Роль свободных радикалов в природной среде

При действии ионизирующего и ультрафиолетового излучений на аминокислоты, белки, нуклеотиды, нуклеиновые кислоты, жирные кислоты и липиды в результате отрыва электрона или разрыва химической связи образуются различные Р. с., а также первичные продукты фотолиза -- сольватированный (т. е. захваченный молекулами среды, в основном воды) электрон, атом водорода и органические радикалы.

При затраченной энергии ионизирующего излучения в 100 эВ образуется 2--4 свободных радикала, при поглощении каждых 100 квантов света возникает всего несколько свободных радикалов.

В результате реакции с участием свободных радикалов в облученных белках и нуклеиновых кислотах происходит химическая модификация макромолекул (разрывы пептидных или нуклеиновых связей, образование "сшивок", химические изменения различных аминокислотных остатков, нуклеотидов и др.). Химическая модификация приводит к изменению структуры макромолекулы, ее формы и биохимических свойств, появлению точковых мутаций, к инактивации ферментов, разрушению биологических мембран и т.д.

Полагают, что функционально самой важной и универсальной по распространению группой свободных радикалов, в живых клетках являются семихиноны -- анион-радикалы, постоянно образующиеся в ходе обмена веществ и энергии, а именно при окислительно-восстановительных превращениях переносчиков электронов в митохондриях, хлоропластах, мембранах бактериальных клеток и внутриклеточных мембранах эукариотов.

Большое значение для нормальной жизнедеятельности клетки, а также при развитии ряда патологическмх процессов имеют свободные радикалы, образующиеся при окислении липидов молекулярным кислородом, в первую очередь при окислении полиненасыщенных жирных кислот и жирных кислот фосфолипидов, входящих в состав липопротеидов и биологических мембран.

Как показал Б.Н. Тарусов (1954), механизм свободнорадикального окисления липидов в тканях и мембранах соответствует общим законам ценного окисления. Процесс цепного окисления начинается со стадии инициирования, причем в роли инициатора может выступать ОН-радикал, способный отнимать атом водорода у органических соединений (RH) с образованием воды и активного органического свободного радикала, участвующего в цепи последующих реакции.

Свободные радикалы участвуют в процессах окисления, окислительного фосфорилирования и тканевого дыхания. Установлено, что в норме в клетках постоянно протекают процессы свободнорадикального окисления липидов. Фагоцитоз микроорганизмов и вирусов сопровождается активацией свободнорадикального окисления.

Важную роль играют свободные радикалы в патологических процессах. Усиление свободнорадикалького окисления липидов может привести к нарушению нормальной жизнедеятельности организма и создать условия для развития ряда заболеваний. Признаками участия свободнорадикального окисления липидов в развитии того или иного заболевания, помимо активации свободнорадикального окисления, являются нарастание клинической симптоматики, а также улучшение состояния больного или его полное излечение в результате торможения свободнорадикального окисления липидов при терапии антиоксидантами.

Об активации процесса свободнорадикального окисления судят обычно по увеличению содержания в тканях и крови больных свободных радикалов, липидных гидроперекисей, альдегидов, в частности малонового диальдегида, а также по снижению содержания липидных антиоксидантов. Разработан метод регистрации уровня свободнорадикального окисления в организме больных в клинических условиях по содержанию пентана в выдыхаемом воздухе. Усиление свободнорадикального окисления липидов было обнаружено в печени при отравлении четыреххлористым углеродом, алкоголем, солями меди, озоном, кислородом; в коже после УФ-облучения; в очагах гипоксии и воспаления и при ожогах; в сетчатке глаза при чрезмерном освещении; во всех органах и тканях при развитии лучевой болезни и на определенных стадиях онкогенеза; при некоторых инфекционных болезнях, авитаминозах, воспалительных процессах: в мозге животных усиление свободнорадикального окисления липидов было выявлено при экспериментальной эпилепсии и т.д. Однако патогенетическая роль свободнорадикального окисления липидов во всех этих случаях пока не ясна.

Состояние больных или животных (в условиях эксперимента) почти всегда значительно улучшается после терапии биоантиоксидантами: например, уменьшается эритема, вызванная УФ-облучением кожи, снижается токсическое действие на организм четыреххлористого углерода, купируются эпилептические припадки (в эксперименте), увеличиваются сроки консервации клеток и органов. Описано успешное применение антиоксидантов при печении ожогов и ишемической болезни сердца, связанной с атеросклерозом.

Большое внимание исследователи уделяют роли свободных радикалов в онкогенезе, Обнаружена корреляция между способностью ряда онкогенов к образованию свободных радикалов и их онкогенной активностью. Как правило, по мере развития опухоли концентрация свободных радикалов в тканях снижается в 2--6 раз по сравнению с контролем, а интенсивность свободнорадикального окисления в других тканях организма обычно повышается, особенно на терминальных стадиях болезни, что, возможно, связано с перераспределением антиоксидантов между тканью злокачественной опухоли и другими тканями.[7]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В своей работе я рассмотрела, как проявляют себя свободные радикалы в реакциях, происходящих в природной среде. Среди них есть множество жизненно важных для организмов, как например реакции окисления в клетках, значимых для окружающей среды, таких как реакции с озоном и оксидами азота в атмосфере или процессы в водоемах.

Здесь я постаралась коротко описать наиболее значимые и интересные аспекты этого вопроса, поскольку в общем тема очень обширная и по сути каждый радикал заслуживает отдельного подробного изучения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Koppenol, 1990 #7

2. http://www.cmjournal.com/rp218.htm

3. http://admin.novsu.ac.ru/uni/scpapers.nsf

4. Чибисова Н.В., Долгань Е.К. Экологическая химия: Учебное пособие / Калинингр. ун-т. - Калининград, 1998. - 113 с.

5. http://moikompas.ru/compas/lipid_oxidation

6. http://vivovoco.rsl.ru/HOME/PAPERS/TEXT/DRUGS/DRUGS_3.HTM

7. http://www.curemed.ru/medarticle/articles/34450.htm

Размещено на Allbest.ru