СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ БИОМОЛЕКУЛ (ОСНОВЫ)

внешней орбитали содержат один или несколько неспаренных электронов. Обладают чрезвычайно

высокой химической активностью.
Свободные радикалы (независимо от сво-его химического строения), воздействуя на биомолекулы, вызывают их разрушение.
Нарушается структура и функции липидов (страдают функции мембранных структур), белков (подавляется активность ферментов, белков-переносчиков, работа рецепторов), нуклеиновых кислот (мутации и разрывы ДНК и РНК).

биомолекулами и биоструктурами – их взаимодействие со свободными радикалами кислородного

про-исхождения: с активными формами кислоро-да (АФК), reactive oxigen species (ROS).
Аэробный метаболизм основан на потреб-лении атмосферного кислорода. Кислород хорошо растворим в воде и содержится во всех средах живых организмов (плазма крови – цитоплазм клеток).
АФК способны появиться в любой точке клетки. Если избыток АФК не удалить – они неизменно вызовут цитотоксический эффект.

млрд. лет назад и средняя продол-жительность этих процессов составила свыше

900 млн. лет. Все началось с появления первых фотосин-
тезирующих организмов, которые
продуцировали кислород.

Газовый состав атмосферы Земли

Именно живые организмы оказали решающее влияние на состав атмо-сферы в отношении кислорода, азота и СО2. Сложившийся баланс О2 и СО2 определяется процессами, происхо-дящим в биосфере. Они же являются мощным фактором, поддерживающий этот гомеостаз.

Прочие газы (1%):
Аргон - до 1%
СО2 - до 0,1%
Озон - до 0,01%
Водяные пары

позволило живым организ-
мам в ходе эволюции сформировать надежную систе-
му защиты

от свободных радикалов: систему антиок-
сидантов (АО). (АФК – одна из форм оксидантов).
Система АО многокомпонентная и многоуровневая:
- АО ферменты: супероксиддисмутаза, каталаза, пер-
оксидазы и др.
- неферментативные АО: восстановленный глутатион,
аскорбиновая кислота, α-токоферол и др.
Наше существование определяется наличием много-
уровневой и многокомпонентной системе АО защиты.
Подавление АО защиты любой этиологии – приводит
к развитию окислительного стресса (oxidative stress),
который нарушает функции биомолекул, вплоть до
гибели отдельных клеток и всего организма.

контактируют с кислородом и его активными формами (АФК).

Активные формы кислорода (в своем большин-стве, – являются свободными радикалами (СР):
супероксидный анион-радикал кислорода;
синглетный кислород;
гидроксильный радикал;
радикал перекиси водорода;
гипохлорит (ClO-)
перекись водорода – также АФК, но не является сво-
бодным радикалом.
АФК образуются в физиологических условиях. Масштабы образования АФК невелики и они успешно
удаляются с помощью эффективно работающей АО системы.

электронному восстановлению до воды. Это происходит в дыхательной цепи мито-хондрий

и сопряжено с синтезом АТФ.
От 2 до 5 % молекулярного кислорода участвует в реакциях одно-, двух- и трех-электронного восстанов-ления с образованием АФК.

При одноэлектронном восстановлении кислорода образуется его супероксидный анион-радикал *О2- (супероксид):

О2 + ē ? *O2-

В биосистемах донором электрона легко становятся
металлы с переменной валентностью (Fe, Cu, Mn).

клетке:
I комплекс дыхательной цепи митохондрий с учас-тием кофермента Q (коэнзима

Q): HADH - CoQ - окси-доредуктаза:

с определен-
ной вероятностью взаимодействует с молекулярным
кислородом. Семихинон становится донором

элект-
рона для кислорода, выполняя одно-электронное его
восстановление с образованием супероксида.

клеток.

3. Электрон-переносящая цепь эндоплазматического
ретикулума, где с участием цит

Р-450 происходит
трансформация ксенобиотиков.

системы

низких концентрациях. Н2О2 мо-жет выполнять функции вторичного посредника, участвуя в

модулировании силы регуляторных сигна-лов внутри клетки (усиливать стимуляцию различных внутриклеточных протеинкиназ). Для Н2О2 «регулятор-ные» концентрации – менее 1 мкМ.

Окислительный (оксидативный) стресс (oxidative stress) [Хельмут Зис,1991] – нарушение баланса между действием оксидантов (инициируют и стимулируют цепные реакции свободнорадикального окисления биомолекул) и функциональными возможностями АО систем (АО ферментов и неферментативных АО) в пользу оксидантов.

и социаль-но значимых заболеваний. Это диктует необходи-мость количественно оценивать активность

свобод-но-радикальных процессов в тканях.

Методы изучения радикалов и активности свободнорадикальных процессов

Прямые методы

Метод электронного
пармагнитного
резонанса (ЭПР)

Регистрация
хемилюминесценции

Косвенные методы
Анализ продуктов пероксидации:

Липидов: диновые конъюгаты, МДА,
Шиффовы основания
Белков: карбонильные производные
окисленных белков
Нуклеиновых кислот: продукты окисле-
ния азотистых оснований,
разрывы ДНК или РНК