Перекисное окисление липидов. перекисное окисление липидов. Перекисное окисление липидов и его роль в повреждении биологических мембран при действии ионизирующих излучений
 Скачать 51.66 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра общей и биоорганической химии РЕФЕРАТ На тему: «Перекисное окисление липидов и его роль в повреждении биологических мембран при действии ионизирующих излучений». Выполнила: студентка 1 курса 4 группы лечебного факультета, Ковш Вероника Витальевна Проверила: Добрынина Лариса Васильевна Гродно, 2020 СОДЕРЖАНИЕ Липиды Функции липидов Перекисное окисление липидов Механизм ПОЛ Негативные последствия активации ПОЛ Липиды Липиды - обширная группа природных органических соединений, включающая жиры и жироподобные вещества. Молекулы простых липидов состоят из спирта и жирных кислот, сложных — из спирта, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов. Они содержатся во всех живых клетках. Липиды — один из важнейших классов сложных молекул, присутствующих в клетках и тканях животных. Липиды выполняют самые разнообразные функции: снабжают энергией клеточные процессы, формируют клеточные мембраны, участвуют в межклеточной и внутриклеточной сигнализации. Липиды служат предшественниками стероидных гормонов, жёлчных кислот, простагландинов и фосфоинозитидов. В крови содержатся отдельные компоненты липидов (насыщенные жирные кислоты, мононенасыщенные жирные кислоты и полиненасыщенные жирные кислоты), триглицериды, холестерин, эфиры холестерина и фосфолипиды. Липиды подразделяются на омыляемые и неомыляемые. Омыляемые липиды. Структурные компоненты омыляемых липидов связаны сложноэфирной связью. Эти липиды легко гидролизуются в воде под действием щелочей или ферментов. Омыляемые липиды включают три группы веществ: сложные эфиры, фосфолипиды и гликолипиды. В группу сложных эфиров входят нейтральные жиры (глицерин+три жирные кислоты), воски (жирный спирт+жирная кислота) и эфиры стеринов (стерин+жирная кислота). Группа фосфолипидов включает фосфатидовые кислоты (глицерин+две жирные кислоты+фосфатная группа), фосфатиды (глицерин+две жирные кислоты+фосфатная группа+спирт) и сфинголипиды (сфингозин+жирная кислота+фосфатная группа+спирт). К группе гликолипидов относятся цереброзиды (сфингозин+жирная кислота+один углеводный остаток) и ганглиозиды (сфингозин+жирная кислота+несколько углеводных остатков, в том числе нейраминовая кислота). Группа неомыляемых липидов включает предельные углеводороды и каротиноиды, а также спирты. В первую очередь это спирты с длинной алифатической цепью, циклические стерины (например, холестерин) и стероиды (эстрадиол, тестостерон и др.). Важнейшую группу липидов образуют жирные кислоты. К этой группе относятся также эйкозаноиды, которые можно рассматривать как производные жирных кислот. 1.1.Функции липидов: Многие жиры используются организмом как источник энергии. При полном окислении 1 г жира выделяется около 9 ккал энергии, примерно вдвое больше, чем при окислении 1 г углеводов (4,1 ккал). Жировые отложения используются в качестве запасных источников питательных веществ, прежде всего животными, которые вынуждены носить свои запасы на себе. Растения чаще запасают углеводы, однако в семенах многих растений высоко содержание жиров (растительные масла добывают из семян подсолнечника, кукурузы, рапса, льна и других масличных растений). Фосфолипиды составляют основу билипидного слоя клеточных мембран, холестерин — регулятор текучести мембран. У архей в состав мембран входят производные изопреноидных углеводородов. Воск образует кутикулу на поверхности надземных органов (листьев и молодых побегов) растений. Их также производят многие насекомые (так, пчёлы строят из них соты, а червецы и щитовки образуют защитные чехлы). Некоторые липиды играют активную роль в регулировании жизнедеятельности отдельных клеток и организма в целом. В частности, к липидам относятся стероидные гормоны, секретируемые половыми железами и корой надпочечников. Эти вещества переносятся кровью по всему организму и влияют на его функционирование. Самые разные организмы — от диатомовых водорослей до акул — используют резервные запасы жира как средство снижения среднего удельного веса тела и, таким образом, увеличения плавучести. Это позволяет снизить расходы энергии на удержание в толще воды. Перекисное окисление липидов Перекисное окисление липидов (ПОЛ) — окислительная деградация липидов, происходящая, в основном, под действием свободных радикалов. Одно из главных последствий радиоактивного облучения. Реакции переписного окисления липидов (ПОЛ) являются свободнорадикальными и постоянно происходят в организме. Свободнорадикальное окисление нарушает структуру многих молекул. В белках окисляются некоторые аминокислоты. В результате разрушается структура белков, между ними образуются ковалентные «сшивки», всё это активирует протеолитические ферменты в клетке, гидролизующие повреждённые белки. Активные формы кислорода легко нарушают и структуру ДНК. Неспецифическое связывание Fe2+ молекулой ДНК облегчает образование гидроксильных радикалов, которые разрушают структуру азотистых оснований. Но наиболее подвержены действию активных форм кислорода жирные кислоты, содержащие двойные связи, расположенные через СН2-группу. Именно от этой СН2-группы свободный радикал (инициатор окисления) легко отнимает электрон, превращая липид, содержащий эту кислоту, в свободный радикал. ПОЛ — цепные реакции, обеспечивающие расширенное воспроизводство свободных радикалов, частиц, имеющих неспаренный электрон, которые инициируют дальнейшее распространение перекисного окисления. 