Co to są reaktywne formy tlenu?

 

Są to wysoce reaktywne zredukowane produkty tlenowe, które mogą reagować z większością cząsteczek w ich sąsiedztwie. Zawierają w swojej strukturze albo atomy tlenu z niesparowanym elektronem albo wiązania chemiczne O-O. Występują w reakcjach redoks ze względu na swoja wysoką aktywność. Reakcje redoks dzielimy na reakcje utleniania (oddanie elektronów) i redukcji (przyjęcie elektronów).

Biorą one udział w takich fizjologicznych reakcjach jak np.: krzepnięcie krwi czy apoptoza oraz w reakcjach, gdzie RFT pełnią rolę substratów.

 

Rodzaje RFT i reakcje ich powstawania:

 

1) O₂ + e → O₂^{∙ −}

2) O₂^{∙ −} + e + 2H⁺ → H₂O₂

3) H₂O₂ + e + H⁺ → ^∙ OH + H₂O

4) ^∙ OH + e + H⁺ + H₂O → 2 H₂O

5) ³O₂ → ¹O₂

 

Wolne rodniki (WR) mają niesparowany elektron na ostatniej powłoce.

 

Produkty reakcji:

 

1) Anionorodnik ponadtlenkowy (WR)

2) Nadtlenek wodoru (RFT)
3) Rodnik hydroksylowy (WR) i woda
4) 2 cząsteczki wody
5) Tlen singletowy (RFT)  [Reakcja zachodzi pod wpływem światła]

 

Inne rodzaje wolnych rodników: HO₂^• (rodnik wodoronadtlenowy), RO^• (rodnik alkoksylowy)

 

Co to są wolne rodniki?

 

Są to atomy tlenu posiadające niesparowany elektron. To sprawia, że ich reaktywność z innymi cząsteczkami jest bardzo wysoka. Niektóre z nich powstają naturalnie w organizmie na drodze „normalnego” metabolizmu.

Mogą one negatywnie wpływać na organizm, np.: poprzez reakcje kwasami nukleinowymi, białkami i lipidami (odbierają im elektrony). To skutkuje dezintegracją i uszkadzaniem błon komórkowych, zrywaniem mostków disiarczkowych w białkach, a u człowieka może powodować takie choroby jak choroba Parkinsona lub Alzheimera (uszkodzenie komórek nerwowych).

Nie powinno się ich jednak kojarzyć tylko z negatywnymi zjawiskami zachodzącymi w komórce. Są one także ważnym mediatorem w przenoszeniu sygnału między komórkami.

 

Miejsce ich powstawania:

Powstają wewnątrz komórki, głównie w mitochondriach. Wolne rodniki powstają w wyniku reakcji redoks prowadzonych przez kompleks I i III łańcucha oddechowego.

 

Co to są antyoksydanty?

 

Inaczej przeciwutleniacze. Są to związki, które zapobiegają utlenianiu nawet występując w niewielkich stężeniach. Technicznie termin ten odnosi się do cząsteczek reagujących z tlenem, jednak umownie stosuje się go, gdy mamy na myśli cząsteczki, które ochraniają przez wolnymi rodnikami. Występują one naturalnie w organizmach żywych, ale mogą być też dodawane do żywności i innych środków konsumpcji. Często są także stosowane w suplementach diety, w celu zapobiegania powstawaniu chorób nowotworowych lub choroby niedokrwiennej serca.

 

 

Przykłady antyoksydantów:
a) Enzymatyczne:

- Dysmutazy ponadtlenkowe (SOD),
- Katalazy (CAT),
- Peroksydaza glutationowa (GPX)

b) Nieenzymatyczne:

- Wit. A

- Wit. E

- Wit. C

- Glutation

 

Przykłady oksydantów/ utleniaczy:

- Fenol

- Parakwat

- Oksydaza NADPH

 

 

Aby bronić organizm przed nadmiernym stresem oksydacyjnym wyewoluowały enzymatyczne i nieenzymatyczne mechanizmy obronne. Wyróżniamy kilka enzymów, które biorą udział w zabezpieczaniu organizmu przed nadmiernym stresem oksydacyjnym:

 

Dysmutaza ponadtlenkowa (SOD): u ssaków występuje kilka jej rodzajów, których działanie różni się w zależności od miejsca ich występowania w organizmie oraz od metalu występującego w jej strukturze. Katalizuje dysmutację anionorodnika ponadtlenkowego do nadtlenku wodoru i tlenu.

 

O₂^{∙ −}  + O₂^{∙ −} + 2H⁺ → H₂O₂ + O₂

 

Katalaza (CAT): Jest to enzym z grupy oksydoreduktaz, który zawiera w swojej strukturze atom żelaza występujący z peroksysomach.  Pomaga usuwać nadtlenek wodoru do wody i tlenu. Jej działanie jest dopełniane przez peroksydazę glutationową. 

 

H₂O₂ + H₂O₂ → 2 H₂O + O₂

 

Peroksydazy (SOD): Pomagają usuwać nadtlenek wodoru poprzez utlenienie jakiegoś związku pod wpływem H₂O_2.  W odróżnieniu od katalazy, która jest aktywna jedynie względem H₂O_2, peroksydazy działają również na inne rodzaje nadtlenków.

 

H₂O₂ + AH₂→ 2 H₂O + A

 

Co to jest stres oksydacyjny?

 

O stresie oksydacyjnym mówimy wtedy, gdy przesunięcie równowagi oksydoredukcyjnej w kierunku prooksydacyjnym prowadzi do uszkodzenia struktur komórkowych, a także może prowadzić do zaburzeń funkcjonalnych. W skrajnych warunkach może zakończyć się to śmiercią komórki. Może być wywoływany przez szereg czynników: promieniowanie UV, deficyt lub nadmiar wody, ksenobiotyki, metale ciężkie, patogeny, zanieczyszczenie, skrajne temperatury.

 

Stan równowagi:

Antyoksydanty = oksydanty

 

Stres oksydacyjny

Nadmiar oksydantów lub niedobór antyoksydantów

 

Catalase-1DGF.png