Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Volné radikály a antioxidanty oxidoredukční rovnováha – elektron acidobazická rovnováha - proton.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Volné radikály a antioxidanty oxidoredukční rovnováha – elektron acidobazická rovnováha - proton."— Transkript prezentace:

1 Volné radikály a antioxidanty oxidoredukční rovnováha – elektron acidobazická rovnováha - proton

2 Charakteristika radikálu radikál – částice s nepárovým elektronem ve valenčním orbitalu radikálová reakce iniciace propagace terminace

3 Reaktivní formy kyslíku - 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 · –HO · + e - = OH - dizmutace peroxidu –O 2 · - + O 2 · - + 2H + = O 2 + H 2 O 2 Fentonova reakce –H 2 O 2 + Fe 2+ = HO · + OH - + Fe 3+

4 Reaktivní formy dusíku - 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 membránově vázané enzymy s koenzymy: chinoidy, flaviny, hem, Cu redukují O 2 na superoxid Respirační řetězec mitochondrií 1-4% O 2 redukováno neúplně na ROS komplex I (NADH – ubichinonreduktáza) komplex III (ubichinol: cytochrom c- reduktáza)

6 Cytochrom P-450 v endoplazmatickém retikulu ROS vázané na enzym – biotransformace, oxidace ethanolu Specializované buňky – leukocyty, makrofágy NADPH – oxidáza v cytoplazmatické membráně – baktericidní ochranný systém myeloperoxidáza – produkce HClO 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 chinonová antibiotika: adriamycin, daunomycin, streptonigrin,... pyridiniové herbicidy: paraquat, diquat – poškození plic nízkomolekulární komplexy Fe s fosfáty, nukleotidy,...

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 Funkce volných radikálů Volné radikály – nástroj oxidáz a oxygenáz nezbytné pro aerobní způsob života cytochromoxidasa v mitochondriích – redukce O 2 4 elektrony, meziprodukty – superoxid a peroxid vázány na enzym monooxygenasy v endoplazmatickém retikulu jater nebo mitochondriích nadledvin – redukce O 2 3 elektrony na · OH – hydroxylace xenobiotik, syntéza cholesterolu a žlučových kys.

12 ROS a RNS účinná zbraň fagocytů proti bakteriím enzymový komplex NADPH-oxidáza v plazmatické membráně – superoxid, peroxid, uvolnění Fe – hydroxylový radikál myeloperoxidáza – syntéza HClO z H 2 O 2 a Cl - NOS II – syntáza NO z argininu a NADPH, koncentrace NO vzroste o několik řádů, navíc 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) NO – prokázaně druhý posel, neurotransmiter v CNS a autonomním nervstvu, vazodilatace cév

14 Antioxidační ochranný systém omezení tvorby nadměrného množství ROS a RNS –regulace aktivity enzymů –vychytání tranzitních prvků z reaktivních míst zachycení a odstranění vzniklých radikálů –vychytávače, lapače, zhášeče –enzymy, látky tvořící s radikály stálejší produkty 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 Cu, Zn – SOD (SOD1) –dimer, v každé podjednotce atom Cu a Zn –v cytosolu a mezimembránovém prostoru mitochondrií Mn – SOD (SOD 2) –tetramer, u prokaryont a v mitochondriální matrix extracelulární – SOD (EC – SOD) –tetramer, obsahuje Cu a Zn

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

18 Kataláza - KAT dvouelektronová dizmutace peroxidu vodíku 2H 2 O 2 = 2 H 2 O + O 2 inaktivace H 2 O 2 – peroxisomy a mitochondrie hepatocytu, cytoplasma erytrocytu

19 Vysokomolekulární endogenní antioxidanty proteiny vážící Fe a Cu – inaktivace tranzitních kovů transferin – váže Fe 3+ v plazmě laktoferin - váže Fe 3+ v leukocytech feritin – intracelulární, má ferooxidázovou aktivitu, zásobárna Fe v buňce haptoglobin – vychytává extracelulární hemoglobin hemopexin – váže volný hem 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 ·-, HO 2 ·, HO ·, RO 2 ·, 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

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 redoxní pufr buňky 2 GSH = GSSG + 2H + + 2e - 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 +

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 - Fe 3+ + O 2 ·- = Fe 2+ + O 2 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 – 4g Fe –v oxidoreduktázách nepatrná část –70% v hemoglobinu, 10% v myoglobinu

31 Peroxidace lipidů - LPO in vitro – žluknutí olejů – autooxidační radikálová reakce in vivo – polyenové mastné kyseliny – peroxidace lipidů neenzymová – vyvolána nespecifickými patologickými faktory – štěpení MK na uhlovodíky – ethan, pentan a aldehydy – snížení fluidity membrán 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 ROS a RNS –methionin – methioninoxid –cystein – kys. cysteinová –arginin – aldehyd kys.glutamové –prolin – kys.glutamová hydroxylace AMK HO · - 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 oxidoredukční rovnováha – elektron acidobazická rovnováha - proton."

Podobné prezentace


Reklamy Google