12 лекция биомембраны

ПУСКОВОЙ МЕХАНИЗМ ПОЛ:

АКТИВНЫЕ КИСЛОРОДНЫЕ МЕТАБОЛИТЫ

 Пусковой механизм ПОЛ: образование

активированных кислородных метаболитов (АКМ)

радикальной и нерадикальной природы:

супероксид-аниона (О2·-), гидроксильного радикала (ОН·), оксида азота (NO·), перекиси водорода (Н2О2), гипогалогенитов (НОCl, HOBr) и др.

 Образование АКМ: поэтапный перенос электронов на кислород в ходе окислительно-восстановительных реакций (в норме ~2% О2 образует АКМ)

31

АКТИВНЫЕ КИСЛОРОДНЫЕ МЕТАБОЛИТЫ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)

 Реакционная способность АКМ: высокая

наличие неспаренных электронов обусловливает внутреннюю неустойчивость и постоянное стремление ее ликвидировать за счет взаимодействия с электронами других веществ

способны вступать в окислительно-восстановительные реакции с биомолекулами, вызывая их модификацию:

наиболее подвержены действию АКМ полиеновые ЖК клеточных мембран («атакуется» СН2-группа между двойными связями)

АКМ нерадикальной природы взаимодействуют с органическими молекулами через радикальные механизмы

32

РОЛЬ АКМ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Физиологические

функции

Поддержание структурного гомеостаза клеточных мембран

Регуляция тонуса сосудов

Торможение агрегации и сосудистой адгезии тромбоцитов

Окислительное фосфорилирование и клеточное деление

Реакции фагоцитоза

Поддержание иммунитета

Биосинтез гормонов, эйкозаноидов

Детоксикация ксенобиотиков

Образование хемотаксического фактора

Индукция транскрипции генов

Индукция апоптоза

Патофизиологические

функции

Мембранодеструктивное действие

Эндотелиальная дисфункция, нарушение микроциркуляции, реологии крови

Интенсификация процессов ПОЛ, окислительной модификации белков и нуклеиновых кислот

Инактивация БАВ

Нарушение синтеза гормонов

Ингибирование аэробного окисления

Нарушение межклеточного взаимодействия

Индукция воспаления

Неопластическая трансформация

клеток	33
 Индукция некроза

МЕХАНИЗМ ПРОЦЕССА ПОЛ

ПОЛ – цепная реакция

Этапы ПОЛ

инициация (образование свободного радикала)

развитие реакции (образование новых радикалов)

терминация (прекращение реакций)

34

МЕХАНИЗМ ПРОЦЕССА ПОЛ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)

 Запуск ПОЛ:

НЖК (─ СН ═ СН ─ СН2 ─ СН ═ СН ─) + Х· → карбонильный радикал + ХН

Самоподдерживающийся цикл аутоокисления липидов:

карбонильный радикал + О2 → пероксильный радикал (R-O-O·)

пероксильный радикал + НЖК → гидропероксид ЖК (R-O-OН) + карбонильный радикал

35

МЕХАНИЗМ ПРОЦЕССА ПОЛ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)

 Образование конечных продуктов ПОЛ:

карбонильные и пероксильные радикалы способны взаимодействовать друг с другом неспаренными электронами, образуя сшивки внутри и между молекулами, в результате чего образуются конъюгаты, изменяющие свойства мембран

свободнорадикальные производные ЖК способны быстро фрагментироваться с образованием гидроксиноненаля и

малонового диальдегида (маркеры ПОЛ)

36

СЛЕДСТВИЕ ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЖК

 повреждение мембран: уменьшается

гидрофобность липидов, изменяется конформация липидов и белков в мембранах, образуются ковалентные сшивки между молекулами

нарушение метаболизма и функций клетки

нарушение метаболизма и функций тканей, органов, систем

ПОЛ лежит в основе патогенеза многих заболеваний

37

ИССЛЕДОВАНИЯ В РОССИИ

Бурлакова Е.Б. – российский биолог, первый заместитель директора Института биохимической физики имени Н. М. Эмануэля РАН, профессор, лауреат Государственных премий

СССР и Российской Федерации.

Исследователь воздействия малых доз радиации на организм, радикального окисления липидов и действия синтетических антиоксидантов.

«Мембрана является плейотропной кооперативной системой, изменения в которой следует рассматривать в терминах слабых взаимодействий, т.е. даже слабые изменения в геометрии белков и липидов и взаимосвязей между ними могут явиться источником перестройки структуры мембраны в целом и изменений клеточного метаболизма по многим показателям».

ИНАКТИВАЦИЯ АКМ СИСТЕМА АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ (АОЗ)

Классификация АО по механизму действия

 превентивные АО (снижают скорость инициации цепной реакции):

каталаза: 2Н2О2 → 2Н2О + О2

Глутатионпероксидаза (ГПО): 2GS-H + Н2О2 → GSSG + 2Н2О

или 2GS-H + ROOH → GSSG + ROH + Н2О

 гасящие АО (прерывают цепь):

Супероксиддисмутаза (СОД): О2·- + О2·- + 2Н+ → Н2О2 + О2

витамин Е: ROO· + TocOH → ROOH + TocO·

ROO· + TocO· → ROOH + нерадикальный продукт

39

ИНАКТИВАЦИЯ АКМ СИСТЕМА АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ (АОЗ)

Классификация АО по химической природе

ферментативные АО (каталаза, ГПО, СОД)

неферментативные АО:

 фенольные (витамин Е, коэнзим Q, флавоноиды, фитоэстрогены, мелатонин)

каротиноиды

аскорбиновая кислота

SH-содержащие соединения (глутатион)

хелаторы ионов металлов переменной

валентности (мочевая кислота, ферритин, церулоплазмин)

40