Природные антиоксиданты

Государственное бюджетное  образовательное учреждение

Высшего профессионального  образования

«Новосибирский  государственный медицинский университет»

Министерства здравоохранения  Российской Федерации

(ГБОУ ВПО НГМУ Минздрава  России)

 

 

 

 

Кафедра медицинской химии

 

 

 

 

Реферат по БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ

 

ПРИРОДНЫЕ АНТИОКСИДАНТЫ

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студентка -1 группа,

2 курс, лечебный факультет

Тебенькова Анастасия  Евгеньевна

 

 

Проверил:

профессор, д.м.н.

Шарапов Виктор Иванович

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск, 2013

 

 

Содержание

 

Введение	3
Глава 1. Свободные радикалы
Определение	4
Источники  возникновения	5
Воздействие на организм	7
Глава 2. Антиоксиданты
Определение	8
Классификация	9
Общий механизм действия	11
Примеры природных антиоксидантов	12
Перечень продуктов с наибольшим содержанием антиоксидантов	14
Заключение	15
Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение 

В последнее время ученые разных специальностей приходят к выводу, что в основе многих патологических процессов в организме, приводящих к различным заболеваниям и в  конечном итоге к старению, лежит  одно и то же явление. Это повреждение  клеточных оболочек и других структур внутри клетки свободными радикалами. В зависимости от того, какие структуры  повреждены - наследственное вещество (ДНК) или наружная мембрана, - либо развивается  онкологическое заболевание, либо наблюдаются  другие нарушения. По мере старения организма  активность свободных радикалов  возрастает и риск различных возрастных болезней увеличивается. И одно из средств  противостояния свободным радикалам- антиоксиданты.

Целью данного реферата является разобраться, что собой представляют антиоксиданты и каков механизм их действия.

Для этого предстоит решить несколько задач:

1. Определить, что является свободными  радикалами и как они воздействуют на организм человека
2. Изучить механизм действия антиоксидантов, их классификацию и в каких продуктах питания их концентрация максимальна.
3. И наконец, сделать вывод о том, насколько полезны и важны для организма человека природные антиоксиданты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Свободные радикалы

1. Определение.

 

Свободные радикалы в химии — частицы (как правило, неустойчивые), содержащие один или несколько неспаренных электронов на внешней электронной оболочке. По другому определению свободный радикал — вид молекулы или атома, способный к независимому существованию (то есть обладающий относительной стабильностью) и имеющий один или два неспаренных электрона.

 Неспаренный электрон  занимает атомную или молекулярную орбиталь в одиночку. Как правило, радикалы обладают парамагнитными свойствами, так как наличие неспаренных электронов вызывает взаимодействие смагнитным полем. Кроме этого наличие неспаренного электрона способно значительно усилить реакционную способность, хотя это свойство радикалов широко варьируется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Источники образования.

Свободнорадикальное окисление является одним из универсальных механизмов повреждения клеток, но вместе с  тем это и необходимый для  нормального функционирования клеток процесс.

Свободнорадикальные процессы участвуют  в реакциях окислительного фосфорилирования, биосинтеза простагландинов и нуклеиновых  кислот, в регуляции липолитической активности, в процессах митоза, метаболизма катехоламинов. Независимо от характера индуктора ключевую роль в развитии окислительного повреждения играют активные формы кислорода, органические радикалы и перекиси.

Как известно, характерной особенностью свободных радикалов является наличие  на высшей энергетической орбитали неспаренного электрона, что придает им высокую  реакционную способность к участию  во многих биохимических реакциях.

Инициация свободнорадикального окисления может быть обусловлена  различными причинами, но первостепенную роль в этом процессе играют промежуточные  продукты восстановления O2. В свою очередь  активные формы O2 могут образовываться интрацеллюлярно в сфере действия оксидазных энзимов, а также экстрацеллюлярно – при участии лейкоцитов.

Большая часть молекул O2, попавших в клетку, подвергается ферментативному  катаболизму в митохондриях в  процессе двухэлектронного и тетраэлектронного  восстановления, катализируемого цитохромоксидазой.

Однако, наряду с этой основной реакцией может проходить ступенчатое  одноэлектронное восстановление молекулярного  кислорода. Возникшие при этом процессе свободные радикалы кислорода инактивируются антиоксидантной системой. Между  тем утечка радикалов способна вызвать  цепной процесс неферментативного  свободнорадикального перекисного  окисления липидов, белков, нуклеиновых  кислот, углеводов.

Как известно, к активным формам O2 относят диоксид или супероксидный  анион-радикал, перекись водорода, гидроксильный  радикал, гидропероксильный радикал, реже включают синглетный кислород.

Стабильным радикалом  является NO - оксид азота - вторичный  мессенжер, образующийся из L-агринина и активирующий гуанилатциклазу.

Как указывалось выше, в условиях нормы около 98% молекулярного O2 подвергается тетравалентному восстановлению с  образованием H2O в митохондриях в  биологическом процессе, связанном  с генерацией АТФ. Между тем, 1-2% общего количества потребляемого O2 подвергается последовательному одновалентному восстановлению с образованием так  называемых свободнорадикальных соединений, имеющих неспаренный электрон.

В этом процессе молекулярный кислород восстанавливается сначала в  супероксидный анион-радикал, который  затем может превращаться в Н2О2. Последующее одновалентное восстановление H2O2 приводит к образованию гидроксильного радикала OH и H2O. На заключительном этапе  последовательного одноэлектронного восстановления кислорода OH присоединяет протон и превращается в H2O. Образующиеся в процессе одновалентного восстановления радикалы представляют собой реакционно-способные  активированные формы O2.

