Antioxidační ochrana lidského těla: Porovnání verzí
Z WikiSkript
m (Robot: kosmetické úpravy) |
m (úprava nadpisů) |
||
| Řádek 2: | Řádek 2: | ||
Volné radikály poškozují [[mastné kyseliny]], lipidy a proteiny, současně se ale i podílejí na imunitní ochraně organismu. | Volné radikály poškozují [[mastné kyseliny]], lipidy a proteiny, současně se ale i podílejí na imunitní ochraně organismu. | ||
== Reaktivní formy kyslíku == | === Reaktivní formy kyslíku === | ||
Vznikají především jako meziprodukty [[Dýchací řetězec|respirace]], při oxidaci vodíku kyslíkem na vodu za účasti enzymu [[cytochromoxidáza|cytochromoxidázy]]. Pro organismus jsou ve větším množství nebezpečné, jelikož způsobují oxidační poškození lipidů, tzv. lipoperoxidaci, oxidační poškození enzymů a bílkovin, poškození makromolekulárních ([[nukleové kyseliny]], polysacharidy) a nízkomolekulárních látek ([[polyfenoly]], [[katecholaminy]],...). Proto se organismus škodlivému působení brání antioxidačními obrannými systémy. | Vznikají především jako meziprodukty [[Dýchací řetězec|respirace]], při oxidaci vodíku kyslíkem na vodu za účasti enzymu [[cytochromoxidáza|cytochromoxidázy]]. Pro organismus jsou ve větším množství nebezpečné, jelikož způsobují oxidační poškození lipidů, tzv. lipoperoxidaci, oxidační poškození enzymů a bílkovin, poškození makromolekulárních ([[nukleové kyseliny]], polysacharidy) a nízkomolekulárních látek ([[polyfenoly]], [[katecholaminy]],...). Proto se organismus škodlivému působení brání antioxidačními obrannými systémy. | ||
=== Superoxid O<sub>2</sub><sup>•</sup><sup>-</sup> === | ==== Superoxid O<sub>2</sub><sup>•</sup><sup>-</sup> ==== | ||
* vzniká přijetím jednoho elektronu kyslíkem v respiračním řetězci v [[Mitochondrie|mitochondriích]] a v redoxních systémech | * vzniká přijetím jednoho elektronu kyslíkem v respiračním řetězci v [[Mitochondrie|mitochondriích]] a v redoxních systémech | ||
* má současně oxidační i redukční vlastnosti: při reakci dvou superoxidů – '''dismutaci''' poskytuje jedna molekula elektron druhé molekule superoxidu, superoxid se tedy zároveň oxiduje i redukuje produkty reakce jsou kyslík a peroxid vodíku | * má současně oxidační i redukční vlastnosti: při reakci dvou superoxidů – '''dismutaci''' poskytuje jedna molekula elektron druhé molekule superoxidu, superoxid se tedy zároveň oxiduje i redukuje produkty reakce jsou kyslík a peroxid vodíku | ||
* je produkován enzymem '''NADPH oxidázou''', která je součástí [[Fagocyt|fagocytárních]] buněk | * je produkován enzymem '''NADPH oxidázou''', která je součástí [[Fagocyt|fagocytárních]] buněk | ||
=== Peroxid vodíku H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> === | ==== Peroxid vodíku H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> ==== | ||
* není volným radikálem v pravém slova smyslu, účastní se ale jejich vzniku | * není volným radikálem v pravém slova smyslu, účastní se ale jejich vzniku | ||
* vzniká dismutací superoxidu či činností enzymů '''xanthinoxidáza''' a '''monoaminooxidáza''' | * vzniká dismutací superoxidu či činností enzymů '''xanthinoxidáza''' a '''monoaminooxidáza''' | ||
* účastní se '''Fentonovy reakce''' (redukce peroxidu vodíku přechodným kovem Fe<sup>2+</sup> nebo Cu<sup>+</sup> na extrémně reaktivní hydroxylový radikál) | * účastní se '''Fentonovy reakce''' (redukce peroxidu vodíku přechodným kovem Fe<sup>2+</sup> nebo Cu<sup>+</sup> na extrémně reaktivní hydroxylový radikál) | ||
