SLOBODNI RADIKALI I ANTIOKSIDANSI U ZDRAVLJU I BOLESTI.pdf

7/21/2019 SLOBODNI RADIKALI I ANTIOKSIDANSI U ZDRAVLJU I BOLESTI.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/slobodni-radikali-i-antioksidansi-u-zdravlju-i-bolestipdf 1/36

SLOBODNI RADIKALI I

ANTIOKSIDANSI U ZDRAVLJU

I BOLESTI(2,5 ECTS)

Ak. godina 2007/20086 semestar studija



SLOBODNI RADIKA LI I ANTIOKSIDANSI U ZDRAVLJU I BOLESTI

Kem i ja slobodn ih radikala

Što su to slobodni radikali?

Povijest slobodnih radikala.

Vaţnost slobodnih radikala.



SLOBODNI RADIKALI I ANTIOKSIDANSI U ZDRAVLJU I BOLESTI

Slobodni radikali su atomi, molekule ili ioni

koji sadrţe barem jedan nesparen i elektron.

Najčešće su neutralne čestice, a vrlo sureaktivni zbog tendecije sparivanja

elektrona. Zbog toga su stalna opasnost

za ţive organizme.




Potvrda postojanja slobodnih radikala EPR

spektroskopijom




• EPR spektroskopijom moţe se odrediti i koncentracijaslobodnog radikala




Kako nastaju slobodni radikali?

─ Atomi s neparnim rednim brojem su slobodni

radikali: 1H(1s1),

17Cl(1s2,2s2,2p6,3s2,3px2,3py2,3pz1) itd.

─ Zbog Hundovog pravila neki atomi imaju parni

redni broj a nesparene elektrone:8O(1s2,2s2,2px

2,2py1,2pz

1).




NO•

─ Molekule koje sadrže 1 atom s neparnim brojem elektrona (NO).




O2

Molekulno-orbitalni dijagram molekule kisika, O2

Triplet Singlet0.0 kJ mol-1 225.4 kJ mol-1

─ Zbog Hund ovog prav ila molekule koje imaju paran broj elekt rona

mogu imat i nesparene elektron e




─ Oduzimanjem elektrona iz molekula

(oksidacijom) moţe nastati slobodni radikal.




─ Izbijanjem elektrona elektromagnetnim

zračenjem (UV u sunčanom spektru, rengenskozračenje, itd.). 70-80% utjecaja zračenja na ţive

organizme se odnosi na stvaranje slobodnihradikala.




U godini 1900. Moses Gomberg (1866-1947)

opisao prvi stabilan radikal – trifenilmetil radikal.




Mehanizam reakcija slobodnih radikala se

sastoji od tri osnovna koraka:

1. Inicijacija (pucanjem slabe kovalentne veze

u molekuli nastaju 2 slobodna radikala)

2. Propagacija (stvoreni slobodni radikal daje

novi radikal i stabilni produkt)

3. Terminacija (“gašenje” radikala i nastajanjesamo stabilnih produkata)




1. Inicijacija (povećava broj slobodnih radikala)




2. Propagacija (odrţava broj slobodnih radikala)




3. Terminacija (smanjuje broj slobodnih radikala)

2Cl· → Cl2




Lančane reakcije – većina radikala uključujelančane reakcije.




Stabilni radikali:

- zbog konjugacije -veza.

Slobodni radikal vitamina E




“Otporni” slobodni radikali:

- zbog steričkih skupina oko nesparenog elektrona:TEMPO (2,2,6,6-tetrametil-piperidin-1-oksil)

- diradikali, na primjer O2




Slobodni radikali u okolišu

1. U niţim slojevima atmosfere to je O2 (•O=O•). Ostalinajčešće nastaju fotodisocijacijom. To su NO• (iz NO2),•O• (nastaje iz O3), Cl• (nastaje iz freona-

klorofluorugljikovodika). U višim slojevima Cl

•

sudjeluje uuništavanju ozonskog omotača. Freoni djelovanjem UVzračenja daju atome Cl• koji reagiraju s O3 (jedan Cl• s105 molekula O3).

2. Ugroţavanje zdravlja izlaganju onečišćenjima okoliša

(ispušni plinovi, industrijski plinovi, UV-elektromagnetnozračenje, dim cigarete i sl.). Napr. u jednom “dimu”cigarete ima oko 1015 slobodnih radikala.




