5. В чем заключается повреждающее действие свободнорадикального (перекисного) окисления липидов, его роль в повреждении биологических мембран?

Свободные радикалы отличаются от обычных молекул тем, что у них на внешней электронной оболочке имеется неспаренный (одиночный) электрон. ( химически активны) Свободные радикалы – вступают в р-ии с неорг. и орг. соед. – БЛУ, НК, инициируют аутокаталитические р-ии, в ходе которых молекулы, с которыми они реагируют, также превращаются в свободные радикалы;

Свободные радикалы – высокоактивные молекулы, способные разрушать структуры клетки

Кисород – основной источник радикалов.

К кислородным радикалам относятся: NO* (оксид азота или нитроксид), RO* (алкоксильный радикал), RO*2 (перекисный или пероксидный радикал), O*2 - (супероксидный анион-радикал или супероксид), HO*2 (гидроперекисный радикал, HO* (гидроксильный радикал).

Радикалы:

• Природные – постоянно образуются в клетках и тканях в ходе потребления кислорода (при окислительном фосфорилировании):

• Первичные – образуются при участии ферментных систем (АДФН-оксидазы, NO-синтазы) – семихиноны, супероксид, нитроксид.

• Вторичные – образуются под действием ионов металлов переменной валентности, которые оказывают разрушительное д-е на клеточные структуры – Гидроксил, радикалы Липидов.

• Третичные – в-ва, которые реагируют с липидными радикалами и сами превращаются в радикалы антиоксидантов.

• Чужеродные – образуются из ксенобиотиков или под влиянием ионизирующего излучения.

• Радиация – радикалы воды и биомолекул

• УФ, лазерное излучение – радикалы молекул хромофоров.

• Ксенобиотики – радикалы токсических в-в.

Окислительный стресс - Состояние клеток, характеризующееся избыточным содержанием в них радикалов кислорода. Окислительный стресс развивается тогда, когда окислительно-восстановительный гомеостаз (редокс-гомеостаз или баланс) в клетке нарушается. Этот дисбаланс может быть обусловлен гиперпродукцией активных форм кислорода (активация ПОЛ) или недостаточностью системы антиоксидантной защиты.

Повреждающее действие пероксидации липидов -Наиболее чувствительны к перекисному окислению липидов сульфгидрильные, или тиоловые, группы (SH) мембранных белков: ферментов, ионных каналов и насосов. -В ходе окисления тиоловых групп образуются радикалы (S), которые затем либо взаимодействуют друг с другом с образованием дисульфидов (SS), либо связываются с кислородом с образованием сульфитов и сульфатов (SO3 и SO4) -Окисление тиоловых групп мембранных белков приводит к появлению дефектов в мембранах клеток и митохондрий. Под действием электрического поля через такие дефекты в клетки входят ионы натрия, а в митохондрии – ионы калия. В результате происходит увеличение осмотического давления внутри клеток и митохондрий и их набухание. Это приводит к еще большему повреждению мембранных структур -Наряду с белками и НК мишенью повреждающего действия ПОЛ служит сам липидный бислой. Было показано, что продукты ПОЛ делают липидную фазу мембран проницаемой для ионов водорода и кальция . Это приводит к тому, что в митохондриях окисление и фосфорилирование разобщаются, и клетка оказывается в усл. энергетического голода. Одновременно из митохондрий в цитоплазму выходят ионы кальция, которые повреждают клеточные структуры. -Возможно, наиболее важный результат пероксидации - это уменьшение электрической стабильности липидного слоя, которое приводит к электрическому пробою мембраны собственным мембранным потенциалом. Электрический пробой вызывает полную потерю мембраной ее барьерных функций. Стабильность липидного слоя мембран и явление электрического пробоя. Закон Ома – зависимость между напряжением на мембране и током через мембрану – зависимость сохраняется при сравнительно небольших величинах |φ|: не выше 200-300 мВ

электрический пробой- При определенной критической разности потенциалов ток резко увеличивается, что может стать причиной разрушения мембраны. потенциалом пробоя-Величина барьера снижается при увеличении поляризации мембраны. Потенциал, при котором начинается электрический пробой-Чем стабильнее мембрана, тем выше ее потенциал пробоя (т.е. |φ*|).

Электрический пробой – универсальный механизм повреждения клетки – общее название различных по физической природе процессов, приводящих к резкому (лавинообразному) возрастанию силы тока в среде, исходно не (или очень слабо) электропроводной. В основе электр. пробоя лежит зарождение в липидном бислое дефектов – пор (дыр).