=== Hydroxylový radikál OH<sup>•</sup> === | ==== Hydroxylový radikál OH<sup>•</sup> ==== | ||
* v těle vzniká ionizačním zářením nebo Fentonovou reakcí | * v těle vzniká ionizačním zářením nebo Fentonovou reakcí | ||
* extrémně silné oxidační činidlo vytrhující elektron z nenasycených mastných kyselin | * extrémně silné oxidační činidlo vytrhující elektron z nenasycených mastných kyselin | ||
== Reaktivní formy dusíku == | === Reaktivní formy dusíku === | ||
=== Oxid dusnatý NO<sup>•</sup> === | ==== Oxid dusnatý NO<sup>•</sup> ==== | ||
* plynný radikál | * plynný radikál | ||
* vzniká NO syntházovou reakcí | * vzniká NO syntházovou reakcí | ||
| Řádek 29: | Řádek 29: | ||
NO<sup>•</sup> + O<sub>2</sub><sup>•<sup>-</sup></sup> → OONO<sup>−</sup> | NO<sup>•</sup> + O<sub>2</sub><sup>•<sup>-</sup></sup> → OONO<sup>−</sup> | ||
== Prospěšnost volných radikálů ve zdravém organismu == | === Prospěšnost volných radikálů ve zdravém organismu === | ||
* hydroxylový radikál vznikající činností enzymu monooxygenázy je v játrech důležitý pro hydroxylaci xenobiotik včetně léků a v nadledvinách pro hydroxylaci [[steroidy|steroidů]] (vznik [[Žlučové kyseliny|žlučových kyselin]]) | * hydroxylový radikál vznikající činností enzymu monooxygenázy je v játrech důležitý pro hydroxylaci xenobiotik včetně léků a v nadledvinách pro hydroxylaci [[steroidy|steroidů]] (vznik [[Žlučové kyseliny|žlučových kyselin]]) | ||
* [[neutrofily]] a [[makrofágy]] používají reaktivní formy kyslíku (superoxid a peroxid vodíku) k odstraňování zbytků mrtvých buněk a k fagocytóze bakterií | * [[neutrofily]] a [[makrofágy]] používají reaktivní formy kyslíku (superoxid a peroxid vodíku) k odstraňování zbytků mrtvých buněk a k fagocytóze bakterií | ||
* jako významný lokální [[hormon]] a [[neurotransmiter]] se oxid dusný podílí na relaxaci hladké svaloviny cév, GIT a corpus cavernosum penis, má antiagregační a antiadhezivní účinek na trombocyty a leukocyty a v CNS ovlivňuje učení a paměť | * jako významný lokální [[hormon]] a [[neurotransmiter]] se oxid dusný podílí na relaxaci hladké svaloviny cév, GIT a corpus cavernosum penis, má antiagregační a antiadhezivní účinek na trombocyty a leukocyty a v CNS ovlivňuje učení a paměť | ||
= Antioxidační ochrana = | == Antioxidační ochrana == | ||
Nadměrnému působení volných radikálů se organismus brání třemi způsoby. Jednak se brání tvorbě velkého množství regulací [[enzym]]ů, které je tvoří. Druhou možností je zachycení a odstranění již vytvořených radikálů, toho se účastní enzymové a endogenní antioxidanty. Selžou-li dva předchozí mechanismy, uplatní se reparační mechanismy poškozených biomolekul. | Nadměrnému působení volných radikálů se organismus brání třemi způsoby. Jednak se brání tvorbě velkého množství regulací [[enzym]]ů, které je tvoří. Druhou možností je zachycení a odstranění již vytvořených radikálů, toho se účastní enzymové a endogenní antioxidanty. Selžou-li dva předchozí mechanismy, uplatní se reparační mechanismy poškozených biomolekul. | ||
== Antioxidační enzymy == | === Antioxidační enzymy === | ||
=== Superoxiddismutáza === | ==== Superoxiddismutáza ==== | ||
* je součástí každé buňky | * je součástí každé buňky | ||
* katalyzuje dismutaci superoxidu na dioxygen a peroxid vodíku: | * katalyzuje dismutaci superoxidu na dioxygen a peroxid vodíku: | ||
| Řádek 49: | Řádek 49: | ||
