СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОЕ

Свободные радикалы – атомы или молеку- лы, которые на 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).

Важнейших аспект проблемы взаимодей- ствия свободных радикалов с 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.

Процессы трансформации бескислородной атмо- сферы Земли в кислородсодержащую начались около 3,5 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.

Прочие газы (1%): Аргон - до 1% СО2 - до 0,1%

Озон - до 0,01% Водяные пары

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.

Газовый состав атмосферы Земли

Содержание свободного кислорода в атмосфере нарастало постепенно, что 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, -токоферол и др.

Наше существование определяется наличием много- уровневой и многокомпонентной системе АО защиты.

Подавление АО защиты любой этиологии – приводит

кразвитию окислительного стресса (oxidative stress), который нарушает функции биомолекул, вплоть до гибели отдельных клеток и всего организма.

Организмы, живущие в аэробных условиях, неиз- бежно 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.

95-98% молекулярного кислорода в аэробных клет- ках подвергаются 4-х 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).

Три источника супероксида в аэробной клетке:

1.I комплекс дыхательной цепи митохондрий с учас- тием кофермента Q (коэнзима Q): HADH - CoQ - окси- доредуктаза:

Радикал семихинона обязательно образуется на проме- жуточном этапе транспорта электронов и с определен- ной вероятностью взаимодействует с молекулярным кислородом. Семихинон становится донором элект- рона для кислорода, выполняя одно-электронное его восстановление с образованием супероксида.

2.НАДФН-оксидаза плазматической мембраны фагоцитирующих и нефагоцитирующих клеток.

3.Электрон-переносящая цепь эндоплазматического ретикулума, где с участием цит Р-450 происходит трансформация ксенобиотиков.