2.1. Механизм ПОЛ: 1  . Инициация. Инициирует реакцию чаще всего гидроксильный радикал, отнимающий водород от СН2- групп ненасыщенной жирной кислоты, что приводит к образованию липидного радикала 2. Развитие цепи. Развитие цепи происходит при присоединении кислорода, в результате чего образуется пероксидный радикал или пероксид липида (гидроперекиси липидов) 3. Обрыв цепи. Развитие цепи может останавливаться при взаимодействии свободных радикалов между собой или при взаимодействии с различными антиоксидантами (витамином Е), которые являются донорами электронов В результате ПОЛ происходит преобразование обычных липидов в первичные продукты ПОЛ (гидроперекиси липидов). Это приводит к появлению в мембранах участков («дыр»), через которые наружу выходит содержимое как самих клеток, так и их органелл. Первичные продукты ПОЛ разрушаются с образованием вторичных продуктов ПОЛ: альдегидов, кетонов, малонового диальдегида, диеновых коньюгатов. Накоплением в крови малонового диальдегида (МДА) объясняется синдром интоксикации, сопровождающий многие заболевания внутренних органов. Реагируя с SH- и СН3-группами белков, МДА подавляет активность цитохром-оксидаз (угнетая тем самым тканевое дыхание) и гидроксилаз. МДА обуславливает также ускоренное развитие атеросклероза. 2.2. Негативные последствия активации ПОЛ: 1. Повреждение липидного бислоя мембран, в результате чего в клетки проникает вода, ионы натрия, кальция, что приводит к набуханию клеток, органелл и их разрушению. 2. Преждевременное старение клеток и организма в целом. 3. Взаимодействие высокореактивных продуктов ПОЛ с аминогруппами белков с образованием Шиффовых оснований. 4. Изменение текучести (вязкости) мембран, в результате чего нарушается транспортная функция мембран (функционирование ионных каналов). 5. Нарушение активности мембраносвязанных ферментов, рецепторов. Изменение структуры тканей в результате ПОЛ можно наблюдать на коже: с возрастом увеличивается количество пигментных пятен на коже, особенно на дорсальной поверхности ладоней. Этот пигмент называют липофусцин, представляющий собой смесь липидов и белков, связанных между собой поперечными ковалентными связями и денатурированными в результате взаимодействия с химически активными группами продуктов ПОЛ. Этот пигмент фагоцитируется, но не гидролизуется ферментами лизосом, и поэтому накапливается в клетках, нарушая их функции. Процессы ПОЛ усиливаются при избытке катехоламинов (стресс), гипоксии, ишемии, повышенном содержании активных форм О2, снижении антиоксидантной защиты, повышенном содержании ненасыщенных жирных кислот. Активация ПОЛ характерна для многих заболеваний и патологических состояний: 1. атеросклероз и другие сердечнососудистого заболевания; 2. поражения ЦНС (болезнь Паркинсона, Альцгеймера); 3. воспалительные процессы любого генеза; 4. дистрофия мышц (болезнь Дюшенна); 5. онкологические заболевания; 6. радиационные поражения; 7. бронхолегочные патологии. 3. Ионизирующее излучение Повреждающее действие различных видов ИИ зависит от плотности ионизации в тканях и их проникающей способности. Чем короче путь прохождения /пробег/ частиц в тканях, тем больше плотность ионизации и сильнее повреждающее действие. Наибольшая ионизирующая способность у a-лучей, имеющих длину пробега в биотканях несколько десятков микрон, наименьшая -у g-лучей. Проникающая способность ИИ проявляется в том, что при тотальном облучении ни один участок организма не остаётся интактным. По характеру воздействия различают внешнее облучение, когда источник находится вне организма, контактное и внутреннее (инкорпорированное), когда радиоактивные вещества попадают внутрь организма. Облучение может быть однократным, фракционированным (дробным) и длительным. При дробном и длительном облучении поражение организма тяжелее, чем при однократном, т.к. выше суммарные поглощённые дозы. Действие ИИ проявляется на всех уровнях биологической организации на уровне макромолекул, клеток, тканей, органов, целостного организма. С целью коррекции нарушений функций органов и систем при поражении ИИ используются мероприятия, направленные на: · восстановление кроветворения (трансплантация костного мозга); · борьбу с инфекцией, интоксикацией, геморрагическими явлениями; · восстановление функций нервной, эндокринной, пищеварительной, сердечнососудистой и др. систем; · стимуляцию клеточных восстановительных процессов; · снижение интенсивности окислительных процессов; · уменьшение интенсивности перекисного окисления липидов; · улучшение тканевого дыхания; · стабилизацию клеточных мембран; · гашение цепных радиационно-химических реакций; · ликвидацию иммунодефицита (препараты тимуса и др. иммуномодуляторы); стимуляцию репарации поврежденного хромосомного аппарата (введение ДНК и др.). ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Владимиров Ю. А., Арчаков А. И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах . — М.: Наука, 1972. Барабой В. А., Орел В. Э., Карнаух И. М. Перекисное окисление и радиация. — Киев, 1991. Ковшевный В. В. — свободнорадикальное окисление. |