* ve třech formách se vyskytuje extracelulárně a v mitochondriích eukaryot a prokaryot | * ve třech formách se vyskytuje extracelulárně a v mitochondriích eukaryot a prokaryot | ||
=== Glutathionperoxidáza === | ==== Glutathionperoxidáza ==== | ||
* pomocí bílkoviny glutathionu redukuje peroxid vodíku na vodu: | * pomocí bílkoviny glutathionu redukuje peroxid vodíku na vodu: | ||
| Řádek 57: | Řádek 57: | ||
* v aktivním místě má selenocystein | * v aktivním místě má selenocystein | ||
=== Kataláza === | ==== Kataláza ==== | ||
* tetramer, každý obsahuje jednu prostetickou protoporfyrinovou skupinu s Fe <sup>3</sup><sup>+</sup> | * tetramer, každý obsahuje jednu prostetickou protoporfyrinovou skupinu s Fe <sup>3</sup><sup>+</sup> | ||
* katalyzuje dismutaci peroxidu vodíku na kyslík a vodu | * katalyzuje dismutaci peroxidu vodíku na kyslík a vodu | ||
* v peroxisomech a erytrocytech | * v peroxisomech a erytrocytech | ||
== Vysokomolekulární endogenní antioxidanty == | === Vysokomolekulární endogenní antioxidanty === | ||
'''Vysokomolekulární endogenní antioxidanty''' jsou proteiny schopny vázat přechodné prvky (železo a [[měď]]) a měnit jejich oxidoredukční vlastnosti tak, aby přestaly katalyzovat radikálové reakce | '''Vysokomolekulární endogenní antioxidanty''' jsou proteiny schopny vázat přechodné prvky (železo a [[měď]]) a měnit jejich oxidoredukční vlastnosti tak, aby přestaly katalyzovat radikálové reakce | ||
| Řádek 71: | Řádek 71: | ||
* [[albumin]] | * [[albumin]] | ||
== Nízkomolekulární endogenní antioxidanty == | === Nízkomolekulární endogenní antioxidanty === | ||
* [[Kyselina askorbová|Askorbát]] (vitamin C) | * [[Kyselina askorbová|Askorbát]] (vitamin C) | ||
* [[Vitamin E|Alfa tokoferol]] (vitamin E) | * [[Vitamin E|Alfa tokoferol]] (vitamin E) | ||
| Řádek 79: | Řádek 79: | ||
* [[Kyselina močová]], [[bilirubin]] | * [[Kyselina močová]], [[bilirubin]] | ||
== Patobiochemie antioxidační ochrany == | === Patobiochemie antioxidační ochrany === | ||
Je-li vznik reaktivních forem kyslíku a dusíku větší než jejich odstraňování, dojde ke vzniku nerovnováhy nazývané [[oxidační stres]]. | Je-li vznik reaktivních forem kyslíku a dusíku větší než jejich odstraňování, dojde ke vzniku nerovnováhy nazývané [[oxidační stres]]. | ||
Verze z 21. 1. 2015, 13:16
Při metabolických pochodech vznikají reaktivní formy kyslíku (reactive oxygen species – ROS) a reaktivní formy dusíku (reactive nitrogen species – RNS), takzvané volné radikály. Volný radikál je molekula, která obsahuje volný nepárový elektron a je tudíž velmi reaktivní. Volné radikály vznikají třemi různými způsoby: homolytickým štěpením kovalentní vazby,redukcí (přidáním jednoho elektronu) nebo oxidací (ztrátou jednoho elektronu). Reaguje-li radikál s jinou normální molekulou, změní ji také na radikál (propagace radikálové reakce). K dokončení radikálové reakce dojde až reakcí dvou radikálů. Volné radikály poškozují mastné kyseliny, lipidy a proteiny, současně se ale i podílejí na imunitní ochraně organismu.
Reaktivní formy kyslíku
Vznikají především jako meziprodukty respirace, při oxidaci vodíku kyslíkem na vodu za účasti enzymu cytochromoxidázy. Pro organismus jsou ve větším množství nebezpečné, jelikož způsobují oxidační poškození lipidů, tzv. lipoperoxidaci, oxidační poškození enzymů a bílkovin, poškození makromolekulárních (nukleové kyseliny, polysacharidy) a nízkomolekulárních látek (polyfenoly, katecholaminy,...). Proto se organismus škodlivému působení brání antioxidačními obrannými systémy.
