Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Volné radikály a antioxidanty Dvě základní rovnováhy acidobazická – předávání protonu –zásada + H + ↔ kyselina oxidačně-redukční – předávání elektronu.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Volné radikály a antioxidanty Dvě základní rovnováhy acidobazická – předávání protonu –zásada + H + ↔ kyselina oxidačně-redukční – předávání elektronu."— Transkript prezentace:

1 Volné radikály a antioxidanty Dvě základní rovnováhy acidobazická – předávání protonu –zásada + H + ↔ kyselina oxidačně-redukční – předávání elektronu –oxidovaná forma + e - ↔ redukovaná forma

2 Charakteristika radikálu radikál – částice s nepárovým elektronem ve valenční sféře radikálová reakce – složitý průběh, halogenace alkanů –iniciace –propagace –terminace

3 Reaktivní formy kyslíku = reactive oxygen species - ROS superoxid O 2 + e - = O 2 · - peroxid vodíku O 2 · - + e - + 2H + = H 2 O 2 hydroxylový radikál H 2 O 2 + e - = OH - + HO · voda HO · + e - = OH -

4 Reaktivní formy dusíku = reactive nitrogen species - RNS oxid dusnatý arginin + O 2 = NO · + citrulin oxid dusičitý 2 NO · + O 2 = 2 NO 2 · peroxynitrit NO · + O 2 ·- = OONO -

5 Zdroje volných radikálů ROS a RNS v organismu Enzymové zdroje superoxidu –membránově vázané enzymy s koenzymy: chinoidy, flaviny, hem, Cu 1. Respirační řetězec mitochondrií 1-4% O 2 redukováno neúplně na ROS komplex I (NADH – ubichinonreduktáza) komplex III (ubichinol: cytochrom c- reduktáza)

6 2. Cytochrom P-450 v endoplazmatickém retikulu –ROS vázané na enzym – biotransformace, oxidace ethanolu 3. Specializované buňky – leukocyty, makrofágy –NADPH – oxidáza v cytoplazmatické membráně – baktericidní ochranný systém –myeloperoxidáza – produkce HClO 4. Oxidace hemoglobinu na methemoglobin

7 Zdroje H 2 O 2 dizmutace superoxidu: 2 O 2 ·- + 2H + = O 2 + H 2 O 2 –samovolná –enzym superoxiddizmutáza přímá redukce O 2 působením oxidáz – monoaminooxidáza, glutathionoxidáza, xantinooxidáza - játra peroxizómy – oxidace org.substrátů (ethanol, mastné kys.) spotřebovávají O 2 a tvoří peroxid

8 Neenzymové zdroje ROS 1.chinonová antibiotika adriamycin, daunomycin, streptonigrin,... 2.pyridiniové herbicidy paraquat, diquat – poškození plic 3.nízkomolekulární komplexy Fe s fosfáty, nukleotidy komplexy s ATP, ADP

9 Zdroje oxidu dusnatého - NO · z terminálního atomu N argininu v přítomnosti O 2 reakce katalyzovány syntázami oxidu dusnatého – NOS NOS I – mozková NOS II – makrofágová NOS III - endotelová

10 O 2 + NADPH NO ·

11 Fyziologické funkce volných radikálů Volné radikály jsou nástrojem oxidáz a oxygenáz 1.dýchací řetězec vnitřní mitochondriální membrána aerobní fosforylace 2.biotransformace xenobiotic cytochromoxidasa v mitochondriích – P450 superoxid a peroxid vázány na enzym 3.syntetické pochody v buňce monooxygenasy v endoplazmatickém retikulu jater nebo mitochondriích nadledvin hydroxylace xenobiotik, syntéza cholesterolu a žlučových kysyselin

12 ROS a RNS účinná zbraň fagocytů proti bakteriím 1.leucyty a makrofágy syntéza superoxidu NADPH-oxidázou obsaženou v cytoplazmatické membráně baktericidní ochranný systém 2.polymorfonukleáry myeloperoxidáza – syntéza HClO z H 2 O 2 a Cl - syntetáza NO (NOS II) koncentrace NO vzroste o několik řádů syntéza peroxynitritu - NO + superoxid – OONO -

