Свободни радикали реакции в биологични системи - химия

Химични процеси в тропосферата

4. свободни радикали реакции в биологични системи

Свободните радикали - атома или групи, химически свързани атоми, които имат свободни валенции, т.е. несдвоен (некомпенсиран) на външните електрони (валентност) орбити. Наличието на несдвоени електрони определя висока реактивност и електрон спин магнетизма свободните радикали химически.

Основните закони на реакции, включващи свободни радикали са били инсталирани от NN Семьонов и неговите ученици и са послужили като основа за нов клон на физиката - химическа физика. Значение на свободните радикали в биологични процеси са започнали да изследват 30-те години. 20-ти век.

Многобройни данни показват участието на свободните радикали в нормалното функциониране на живите клетки и тъкани, както и в някои патологични състояния се развиват. Установено е, че процеса на стареене е придружено от появата и натрупване в тъканите на необичайни количества от свободни радикали и пероксиди. Свободните радикали имат изразен мутагенен ефект. Смята се, че свободните радикали процеси играят важна роля в онкогенезата. Антибактериален ефект на някои антибиотици обясни тяхната способност да генерират свободни радикали, притежаващи цитолитичен ефект на бактериалните клетки.

Стабилни свободните радикали се използват като маркери и сонди в изследването на конформацията на протеини и нуклеинови киселини, както и изследване на механизма на взаимодействие на субстрата с ензима, антиген с антитяло, свойствата на биологични мембрани и т.н.

В живи организми, свободните радикали, образувани в резултат на реакции на един електрон окисление или редукция на съответните молекули донори или електронни акцептори като кислород или метали с променлива валентност, както и директно от йонизиращо или ултравиолетово лъчение.

Фигура 3.1. Механизъм на липидната пероксидация

Пероксидирането на мембранните липиди - рак на сателит, облъчените лица, стареене, някои отравяне; и във всички случаи, се прилагат универсален метод за борба с този бич. Същността на този метод е много прост. Дори леко понижение в стационарна концентрация на активните частици води до факта, че окисляване престава да бъде верига. Тази обща собственост на всички верижни реакции и да ги спре почти винаги едни и същи, подмяна на активните частици по-малко реактивни радикали чрез капани. Капаните обикновено са съединения с едно електрон окисление на активни радикали, които радикали са оформени също, но тя е по-инертен. В медицината, като капани (те се наричат ​​антиоксиданти) се използват и синтетични наркотици (например, ВНТ), и вещества от естествен произход (токоферол, аскорбинова киселина).

Фигура 4.2. Структурата на антиоксидантите се използва за борба с ракови тумори

За разлика от естествени антиоксиданти - витамини С и Е - ВНТ е синтетично лекарство. Антиоксидантите защитават липиди, протеини и нуклеинови киселини от окислително увреждане и сателити са причина за много заболявания. [6]

намаляване едно електрон на кислород може да се появи в клетки и тъкани с участието на няколко ензими като ксантин оксидаза, глюкоза оксидаза и др действие на някои антибиотици се основава на факта, че те осигуряват намаляване един електрон на молекулен кислород, премахване на електрони поток от крайните оксидази на бактериалната клетка. Това води супероксид, и следователно и хидроксилни радикали, причиняващи евентуално смърт на тези клетки.

Когато йонизиращо и ултравиолетовите лъчи на аминокиселини, протеини, нуклеотиди, нуклеинови киселини, мастни киселини и липиди, произтичащи от химическо свързване електрон отлепване или разкъсване са оформени с различно RV. както и първични продукти на фотолиза - солватирана (.. т.е. молекули уловен среда, предимно вода) електрона, водороден атом и органични радикали.

Когато по-йонизираща радиация в 100 ЕГ 2-4 образува свободни радикали, при абсорбиране на светлина кванти всеки 100 настъпва само няколко свободни радикали.

Като резултат от реакции, включващи свободни радикали в облъчени протеини и нуклеинови киселини, химична модификация на макромолекули (или прекъсвания пептидна нуклеинова връзки, образуване на "кръстосани връзки", различни химични модификации на аминокиселинни остатъци и нуклеотиди AL.). Химическата модификация води до промени в структурата на макромолекула, неговата форма и биохимични свойства, поява на точкови мутации за инактивиране на ензимите, унищожи биологични мембрани и т.н.