Установлено, что супероксидный  анион-радикал образуется при одноэлектронном  переносе от флавинсодержащих оксидаз, цитохрома С, убихинона, цитохромоксидазы в митохондриях. В микросомах генерация  этого радикала отмечается при образовании  метгемоглобина.

В цитозоле клеток супероксидный анион-радикал  генерируется от ксантиноксидазы.

Среди неферментативных путей образования O2 в клетках следует отметить аутоокисление гидрохинонов, лейкофлавинов, катехоламинов, тиолов, тетрагидроптеринов. Неферментным путем супероксидный  анион-радикал образуется в системах, содержащих катионы переменной валентности (железа, меди).

Касаясь гидроксильного радикала, следует  отметить, что он образуется при  радиолизе воды в реакции Хабера-Вейса, а также в реакции Фентона  между ионом двухвалентного железа и перекисью водорода.

Пероксид водорода образуется при  функционировании ряда флавин-, медь- и  гемосодержащих оксидаз, в частности, митохондриальной моноаминооксидазы, НАД-убихинонредуктазы, убихинонцитохром-С-редуктазы, а также пероксисомальной уратоксидазы и цитозольной ксантиноксидазы.

H2O2 не является свободным радикалом, однако обладает способностью инициировать свободнорадикальное окисление, поэтому является цитотоксичным соединением. К числу активных форм кислорода относится гидропероксильный радикал, образующийся в процессе взаимодействия O2 с металлом переменной валентности, в частности, с Fe2+.

Супероксидный анион-радикал и H2O2 не могли бы считаться главными инициаторами свободнорадикального окисления в клетке, если бы взаимодействие этих двух веществ не приводило к возникновению самого активного из известных внутриклеточных инициаторов свободнорадикального окисления - гидроксильного радикала. Гидроксильный радикал представляет собой трехэлектронную форму восстановления O2, быстро атакующую соединения любой природы, в том числе липиды, белки, нуклеиновые кислоты, углеводы с образованием воды и радикала соответствующей молекулы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Воздействие на организм

С каждым годом обнаруживаются новые заболевания, причиной которых  является воздействие свободных  радикалов. Уничтожая клетки организма, свободные радикалы нарушают правильное функционирование тканей и органов  организма, провоцируют воспалительные процессы и разрушают иммунную систему  человека.

Свободные радикалы считают  одной из главных причин возникновения  таких заболеваний как:

• флебиты
• депрессии
• катаракта
• артриты
• астма
• варикозное расширение вен
• атеросклероз
• инфаркт
• инсульт
• рак
• онкологические заболевания
• болезнь Паркинсона
• болезнь Альцгеймера

Избыточное воздействие  свободных радикалов повреждает не только способность наших клеток функционировать, но также общую  структуру целостности клеток, что  приводит к тому, что следующее  поколение клеток менее здоровое и продуктивное, чем клетки, из которых  оно получилось. В случае с нашей  кожей воздействие свободных  радикалов на кожу может означать, что со временем наши фибробласты (клетки, которые отвечают за выработку коллагена  и эластина) работают менее эффективно при выработке кожного протеина, необходимого для гладкости, плотности  и упругости кожи. 

Свободные радикалы повреждают липиды, протеины и ДНК. Этот вред является основной причиной старения. Каждый день ДНК в каждой клетке подвергается атаке тысяч свободных радикалов. Несмотря на то, что в наших клетках есть восстанавливающие энзимы, которые устраняют большую часть повреждений, к несчастью, с возрастом тонкое равновесие между повреждениями и восстановлением нарушается. Когда клетки с поврежденной ДНК делятся, они создают клетки с несовершенной структурой и нарушенной способностью функционировать.

В дополнение к повреждениям молекулярной ДНК, которые наносят  свободные радикалы, они также  могут разрушать основные клеточные  структуры, такие как митохондрия, структуры внутри клеток, которые  отвечают за выработку энергии в  клетках. Представьте себе, что клетка - это маленький завод. На этом заводе тысячи митохондрий работают как  маленькие генераторы энергии, которые  обеспечивают правильную работу клеток.

 

Глава 2. Антиоксиданты

1. Определение

Антиоксиданты - это вещества, в большинстве своем - витамины, которые очищают организм от повреждающих молекул, называемых свободными радикалами. Эти молекулы постоянно образуются в организме человека в результате многочисленных окислительно-восстановительных процессов, направленных на поддержание нормального функционирования всех органов и систем. В естественных условиях количество свободных радикалов мало, и их патологическое действие на клетки организма полностью подавляется поступлением извне антиоксидантов (при потреблении человеком пищи, содержащей эти вещества). 
Когда же организм подвергается действию экстремальных факторов (радиация, яды), происходит образование слишком большого количества повреждающих молекул, и в таком случае организму требуется большее количество антиоксидантов. Доказано, что именно образование большого количества свободных радикалов является начальной стадией многих заболеваний от простого кашля до рака.

Антиоксиданты (антиокислители, консерванты) — ингибиторы окисления, природные или синтетические вещества, способные замедлять окисление (рассматриваются преимущественно в контексте окисления органических соединений).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Классификация

Классификация антиоксидантов, являющихся по происхождению лекарственными препаратами:

1. Субстраты свободнорадикального окисления — препараты ненасыщенных жирных кислот.
2. Природные антиоксиданты - препараты аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и их производных, которые реагируют с продуктами свободнорадикального окисления.
3. Биоантиоксиданты — препараты витаминов, гормонов, флавоноидов.
4. Модуляторы свободнорадикального окисления — препараты, содержащие микроэлементы.