13 ROS a RNS jako signální molekuly informační síť –primární posel, sekundární posel –proteinkinázy – ovlivnění aktivity enzymu, exprese genu citlivost informační sítě závisí na redoxním stavu buňky (ovlivnění proteinkináz) redoxní stav –kapacita antioxidačního systému (dostupnost redukčních ekvivalentů) –intenzita oxidační zátěže (RONS) oxid dusnatý NO –druhý posel –neurotransmiter v CNS a autonomním nervstvu –vazodilatace cév

14 Antioxidační ochranný systém 1.omezení tvorby nadměrného množství ROS a RNS –regulace aktivity enzymů –vychytání tranzitních prvků z reaktivních míst 2.zachycení a odstranění vzniklých radikálů –vychytávače, lapače, zhášeče –enzymy, látky tvořící s radikály stálejší produkty 3.obecné reparační mechanismy poškozených makromolekul –fosfolipázy –reparační enzymy DNA –proteolýza oxidačně poškozených proteinů

15 Enzymové antioxidační systémy O 2 ·- H2O2H2O2 H 2 O + ½ O 2 · OH + Fe 3+ + OH - 2 H 2 O SOD kataláza GSHPx + Fe 2+ 2 GSH GSSG NADPH+H + NADP +

16 Superoxiddizmutáza – SOD v každé buňce zrychluje dizmutaci superoxidu o 4 řády Typy superoxiddizmutázy 1.superoxiddizmutáza 1 - (SOD1) též Cu, Zn – SOD –dimer, v každé podjednotce atom Cu a Zn –v cytosolu a mezimembránovém prostoru mitochondrií 2.superoxiddizmutáza 2 - (SOD2) též Mn – SOD tetramer, u prokaryont a v mitochondriální matrix 3.extracelulární superoxiddizmutáza (EC – SOD) tetramer, obsahuje Cu a Zn

17 Glutathionperoxidázy odstranění intracelulárních hydroperoxidů selenoproteiny – selonocystein v aktivním centru Katalyzuje reakci: 2 GSH + ROOH = GSSH + H 2 O + ROH Typy glutathionperoxidáz 1.cytosolová GSH – glutathionperoxidáza (cGPx) –rozkládá hydroperoxidy mastných kyselin po uvolnění z lipidů, H 2 O 2 2.fosfolipidhydroperoxid-GSH-peroxidáza (PHGPx) –redukuje fosfolipidové hydroperoxidy přímo v plazmatické membráně bez uvolnění mastných kyselin z fosfolipidů

18 Kataláza - KAT Katalyzuje dvouelektronovou dizmutaci peroxidu vodíku: 2 H 2 O 2 ↔ 2 H 2 O + O 2 Význam: inaktivace H 2 O 2 v peroxizómech a mitochondrii hepatocytu, cytoplasma erytrocytu

19 Vysokomolekulární endogenní antioxidanty Proteiny vážící volné Fe a Cu = inaktivace tranzitních kovů transferin – váže Fe 3+ v plazmě feritin – intracelulární, má ferooxidázovou aktivitu, zásobárna Fe v buňce haptoglobin – vychytává extracelulární hemoglobin ceruloplazmin – v plazmě váže Cu albuminy – váží –SH skupinami Cu metalothioneiny – váží ionty kovů v jádře

20 Nízkomolekulární endogenní antioxidanty Kyselina askorbová – vitamin C redukuje radikály – O 2 ·-, HOO ·, HO ·, ROO ·, NO 2 přechází na hydroaskorbát (askorbylový radikál) – málo reaktivní regenerace redukcí NADH nebo dizmutuje na askorbát a dehydroaskorbát redukuje Fe 3+ na Fe 2+ –vstřebávání Fe ve střevě –využití Fe v aktivním centru hydroxyláz –s Fe působí prooxidačně

21 R-O-O · + R-O-O-H HO · + H 2 O Kyselina askorbová α-tokoferol (vitamín E)

22  – tokoferol a vitamin E vitamin E – skupina 8 izomerů – biologicky nejvýznamnější  -tokoferol antioxidant biologických membrán redukuje alkylperoxylové radikály LOO · lipidů na hydroperoxidy – ty poté redukovány glutathionperoxidázou přechází na málo reaktivní tokoferylový radikál regenerace askorbátem

