Сущность свободных радикалов в природе и их взаимодействие с антиоксидантами

Содержание

 

Введение	3
1 Аналитическая часть	4
1.1 Сущность свободных радикалов в природе и их взаимодействие с антиоксидантами	4
1.2 Классификация антиоксидантов	8
1.3 Свободные радикалы  в биологических системах	17
1.4 Свободные радикалы  и окислительный процесс	23
1.5 Антиоксидантная мезотерапия	30
Заключение	33
Список использованных источников	34

 

 

 

Введение

 

Свободные   радикалы  —   нестабильные атомы и соединения, действующие как агрессивные окислители и в результате повреждающие жизненно важные структуры организма, а точнее   — активные образования (молекулы, имеющие неспаренные электроны). Стремясь обрести нормальное количество электронов, они недостающую частицу (электрон) отрывают у других, полноценных молекул, вследствие этого пострадавшая молекула становится свободным радикалом. Развивается разрушительная цепная реакция, которая уничтожает живую клетку.  Это называется «окислительный стресс».  Прежде всего, в здоровой клетке повреждаются клеточные мембраны. Под действием свободных радикалов, прежде всего, образуется такое заболевание, как рак, а также варикозное расширение вен, атеросклероз, болезни сердца, болезнь Паркинсона, флебиты, депрессии, катаракта, артриты, астма, болезнь Альцгеймера и многие другие.

Антиоксиданты — это группа биологически активных соединений, содержащихся в пище и нейтрализующих в организме свободные радикалы — нестабильные атомы и соединения, которые образуются в ходе нормального обмена веществ и присутствуют в окружающей среде, но, накапливаясь сверх меры, становятся опасными. Антиоксиданты защищают мембраны клеток от вредных эффектов или реакций, которые могут вызвать избыточное окисление в организме [11, c. 34].

Антиоксиданты нейтрализуют негативное действие свободных радикалов, способствуют очищению и оздоровлению организма, обновлению клеток, омоложению кожи.

Поэтому тема курсовой работы крайне актуальна и важна в современное время.

 

 

1 Аналитическая часть

1.1 Сущность свободных  радикалов в природе и их  взаимодействие с антиоксидантами

 

В сущности, свободные радикалы — это молекулы кислорода, которые вследствие многих обычных функций нашего организма, и таких как дыхание или переваривание пищи, теряют электроны. Поэтому они неустойчивы, до тех пор пока не объединятся с электроном, который они должны «украсть» из полной молекулы, находящейся поблизости. Обычно эта система хороша в сбалансированном виде, когда число свободных радикалов сохраняется в стабильной пропорции к числу целых молекул. Однако присутствие определенных внешних факторов — таких, как длительное пребывание на солнце, дым сигарет или другие загрязнения,— повышает процентное содержание свободных радикалов в системе.

Ученым давно известно о свободных радикалах, и они выявили их как причину, сопутствующую ряду заболеваний. Тем не менее, данные о механизме их действия все еще относительно неполны [10, c. 54].

Поскольку свободные радикалы — это молекулы, занимающиеся поиском другого электрона, который они стремятся выжать из существующей целой молекулы, способом избежания такого ущерба является «подпитка» этих свободных радикалов дополнительными электронами, в которых они нуждаются. Это то, что делают антиоксиданты. Как мы увидим далее, использование антиоксидантов представляет интерес как один из основных способов поддержания здоровой и красивой кожи.

Свободные радикалы - это аномальные молекулы, имеющие непарный электрон на последнем электронном уровне, который делает их крайне нестабильными. В этом состоянии свободные радикалы ловят уязвимые протеины, ферменты, липиды и даже целые клетки. Отнимая электрон у молекулы, они инактивируют клетки, тем самым нарушая хрупкий химический баланс организма.

