Занятие 3: Окислительный стресс. Антиоксидантные системы.
1. Представление о свободных радикалах и механизме их образования.
Свободные радикалы - это молекулярные частицы, имеющие неспаренный электрон на внешней электронной оболочке. Свободные радикалы обычно обозначаются с точкой - NO2•.
Мы знаем, что в органических молекулах (включая те, из которых состоит наш организм) электроны на внешней оболочке располагаются парами – по одной паре не каждой орбитали (ну помнишь, как мы рисовали эти квадратики со стрелочками для каждого атома). Так вот, отличие свободных радикалов от обычных молекул заключается в том, что на внешней электронной оболочке у них имеется один неспаренных электрон. Что это даёт радикал? Он находится как бы в промежуточном положении, т.к. он может либо отдать этот несчастный электрон, либо принять. Это делает его химически активным, что обычно приводит к негативным последствиям. Именно поэтому в норме свободные радикалы в нашем организме находятся в очень маленьких концентрациях. Так как они очень активны, они быстро реагируют с другими соединениями, пытаясь отобрать у них недостающие электроны для получения стабильности. Сами свободные радикалы крайне нестабильны и существуют весьма непродолжительное время. Все соединения, с которыми контактируют свободные радикалы – окисляются. И хотя многие ферменты генерируют радикалы в качестве промежуточных продуктов (метаболитов), они обычно не попадают в клетку, потому что, опять же, это может быть опасно.
Примером опасных радикалов может быть NO2, а точнее NO2• – очень реактивный и токсичный радикал, содержащийся в смоге и сигаретном дыме. А так же супероксид радикал – O2-. , который синтезируется в клетке и может стать инициатором её разрушения. Свободные радикалы – своеобразные агенты разрушения клетки, они вовлечены во многие хронические болезненные состояния (ишемическая болезнь сердца, сахарный диабет, артрит), а так же острые состояния (радиация, инсульт, инфаркт, травма спинного мозга). Если они постоянно так и норовят образоваться в нашем организме, почему же мы до сих пор не окислились, как Шершень? Конечно, в нашем организме присутствуют особые механизмы защиты от свободных радикалов, благодаря которым мы можем ограничить ущерб, а их негативное воздействие мы приписываем к
«нормальному» процессу старения. Итак, пример. Это – реакция восстановления убихинона. Вспоминаем, что убихинон – это переносчик электронов в ЦПЭ от комплексов I и II. Он может переносить два электрона, которые присоединяет последовательно. Слева у нас полностью окисленная форма убихинона, которая находится во внутренней мембране митохондрии и ждёт, когда Комплекс I отдаст первый электрон. Получив его, убихинон превращается в полухинон или семихинон– свободный радикал. Т.е. его образование в нашем организме – норма. Затем он присоединяет ещё один электрон и становится полностью восстановленной формой.
ИТАК: Свободные радикалы – это молекулы, имеющие один неспаренный электрон на внешней оболочке.
Главной особенностью радикальных форм кислорода является их способность практически мгновенно реагировать с молекулами, контактирующими с ними. В этом случае они инициируют процессы окисления непосредственно в местах своего образования – митохондриях, клеточной мембране, мембранах ЭПР. Под влиянием свободных радикалов происходит окисление молекул – ядерной и митохондриальной ДНК, РНК, белков, фосфолипидов и гликозаминогликанов.