Definicja:

wszystkie atomy lub grupy atomów

odznaczające się obecnością elektronów o

nieskompensowanym spinie

• mogą być jonami lub elektrycznie obojętne
• obecne w każdej żywej komórce a
zaburzenie

równowagi stężeń

może prowadzić do patologii
• szkodliwe efekty ich działania - przy
wysokich

stężeniach i zaburzonym

mechanizmie anihilacji
nietrwałe - czas życia = tysięczne części sek.

•

wysoka reaktywność chemiczna = dążenie do

przekształcenia w

formy korzystniejsze

energetycznie ( oddanie lub przyjęcie
niesparowanego elektronu )

Powstają na skutek homologicznego rozszczepienia wią-

zania lub w reakcjach ox-red.

I. A:B ---->*A + *B

II. A

-

+ B -----> A + *B

-

I. Pod wpływem absorbcji promieniowania jonizującego, nad-

foletowego, widzialnego lub cieplnego.

II. W reakcjach ox-red; mogą zachodzić w nieobecności lub

przy udziale enzymów, a także metali.

W

YSTĘPUJĄ JAKO RODNIKI JONOWE

LUB WOLNE RODNIKI

(

BEZ ŁADUNKU

).

P

RZYKŁADY REAKCJI

Tlen przyłączając 1e staje się

ANIONEM

, zasadą buforową o pH 4.8 i

jednocześnie rodnikiem mającym 1 niesparowany elektron

O

2

+ e-

O

2

-

*

ANION PONADTLENKOWY

benzydyna + 1e

rodnik kationowy

H

2

N

NH

2

H

2

N

NH

2

e

-

Tetrachlorek węgla wolny rodnik

2 CCl

4

+ e

-



CCl

4

-

+



CCl

3

+ Cl

-

Rodniki
tlenowe

Rodniki
tlenowe

S

CHEMAT ELEKTRONOWEJ REDUKCJI TLENU

Rodniki
tlenowe

Rodniki
tlenowe

O

2

O

2

-



H

+

HO

2



rodnik hydroksynadtlenkowy

O

2

2-

2H

+

H

2

O

2

nadtlenek wodoru

+2H

+

-2H

2

O

O

-



H

+



OH

rodnik hydroksylowy

O

-2

2H

+

H

2

O

e

-

e

-

e

-

e

-

OH



RODNIK

HYDROKSYLOWY

 powstaje najczęściej w wyniku rozszczepienia -O-O- w H

2

O

2

pod wpływem promieniowania jonizującego, temperatury lub

reakcji z Fe

2+

lub Cu

+

w reakcji Fentona

REAKCJ A FENTONA.

Fe

2+

+ H

2

O

2

Fe

3+

+



OH + OH

-

Cu

+

+ H

2

O

2

Cu

2+

+



OH + OH

-

OH



RODNIK

HYDROKSYLOWY

 H

2

O

2

może być także redukowany przez anionowy rodnik po-

nadtlenkowy O

2

-



w reakcji HABERA-WEISSA

Fe

3+

H

2

O

2

+ O

2

-





OH + O

P

OWSTAWANIE

H

2

O

2

+ O

2

-

W KOMÓRCE

.

Głównym źródłem O

2

-



rodnika ponadtlenkowego

MITOCHONDRIA

w czasie przepływu elektronów przez łańcuch oddechowy

przy udziale

OKSYDAZY

CYTOCHROMOWEJ

na tlen

O

2

+ 4e

-

+ 4H

+

2H

2

O

P

OWSTAWANIE

H

2

O

2

+ O

2

-

W KOMÓRCE

.

"

PRZECIEK

" 1 elektronu

O

2

-

flawoproteiny

4e

-

4e

-

KOENZYM

Q

CYTOCHROMY

+O

2

2H

2

O

2

4H

+

4H

+

dehydrogenazy

dysmutaza ponadtlenkowa

O

2

O

2

-

+ 3H

+

H

2

O

2

+ O

2

Ten szlak w wątrobie jest oceniany na kilka %.

P

OWSTAWANIE

H

2

O

2

+ O

2

-

W KOMÓRCE

.

OKSYDAZY

FLAWINOWE

 utleniające aldehydy, D-aminokwasy, kwas moczowy.

W MIKROSOMACH cyt P-450, przy udziale NADPH;
 hydroksylacja związków endo i egzogennych

rodnik ponadtlenkowy.

UTLENIANIE

AMIN

KATECHOLOWYCH

,

HIPOKSANTYNY

i

KSANTYNY

.

rodnik ponadtlenkowy.

P

OWSTAWANIE

H

2

O

2

+ O

2

-

W KOMÓRCE

.