Когда процесс происходит снова и снова, начинается цепная реакция свободных радикалов, при этом разрушаются клеточные мембраны, подрываются важные биологические процессы, создаются клетки-мутанты.[]

Свободные радикалы имеют один (монорадикал) или два (бирадикал) неспаренных электронов на молекулярной или наружной атомной орбитали. Свободные радикалы могут быть не только нейтральными, но и заряженными частичками. Отрицательно заряженные свободные радикалы носят название анион-радикалов, положительно заряженные – катион радикалов.

Свободные радикалы способны обратимо или необратимо разрушить вещества всех биохимических классов, включая и свободные аминокислоты, липиды и липопротеины, углеводы и молекулы соединительных тканей.

Свободные радикалы ускоряют старение организма, провоцируют неправильное функционирование систем организма, воспалительные процессы во всех тканях, включая нервную систему и клетки мозга. А самое главное — нарушают функцию иммунной системы. Свободные радикалы нарушают ДНК, вызывая изменения наследственной информации и раковые заболевания. Окисление холестерина в крови стимулирует его прилипание к стенкам артерий и рост атеросклеротических бляшек, что грозит ишемической болезнью сердца и инсультом. Образуются свободные радикалы в процессе клеточного дыхания. Увеличивается их количество при воздействии неблагоприятных факторов окружающей среды (химические соединения, попадающие в организм с пищей, радиация, загрязненная атмосфера, ультрафиолетовое солнечное излучение, табачный дым и другие) [5, c. 76].

Антиоксидант – это молекула-ингибитор, которая замедляет окисление других молекул. Окисление – это химический процесс передачи электронов атомом, молекулой или ионом из вещества-окислителя. Важную роль в реакциях окисления играют свободные радикалы. Свободные радикалы вполне могут создать цепную реакцию. Когда в клетке происходит цепная реакция, это может привести к повреждению или даже к гибели клетки. Антиоксиданты прекращают эту цепную реакцию путем удаления свободных радикалов промежуточных продуктов и подавлением других реакций окисления. Они выполняют эти действия, окисляя себя, так что антиоксиданты это восстановители. Например, к ним относятся тиолы, аскорбиновая кислота и полифенолы. Антиоксиданты являются важной добавкой в бензин. Антиоксиданты предотвращают образование смол, которые мешают работе двигателей внутреннего сгорания. Замещенные фенолы и производные фенилендиамина используются для ингибирования смол образовывающихся в бензине. Хотя реакции окисления имеют решающее значение для жизни, они также могут быть разрушительными. Жизнедеятельность растений и животных поддерживается сложными системами различных типов антиоксидантов, таких как глутатион, витамин С, витамин А и витамин Е, а также ферментов, таких как каталаза, супероксиддисмутаза и различных пероксидазов. Недостаточный уровень антиоксидантов или ингибирование антиоксидантных ферментов, вызывает окислительный стресс и может привести к повреждению или уничтожению клеток. Поскольку окислительный стресс, как считается, является одной из причин многих заболеваний человека, использование антиоксидантов в фармакологии интенсивно изучается, особенно в лечении инсульта и нейродегенеративных заболеваний. Кроме того, окислительный стресс может являться как причиной, так и следствием заболевания. Антиоксиданты широко используются в биологически активных добавках и, судя по исследованиям, являются профилактикой таких заболеваний, как рак, ишемическая болезнь сердца и даже высотная болезнь. Хотя первоначальные исследования говорили о том, что антиоксидантные добавки улучшают здоровье, позже крупные клинические исследования с определенным набором антиоксидантов не выявили пользы и даже предположили, что избыток добавок с антиоксидантами может быть вреден для здоровья. Антиоксиданты также широко используются в промышленности, например в консервантах для продуктов питания, для косметических средств и для предотвращения деградации резины и бензина.

 

Антиоксидантами называют многие растворимые и гидрофобные соединения, действие которых, в конце концов, приводит к снижению скорости образования свободных радикалов и уменьшению концентрации продуктов реакций, протекающих с участием радикалов. В настоящее время к антиоксидантам относят различные вещества, которые, присутствуя в низких концентрациях, сравниваемых с окисляемыми субстратами, препятствуют или значительно замедляют их окисление. В широком смысле антиоксидант может быть определен как молекула, которая защищает биологическую мишень от окислительного разрушения.