Смята се, че най-важният функционално и универсално разпространение групата на свободните радикали в живи клетки са Семи - анионни радикали непрекъснато генерирани по време на метаболизма и енергия, а именно под редокс трансформации на електронни носители в митохондриите, хлоропласти, мембраните на бактериалните клетки и вътреклетъчни мембрани на еукариоти.

От голямо значение за нормална клетъчна активност и развитието на редица процеси имат patologicheskmh свободни радикали, генерирани от окислението на липиди с молекулен кислород, най-вече по време на окисляването на полиненаситени мастни киселини и фосфолипиди, мастни киселини, съдържащи липопротеини и биологични мембрани.

Както е показано BN Tarusov (1954), механизмът на свободен радикал липидната пероксидация в тъканните мембрани, и съответства на общи закони ценен окисление. стъпка верига окислителен процес започва с началото на, и като инициатор може да действа ОН радикал, способен да отнема водороден атом в органични съединения (RH) за да се образува вода и активната органична свободен радикал, който участва в верига от последваща реакция.

Свободните радикали са въвлечени в процесите на окисляване на окислителното фосфорилиране и тъкан дишане. Той установява, че в нормални клетки непрекъснато се появят в процесите на свободен радикал окисление на липиди. Фагоцитоза на микроорганизми и вируси, свързани с активиране на свободен радикал окисление.

Най-важната роля на свободните радикали в патологични процеси. Укрепване svobodnoradikalkogo липиди може да доведе до нарушаване на нормалното функциониране на организма и създаване на условия за развитие на редица заболявания. Признаци на свободен радикал участие на липидната пероксидация в развитието на заболяване, в допълнение към активиране на свободен радикал окисление са натрупване на клинични симптоми, както и подобряване на състоянието на пациента или пълно излекуване в резултат на инхибиране на свободен радикал окисление на липидите при лечение на антиоксиданти.

При активиране на свободен радикал окислителен процес обикновено се оценява от повишени нива в тъканите и кръвта на пациенти свободни радикали, липидни хидропероксиди, алдехиди, особено малондиалдехида, и за намаляване на съдържанието на мазнини на антиоксиданти. Метод на ниво регистрация на свободните радикали оксидация в организма на пациенти в клинични условия пентанови съдържание в издишания въздух. Повишаване на свободен радикал окисление на липидите беше установено в отравяне на черния дроб с въглероден тетрахлорид и алкохол, медни соли, озон, кислород; в кожата след излагане на ултравиолетови лъчи; в огнища на възпаление и хипоксия, и изгаряния; в ретината в прекомерно светлината; във всички органи и тъкани в развитието на лъчева болест и на определени етапи на канцерогенезата; в някои инфекциозни заболявания, авитаминоза, възпалителни процеси: в липидния амплификация на мозъка животински свободен радикал окисление са идентифицирани в експериментална епилепсия и т.н. Въпреки това, патогенетичната ролята на свободните радикали окисление на липидите във всички тези случаи все още не е ясно.

Състоянието на пациенти или животни (експериментални условия) са почти винаги значително подобрена след bioantioxidants лечение: например, намаляване на зачервяване, предизвикано от UV облъчване на кожата, намален токсичен ефект върху организма на тетрахлорметан се спирам припадъци (в експеримента), удължаване на съхранение и органи клетка , Той описва успешното използване на антиоксиданти в чернодробните изгаряния и исхемична болест на сърцето, свързана с атеросклероза.

Много внимание се отделя изследователи ролята на свободните радикали в канцерогенезата, съответствието между способността на редица онкогени до образуването на свободни радикали и тяхното онкогенен дейност. Като правило, с развитието на концентрацията на тумор на свободни радикали в тъканите се намалява с 2-6 пъти в сравнение с контролата, и интензивността на свободен радикал окисление в други тъкани на тялото обикновено се увеличава, особено в крайните етапи на заболяването, което вероятно се дължи на преразпределение на антиоксиданти между тъканта злокачествени тумори и други тъкани. [7]

В работата си се счита за самите като манифест свободните радикали в реакциите в природната среда. Сред тях има много съществено значение за организми, като окислителната реакция в клетки, съществени за околната среда, като реакцията с озон и азотни оксиди в атмосферата или процес води.

Тук аз се опитах да се опише накратко най-важните и интересни аспекти на този въпрос, тъй като по принцип темата е много обширна, а в действителност всяка група заслужава отделно подробно проучване.