Свободнорадикальное окислениеСвободные радикалы – это частицы с неспаренным электроном (наличие неспаренного электрона обозначается точкой ·). Главным источником радикалов в организме человека является молекулярный кислород, а в случае радиационного воздействия – вода (радиолиз воды). От 1 до 3% потребляемого человеком кислорода расходуется на образование свободных радикалов. Молекула кислорода содержит два неспаренных электрона и представляет собой бирадикал ·О2·. Однако неспаренные электроны расположены так, что молекула О2 остаётся относительно стабильной. При полном восстановлении (тканевом дыхании) молекула кислорода, принимая четыре электрона и четыре протона, превращается в две молекулы воды. При неполном восстановлении кислорода образуются различные активные формы. К активным формам кислорода относятся: О2 ↓+ ē ·О2 ‾ - супероксидный радикал (+ Н+ → НО2• гидроперекисный радикал) ↓+ ē (+2Н+) Н2О2 - перекись водорода ↓+ ē ·ОН - гидроксильный радикал Под действием света молекулярный кислород переходит в синглетное состояние, т.е. в синглетный кислород О2', в котором все электроны спарены. Синглетный кислород неустойчив, период полураспада – 45 мин. Он более активен в реакциях окисления, чем молекулярный кислород. Окислительная способность активных форм кислорода возрастает в следующей последовательности: О2 → О2' → ·О2 ─ → НО2• → Н2О2 → НО• Образование активных форм кислорода происходит в организме постоянно. В организме токсичные кислородсодержащие радикалы возникают при взаимодействии О2 с металлопротеинами (гемоглобин, цитохромы), содержащими катионы металлов в низших степенях окисления (Fe2+, Cu+, Mn2+), получая от них электрон: Fe2+ + О2 → Fe3+ + ·О2 ─ Химические реакции, приводящие к появлению свободных радикалов, являются нормальными процессами человеческого организма. Свободные радикалы появляются в результате тканевого дыхания, переноса кислорода гемоглобином, синтеза гормонов, простагландинов, фагоцитоза, обезвреживания лекарственных препаратов и различных токсических веществ печенью, физической активности и т. д. Образовавшиеся радикальные частицы, прежде всего радикал НО•, обладают чрезвычайно высокой реакционной способностью. Свободные радикалы реагируют практически с любыми молекулами, вызывая нарушение их структуры и функций: белками, нуклеиновыми кислотами, углеводами, липидами. Особенно агрессивны свободные радикалы в отношении ДНК и липидов. Их взаимодействие с ДНК приводит к нарушению генетического кода, и может стать источником развития раковой опухоли. Однако в первую очередь свободные радикалы участвуют в реакциях перекисного окисления липидов (ПОЛ). При этом окислению подвергаются ненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав фосфолипидов клеточных мембран. Процесс ПОЛ можно условно разделить на три этапа: I этап – образование свободных радикалов липидов: RH + •ОН → R• (R─CH2─CH═CH─R' + НО• → R─CH•─CH═CH─R' + Н2О) аллильный радикал II этап – продукция перекисей липидов: окисление аллильного радикала молекулярным кислородом с образованием пероксидных радикалов: R• + О2 → ROO• (R─CH•─CH═CH─R' + О2 → R─CH─CH═CH─R') │ О─О• Пероксидный радикал затем восстанавливается в гидропероксид за счёт окисления другой молекулы жирной кислоты в свободный радикал: ROO• + RH → ROOH + R•
|