Особый интерес представляет те противоокислительные вещества, которые функционируют в живом организме, т.е. биоантиоксиданты, поскольку они играют чрезвычайную роль в защите многих биологических структур от свободный радикалов. Эта группа антиоксидантов является необходимым компонентом всех тканей и клеток живых организмов, где они в нормальных физиологических концентрациях поддерживают на постоянно низком уровне свободнорадикальные аутоокислительные процессы. Поэтому в тканях живых организмов их расходование и пополнение сбалансированы. Основное количество антиокислителей представляют вещества, содержащие подвижный атом водорода с ослабленной связью с углеродом. Такие соединения, обладающие ингибирующими свойствами, способны к прямому взаимодействию со свободными радикалами.

Защитный эффект антиоксиданта может существенно усиливаться, если его свободные радикалы будут затем реагировать с перекисными соединениями и между собой, образуя химически инертные вещества.

Среди антиоксидантов, реагирующих с гидроперекисями, наибольшей активностью обладают диалкилсульфиды.

Помимо антиоксидантов прямого действия выделяют вещества-синергисты, способные усиливать антиоксидантный эффект, не обладая собственной противоокислительной активностью. Являясь донорами водорода, они восстанавливают окислительную форму антиоксиданта и тем самым замедляют его расходование.

Антиоксиданты могут действовать на разных стадиях процессов окисления следующими путями: а) связывая кислород или понижая его локальные концентрации; б) связывая ионы металлов; в) детоксицируя ключевые виды активных форм кислорода, такие как супероксиды и перекись водорода; г) инактивируя инициирующие свободные радикалы, такие как гидроксил, алкоксил и пероксил; д) разрушая цепочку, положившую начало ПОЛ; г) гася активные формы кислорода.

При оценке антиокислительного потенциала соединения учитываются следующие химические и биохимические аспекты антиоксидантной активности:

• специфичность в разрушении (нейтрализации) свободных радикалов;

• активность в образовании хелатов металлов;

• водо-, жирорастворимость и связанные с этим особенности локализации действия (цитозоль, мембраны, липопротеины, соединительная ткань, внеклеточная жидкость, те или другие области клеточной, тканевой, органной топографии);

• абсорбция и биодоступность;

• концентрация в тканях, клетках и экстрацеллюлярных жидкостях;

• кооперативное или конкурентное взаимодействие с другими антиоксидантами;

• воздействие на экспрессию генов.

«Идеальный» антиоксидант должен обладать всеми выше перечисленными свойствами.

 

1.2 Классификация  антиоксидантов

 

1. Антирадикальные средства

1.1. Эндогенные соединения: a-токоферол (витамин Е), кислота аскорбиновая (витамин С), ретинол (витамин А), b-каротин (провитамин А), убихинон (убинон).

1.2. Синтетические препараты: ионол (дибунол), эмоксипин, пробукол (фенбутол), диметилсульфоксид (димексид), олифен (гипоксен).

2. Антиоксидантные ферменты  и их активаторы: супероксиддисмутаза (эрисод, орготеин), натрия селенит.

3. Блокаторы образования  свободных радикалов: аллопуринол (милурит), антигипоксанты.

Основными показаниями к применению антиоксидантов являются избыточно активированные процессы свободнорадикального окисления, сопровождающие различную патологию. Выбор конкретных препаратов, точные показания и противопоказания к их применению пока недостаточно разработаны и требуют дальнейших исследований.

1.2 Антирадикальные средства

1.2.1 Эндогенные соединения: a-токоферол (витамин Е), кислота аскорбиновая (витамин С), ретинол (витамин А), b-каротин (провитамин А), убихинон (убинон)

Механизм действия антирадикальных средств ("скэвенджеров") заключается в непосредственном взаимодействии данных препаратов со свободными радикалами с их нейтрализацией.