Перекисное окисление липидов

1. Пол. Определение,химизм , участники, синглетный и триплетный кислород.

2. Неферментативный механизм образования АФК.

3. Ферментативный механизм образования АФК.

4. Стадии ПОЛ.

Перекисное окисление липидов (ПОЛ) – это сложный многоступенчатый процесс, протекающий через образование короткоживущих свободных радикалов.

Свободный радикал – это молекула или её часть, имеющая один не спаренный электрон на внешней атомной или молекулярной орбитали. Свободные радикалы могут быть нейтральными или заряженными (например, ион-радикалы). Свободные радикалы не накапливаются в организме вследствие высокой активности, поэтому их очень тяжело регистрировать.

Химизм ПОЛ: это цепной свободно-радикальный механизм. ПОЛ может начаться лишь в том случае, если в системе появляется свободный радикал. Чаще всего - это активные формы кислорода (АФК).

Участники ПОЛ:

1. Ненасыщенные высшие жирные кислоты, входящие в состав биологических мембран. Чем выше содержание ненасыщенных жирных кислот, тем активнее идёт ПОЛ.

2. Кислород, то есть его активнее формы.

Триплетный кислород

Молекулярный кислород (О₂) в основном (невозбуждённом) состоянии является стабильным бирадикалом. У него на внешних разрыхляющих π-орбиталях содержится по одному не спаренному электрону с параллельными однонаправленными спинами.

О₂

Такая электронная конфигурация является причиной чрезвычайно низкой реакционной способности молекулярного кислорода по отношению к стабильным органическим соединениям, имеющим на внешних орбиталях спаренные электроны.

Синглетный кислород (О₂¹)

Изменение спина одного из электронов, находящихся на внешних π-орбиталях в молекуле кислорода приводит к образованию возбуждённого синглетного состояния.

О₂ О₂

разрыхляющие орбитали идет перескок электрона с одной орбитали

на другую с изменением направления спина

Энергия синглетного состояния больше энергии основного триплетного состояния. Синглетный кислород метастабилен. Он очень высокореакционноспособен, поэтому легко вступает в окислительные реакции с органическими соединениями и принимает участие в инициации ПОЛ.

Механизм образования АФК

Различают не ферментативный и ферментативный пути образования АФК.

1. Неферментативный путь образования афк.

Синглетный кислород подвергается одноэлектронному восстановлению:

О₂¹ + ē Fe²⁺ О₂^• ; О₂¹ + ē О₂¹

Fe³⁺ супероксид- анионрадикал

Н⁺ берутся

О₂^• + Н⁺ из среды НО₂^•

легко перекисный радикал

протонируется

Затем идёт дальнейшее восстановление НО₂˙:

Fe²⁺

НО₂^• + ē НО₂^-

Fe³⁺ перекисный ион

НО₂^-+ Н⁺ Н₂О₂

Перекись водорода усиливает образование АФК. Источником электронов являются ионы металлов переменной валентности (Fe²⁺).

Сами по себе эти АФК не опасны, но они могут взаимодействовать между собой с образованием более агрессивной АФК - НО˙, являющейся самым мощным индуктором ПОЛ (например, пероксид водорода повышает интенсивность ПОЛ).

Пути образования НО˙:

1. 

   Fe²⁺/Fe³⁺

   Реакция Фентона:

Н₂О₂ + ē НО˙ + НО^- (гидроксильный ион)

(НО-ОН)

2. Реакция Хабера-Вейса:

Н₂О₂ + О₂^• НО^• + НО^- + О₂¹

(НО-ОН)

3. Радиолиз (ионизация) воды:

Н₂О радиация НО˙ + Н⁺ + ē

4. Протонирование пероксинитрита (ONOO^-): в организме человека в условиях достаточного количества аргинина НАДФ-зависимый фермент NO˙-синтаза при участии О₂ синтезирует нитроксильный радикал (NO˙):

НАДФН₂ НАДФ⁺

NO˙-синтаза

аргинин цитруллин

О₂ NO˙

При недостатке аргинина NO˙-синтаза действует как НАДФ-оксидаза и вырабатывает Н₂О₂. NO˙ взаимодействует с супероксидным анион- радикалом с образованием пероксинитрита:

NO˙ + О₂^• → ONOO^-

ONOO^- окисляет железосерные центры белков, тиольные соединения и нитрирует белки по остаткам тирозина. В нейтральной среде ONOO^- нестабилен и после протонирования быстро разлагается (период полураспада менее 1 с) с образованием НО˙:

ONOO^- + Н⁺ НО˙ + NO₂^- (нитрит-ион)

НО˙ (гидроксильный радикал) – самый активный, самый агрессивный инициатор ПОЛ. Его окислительно-восстановительный потенциал равен +2,33 В, тогда как у кислорода +0,82 В. Время его жизни составляет 10^-9 сек, радиус миграции 10^-9 м. Гидроксильный радикал легко разрывает любую С—Н связь.