Slobodn i radikali u biolog i j i (dvostruka uloga)

1. Ţivotno vaţni procesi• u intracelularnoj obrani organizma od bakterija (neutrofilni

granulociti) – imuno status

• u staničnom signaliranju (napr. regulacija krvnog tlaka pomoću NO•)

2. Ţivotno ugroţavajući procesi• Neţeljene reakcije s DNA

• Oštećenje jetre (etanol)

• Emfizem (plućno oboljenje pušaća)• Parkinsonovo i Alzheimerovo oboljenje




• Reaktivne kisikove vrste

• Nastaju metaboliziranjem O2,djelovanjemionizirajućeg zračenja, konzumacijom.

• Najvaţniji O-slobodni radikali su superoksidni

• radikal,•O2-, hidroksil radikal, •OH, alkoksi

radikali, RO•, te peroksi radikali ROO•

Reaktivne dušikove vrste

• Nastaju metaboliziranjem dušikovih spojeva

• Najvaţniji slobodni radikal je dušikovmonooksid, NO• iz kojeg nastaju ostali, napr.dušikov dioksid, NO2

•




Oko 85-90% kisika koje udahnemo se reducira u vodu u

mitohondrijskom lancu prijenosa elektrona;

O2 + 4e- + 4H+ 2H2O

U neenzimskim reakcijama uzastopnih jednoelektronskihredukcija stvaraju se i radikali: •O2

- i HO•.

Posebno je reaktivan HO• slobodan radikal.




• Mehanizam nepoţeljnog djelovanja kisikovih slobodnihradikala u lipidnoj peroksidaciji




• Antioksidansi tokoferoli + tokotrienoli (vitamin E) i

askorbinska kiselina (vitamin C)

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/09/Ascorbic-acid-2D-skeletal.png

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Image-Tocotrienol.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ad/Tocopherol%2C_alpha-.svg




• Stvaranje i terminiranje slobodnih radikala




• Mjerenje brzine reakcije slobodnih radikala




Koje od navedenih čestica su slobodniradikali?

1. CO2

2. NH3

3. ClO

4. H2S

5. BF3

6. FeCl64-




• Promotrimo broj valentnih elektrona:




• Fe(II) ioni imaju 6 elektrona u d -podljusci valentne

(vanjske) ljuske ali klorid je ligand slabog polja, pa ćeheksakloroferat(II) ion biti paramagnetičan, odnosnopredstavljati radikal.




• Većina redoks procesa spada u jednoelektronske prijelaze. Moţe li se tačinjenica povezati s “otpornosti” O2 iako je

ta molekula diradikal, jer je u tripletnom (T)stanju?




Shematski prikaz sigletnog i tripletnog O2 u vanjskom

magnetnom polju.




• S obzirom da O2 biradikal u * orbitalama

ima nesparene elektrone jednakog spina,za redukciju su mu potrebna 2 e- istogspina dok molekule-reducensi najčeščeimaju elektrone sparenog spina dostupne

za prijenos na O2. Zbog toga bi se spin jednog e- morao promijeniti pa jeelektronski prijelaz “zabranjen”. Zato je O2

stabilniji nego bi se očekivalo za takavradikal i vjerojatnoća oksidacije supstrata

je manja od očekivane.




U stanicama dolazi do postupne redukcije O2

(O=O) do vode (H ─ O ─ H) u jednoelektronskim

koracima.

• Koji radikal kojem prethodi; hidroksil slobodniradikal (•O─H) superoksidnom slobodnomradikalu (•O─O-) ili obratno.

• Koji radikal je reaktivniji i zbog toga opasniji za

biološke organizme, hidroksil slobodni radikal

(•O─H) ili superoksidni slobodni radikal (•O─O−)?




Superoksidni radikal prethodi hodroksilnom radikalu.

Superoksidni radikal je manje redoks-reaktivan.




• Koji od navedenih spojeva će davati EPRspektar:

• FeCl64-

• Fe(CN)64-

• FeCl63-

• Fe(CN)6

3-

Fe(II) je d6 a Fe(III) je d5 metalni ion.




Samo Fe(CN)64- nije paramagnetičan, odnosno ne možemo

ga po definiciji svrstati u slobodne radikale, te neće davati

EPR spektar.

Documents

SLOBODNI RADIKALI I ANTIOKSIDANSI U ZDRAVLJU I BOLESTI.pdf