Роль токсических форм кислорода в ПОЛ, окислении белков и нуклеиновых кислот.

Реакции перекисного окисления липидов (ПОЛ) являются свободнорадикальными и постоянно происходят в организме. Свободнора-дикальное окисление нарушает структуру многих молекул. В белках окисляются некоторые аминокислоты. В результате разрушается структура белков, между ними образуются ковалент-ные "сшивки", всё это активирует протеолитические ферменты в клетке, гидролизующие повреждённые белки. Активные формы кислорода легко нарушают и структуру ДНК. Неспецифическое связывание Fe²⁺ молекулой ДНК облегчает образование гидроксильных радикалов, которые разрушают структуру азотистых оснований. Но наиболее подвержены действию активных форм кислорода жирные кислоты, содержащие двойные связи, расположенные через СН₂-группу. Именно от этой СН₂-группы свободный радикал (инициатор окисления) легко отнимает электрон, превращая липид, содержащий эту кислоту, в свободный радикал. ПОЛ - цепные реакции, обеспечивающие расширенное воспроизводство свободных радикалов, которые инициируют дальнейшее распространение перекисного окисления.

Стадии перекисного окисления липидов.

1) Инициация: образование свободного радикала (L•)

Инициирует реакцию чаще всего гидроксильный радикал, отнимающий водород от СН₂-групп полиеновой кислоты, что приводит к образованию липидного радикала.

2) Развитие цепи:

L • + О₂ → LOO •
LOO• + LH → LOOM + LR•

Развитие цепи происходит при присоединении О₂, в результате чего образуется липопе-роксирадикал LOO• или пероксид липида LOOH.

ПОЛ представляет собой свободнорадикальные цепные реакции, т.е. каждый образовавшийся радикал инициирует образование нескольких других.

3) Разрушение структуры липидов

Конечные продукты перекисного окисления полиеновых кислот - малоновый диальдегид и гидропероксид кислоты.

4) Обрыв цепи - взаимодействие радикалов между собой:

Развитие цепи может останавливаться при взаимодействии свободных радикалов между собой или при взаимодействии с различными антиоксидантами, например, витамином Е, который отдаёт электроны, превращаясь при этом в стабильную окисленную форму.

Повреждение клеток в результате перекрестное окислении липидов.

Активные формы кислорода повреждают структуру ДНК, белков и различные мембранные структуры клеток. В результате в клетки могут проникать вода, ионы натрия, кальция, что приводит к набуханию клеток, органелл и их разрушению. При дистрофии мышц (болезнь Дюшенна), болезни Паркинсона,, при атеросклерозе, развитии опухолей.: с возрастом увеличивается количество. Этот пигмент называют липофусцин,. ПОЛ происходит не только в живых организмах, но и в продуктах питания, особенно при неправильном приготовлении и хранении пищи.

ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА. ФЕРМЕНТНАЯ АНТИОКСИДАНТНАЯ СИСТЕМА (КАТАЛАЗА, СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗА, ГЛУТАТИОНПЕРОКСИДАЗА, ГЛУТАТИОНРЕДУКТАЗА). СХЕМЫ ПРОЦЕССОВ, БИОРОЛЬ, МЕСТО ПРОТЕКАНИЯ.

Супероксиддисмутаза катализирует реакцию дисмутации супероксидных анион – радикалов:
О2.- + О2.- = О2 + Н 2О2
В ходе реакции образовался пероксид водорода, он способен инактивировать СОД, поэтому супероксиддисмутаза всегда «работает» в паре скаталазой, которая быстро и эффективно расщепляет пероксид водорода на абсолютно нейтральные соединения.

Каталаза (КФ 1.11.1.6) – гемопротеин, который катализирует реакцию обезвреживания пероксида водорода, образующегося в результате реакции дисмутации супероксидного радикала:
2H2O2 = 2H2O + O2

Глутатионпероксидазакатализирует реакции, в которых фермент восстанавливает пероксид водорода до воды, а также восстановление органических гидропероксидов (ROOH) до гидроксипроизводных, и в результате переходит в окисленную дисульфидную форму GS-SG:
2GSH + H2O2 = GS-SG + H2O
2GSH + ROOH = GS-SG + ROH +H2O

Глутатионпероксидаза обезвреживает не только H2O2, но и разные органические липидные пероксилы, которые образуются в организме при активации ПОЛ.

Глутатионредуктаза (КФ 1.8.1.7) – флавопротеин с простетической группой флавинадениндинуклеотидом, состоит из двух идентичных субъединиц. Глутатионредуктаза катализирует реакцию восстановления глутатиона из окисленной его формы GS-SG, а все другие ферменты глутатионсинтетаз используют его:
2NADPH + GS-SG = 2NADP + 2 GSH

Это классический цитозольный фермент всех эукариот.Глутатионтрансфераза катализирует реакцию:
RX + GSH = HX + GS-SG