23 Ubichinon/ubichinol – koenzym Q benzochinony s izoprenovým řetězcem – nejrozšířenější CoQ 10 součást dýchacího řetězce v mitochondriích vyskytuje se ve všech membránách – s tokoferolem tlumí radikálové reakce Karotenoidy,  -karoten a vitamin A chemicky izoprenoidy odstraňují radikály centrované na uhlík a LOO · v lipidech

24 2e - + 2H + R-O-O · +

25 Thioly a disulfidy – Glutathion GSH tripeptid-  -glutamylcysteinylglycin nejvýznamnější intracelulárni redoxní pufr 2 GSH = GSSG + 2H + + 2e - Význam: neenzymově odstraňuje ROS – HO ·, RO ·, ROO · udržuje v redukované formě –SH skupiny proteinů, cysteinu, CoA, regeneruje askorbát substrát glutathionperoxidáz

26 2 + 2e - + 2H + - 2e - - 2H +

27 Kyselina lipoová kofaktorem pyruvátdehydrogenázy a  - ketoglutarátdehydrogenázového komplexu antioxidant ROO·, askorbylového radikálu, HO·, NO·, O 2 · - Kyselina močová konečný produkt odbourávání purinů nejdůležitější antioxidant plazmy vychytává RO·, HClO, váže Fe a Cu Další- bilirubin, flavonoidy, melatonin...

28 + R · + RH H + 2e - + 2H + Kyselina lipoová Kyselina močová - Urát

29 Prolomení antioxidační ochrany oxidační stres – porušení rovnováhy mezi vznikem a odstraňováním ROS a RNS –nadměrná produkce radikálů –nedostatečná antioxidační ochrana příčiny nadměrné produkce ROS a RNS –reoxygenace tkáně po ischemii –po příjmu oxidoredukčně aktivních xenobiotik –uvolněním Fe a Cu z vazeb na zásobní proteiny –nadměrná produkce NO a překročení kapacity SOD NO + O 2 · - = peroxynitrit - silný oxidant

30 Klíčová úloha Fe při oxidačním poškození organismu Fentonova reakce Fe 2+ + H 2 O 2 = Fe 3+ + HO · + OH - katalytická schopnost Fe v aktivních centrech enzymů – substrát vybrán ku prospěchu organismu Fe takto reaguje i při nespecifické vazbě na proteiny, lipidy, NK – po úniku z transferinu a feritinu – poškození molekul lidské tělo – 4 gramy Fe –v oxidoreduktázách nepatrná část –70% v hemoglobinu, 10% v myoglobinu

31 Peroxidace lipidů - LPO in vitro – žluknutí olejů – autooxidační radikálová reakce in vivo – peroxidace lipidů - polyenové mastné kyseliny 1.neenzymová –vyvolána nespecifickými patologickými faktory –štěpení MK na uhlovodíky – ethan, pentan a aldehydy –snížení fluidity membrán 2.enzymová –hydroperoxydázami – produkce biologicky aktivních prostaglandinů

32 HO · - H 2 O O2O2 Fe C2H6C2H6 lipid alkylový radikál peroxylový radikál alkoxylový radikál alkenal alkan

33 Poškození proteinů oxidace aminokyselinových zbytků –methionin – methioninoxid –cystein – kys. cysteinová –arginin – aldehyd kys.glutamové –prolin – kys.glutamová hydroxylace AMK –aromatické AMK produkty lipoperoxidace –vazba na –NH 2 lyzinu - agregace poškození –NH 2 skupin v místech vazby na Fe

34 Poškození DNA reakce s HO · vyjmutí H z deoxyribózy – přerušení řetězce adice s bázemi – hydroxy- a oxoderiváty


Stáhnout ppt "Volné radikály a antioxidanty Dvě základní rovnováhy acidobazická – předávání protonu –zásada + H + ↔ kyselina oxidačně-redukční – předávání elektronu."

Podobné prezentace


Reklamy Google