения липоперокси радикал със съседни мастни киселини води до неговото неутрализиране и появата на нови липоперокси радикали, т.е. до развитието на линейна верижна реакция с появата на нови окислени мастни киселини.
Развитие на реакции на липидна пероксидация
В допълнение към линейното развитие може да възникне разклоняване на реакцията поради образуването на хидроелектронен пероксид от всякакви метали или при излагане на радиация.
Разклоняване и прекратяване на реакциите на липидна пероксидация
Верижната реакция се прекъсва, когато радикалите взаимодействат помежду си или в реакция с различни антиоксиданти, например витамин Е, който дарява електрони, превръщайки се в доста стабилна окислена форма.
Продукти на липидна пероксидация
Основните продукти на LPO са хидропероксиди на мастни киселини, те претърпяват по-нататъшно разлагане с образуването на вторични продукти на липидна пероксидация - различни алкохоли, кетони, алдехиди и диалдехиди, епоксиди и други съединения.
Най-реактивният от вториченПродуктите на LEX са малонов диалдехид(MDA), който е способен да образува ковалентни връзки с NH 2 групи на протеини и други молекули, за да образува бази на Шиф.
Схема на реакциите за образуване на малонов диалдехид
Ролята на малоновия диалдехид
(MDA), образуван по време на липидната пероксидация, може да реагира с ε-NH2 групи лизинили N-терминални аминокиселини на протеини, с NH2 групи фосфолипидиИ глюкозамини. MDA образува мостове вътре и между молекулите, за да образува Шифови бази.