Superoxid O2•-
- vzniká přijetím jednoho elektronu kyslíkem v respiračním řetězci v mitochondriích a v redoxních systémech
- má současně oxidační i redukční vlastnosti: při reakci dvou superoxidů – dismutaci poskytuje jedna molekula elektron druhé molekule superoxidu, superoxid se tedy zároveň oxiduje i redukuje produkty reakce jsou kyslík a peroxid vodíku
- je produkován enzymem NADPH oxidázou, která je součástí fagocytárních buněk
Peroxid vodíku H2O2
- není volným radikálem v pravém slova smyslu, účastní se ale jejich vzniku
- vzniká dismutací superoxidu či činností enzymů xanthinoxidáza a monoaminooxidáza
- účastní se Fentonovy reakce (redukce peroxidu vodíku přechodným kovem Fe2+ nebo Cu+ na extrémně reaktivní hydroxylový radikál)
Hydroxylový radikál OH•
- v těle vzniká ionizačním zářením nebo Fentonovou reakcí
- extrémně silné oxidační činidlo vytrhující elektron z nenasycených mastných kyselin
Reaktivní formy dusíku
Oxid dusnatý NO•
- plynný radikál
- vzniká NO syntházovou reakcí
- váže se na hemové železo enzymu guanylátcyklázy (vazodilatace)
- má krátký biologický poločas, jelikož je vychytáván v erytrocytech (reakce se železem oxyhemoglobinu za vzniku methemoglobinu a nitrátu)
- reakcí NO• se superoxidem vzniká toxický peroxynitrit, který způsobuje nitraci a hydroxylaci tyrozinu
NO• + O2•- → OONO−
Prospěšnost volných radikálů ve zdravém organismu
- hydroxylový radikál vznikající činností enzymu monooxygenázy je v játrech důležitý pro hydroxylaci xenobiotik včetně léků a v nadledvinách pro hydroxylaci steroidů (vznik žlučových kyselin)
- neutrofily a makrofágy používají reaktivní formy kyslíku (superoxid a peroxid vodíku) k odstraňování zbytků mrtvých buněk a k fagocytóze bakterií
- jako významný lokální hormon a neurotransmiter se oxid dusný podílí na relaxaci hladké svaloviny cév, GIT a corpus cavernosum penis, má antiagregační a antiadhezivní účinek na trombocyty a leukocyty a v CNS ovlivňuje učení a paměť
Antioxidační ochrana
Nadměrnému působení volných radikálů se organismus brání třemi způsoby. Jednak se brání tvorbě velkého množství regulací enzymů, které je tvoří. Druhou možností je zachycení a odstranění již vytvořených radikálů, toho se účastní enzymové a endogenní antioxidanty. Selžou-li dva předchozí mechanismy, uplatní se reparační mechanismy poškozených biomolekul.
Antioxidační enzymy
Superoxiddismutáza
- je součástí každé buňky
- katalyzuje dismutaci superoxidu na dioxygen a peroxid vodíku:
O2•- + O2•- + 2H+ → O2 + H2O2
- nepostradatelná pro život na naší planetě
- ve třech formách se vyskytuje extracelulárně a v mitochondriích eukaryot a prokaryot
Glutathionperoxidáza
- pomocí bílkoviny glutathionu redukuje peroxid vodíku na vodu:
2 GSH + H2O2 → GS-SG + 2 H2O
- vyskytuje se v několika formách
- v aktivním místě má selenocystein
Kataláza
- tetramer, každý obsahuje jednu prostetickou protoporfyrinovou skupinu s Fe 3+
- katalyzuje dismutaci peroxidu vodíku na kyslík a vodu
- v peroxisomech a erytrocytech
Vysokomolekulární endogenní antioxidanty
Vysokomolekulární endogenní antioxidanty jsou proteiny schopny vázat přechodné prvky (železo a měď) a měnit jejich oxidoredukční vlastnosti tak, aby přestaly katalyzovat radikálové reakce
- transferin / laktoferin (váží Fe3+)
- feritin (skladování Fe3+)
- haptoglobin / hemopexin (váže cirkulující hemoglobin / hem)
- ceruloplazmin
- albumin
Nízkomolekulární endogenní antioxidanty
- Askorbát (vitamin C)
- Alfa tokoferol (vitamin E)
- Koenzym Q
- Karotenoidy, Beta-karoten a vitamin A
- Thioly a disulfidy
- Kyselina močová, bilirubin
Patobiochemie antioxidační ochrany
Je-li vznik reaktivních forem kyslíku a dusíku větší než jejich odstraňování, dojde ke vzniku nerovnováhy nazývané oxidační stres.