WYTWARZANIE RTF W PEROKSYSOMACH

Funkcje peroksysomów:
• aktywacja i -oksydacja FA,
• elongacja FA,
• hydroliza acyloCoA,
• konwersja acyloCoA do

acylokarnityny,
• synteza glicerolipidów, cholesterolu,

dolicholu,
• katabolizm poliamin, puryn i

aminokwasów,
• metabolizm glioksalanu.

P

OWSTAWANIE

H

2

O

2

+ O

2

-

W KOMÓRCE

.

WYTWARZANIE RTF W PEROKSYSOMACH

Zawierają co najmniej

1 oksydazę flawinową

wytwarzającą H

2

O

2

.

W zależności od tkanki jest to:



a



aacyloCoA,



moczanowa,



-hydroksykwasów,



glutaryloCoA.

P

OWSTAWANIE

H

2

O

2

+ O

2

-

W KOMÓRCE

.

WYTWARZANIE RTF W PEROKSYSOMACH

H

2

O

2

powstaje w wyniku działania



oksydaz -oksydacji FA,



cyklu glioksalanowego,



oksydazy ksantynowej

Anionorodnik ponadtlenkowy



oksydaza ksantynowa



błonowy łańcuch transportu elektronów



złożony z flawoproteiny i cyt b

5



„króciutki” w porównaniu z mitochondrialnym,



przekazuje e cyt b

5

do redukcji substratów lub na tlen

P

OWSTAWANIE

H

2

O

2

+ O

2

-

W KOMÓRCE

.

GRANULOCYTY i MAKROFAGI  bakteriobójcze.

D

E

T

O

K

S

T

K

A

C

J

A

W

O

L

N

Y

C

H

R

O

D

N

I

K

Ó

W

A

NTYUTLENIACZE

 tokoferole i tokoferylochinony,
 witamina C,
 glutation,
 -karoten

NIENZYMATYCZNA

Tokoferole działają przy wysokim stężeniu O

2

;

-karoteny przy niskim – wzajemne uzupełnienie

D

E

T

O

K

S

T

K

A

C

J

A

W

O

L

N

Y

C

H

R

O

D

N

I

K

Ó

W

NIENZYMATYCZNA

B

ILIRUBINA



Bilirubina jest mniej rozpuszczalna niż bilwerdyna.



U gadów i ptaków końcowym produktem kataboli-

zmu porfiryn jest biliwerdyna.



Ssaki redukują biliwerdynę do bilirubiny bo;



jest ona bardzo efektywnym przeciwutleniaczem;

biliwerdyna nie.



Podczas unieszkodliwienia 2 rodników hydroksylo-

wych bilirubina zostaje utleniona do biliwerdyny,

która szybko ulega redukcji do bilirubiny



Bilirubina związana z albuminą wykazuje 1/10

efektywności askorbinianu



Bilirubina jest silnym przeciwutleniaczem w bło-

nach , gdzie rywalizuje z witaminą E – tokoferolem.

D

E

T

O

K

S

T

K

A

C

J

A

W

O

L

N

Y

C

H

R

O

D

N

I

K

Ó

W

NIENZYMATYCZNA

G

ŁÓWNYMI PRZECIUTLENIACZAMI W

OSOCZU

SĄ

:

BILIRUBINA

,

MOCZAN I ASKORBINIAN

Z

MIATACZE WOLNYCH RODNIKÓW

 Dla

O

2

-



- adrenalina (generuje i zmiata), bilirubina, bili-

werdyna

 Dla

H

2

O

2

– mannitol, tiomocznik

 Dla

HO



- tiomocznik, etanol, glukoza, mannitol

D

E

T

O

K

S

T

K

A

C

J

A

W

O

L

N

Y

C

H

R

O

D

N

I

K

Ó

W

NIENZYMATYCZNA

Z

WIĄZKI CHELATUJĄCE METALE

 DTPA (dietylenotriaminopentaoctan)
 EDTA (etylenodiamonotetraoctan)
 Metalotioneiny – transport jonów metali

A

MINOKWASY

:

 cysteina utl. cysteina; tyrozyna utl. DOPA

H

ORMONY

 glikokortykosterydy  hamowanie łańcucha oddecho-

wego

D

E

T

O

K

S

T

K

A

C

J

A

W

O

L

N

Y

C

H

R

O

D

N

I

K

Ó

W

NIENZYMATYCZNA

S

ELEN

 składnik peroksydaz selenozależnych

Z

WIĄZKI SYNTETYCZNE

:

 Butylowany hydroksyamid – BHA:
 butylowany hydroksytoluen – BHT;

środki konserwujące

A

LBUMINA

 wiąże jony metali

H

APTOGLOBINA

 wiąże wolną Hb i MethHb

A

DENOZYNA

 znosi pobudzające działanie chemoatraktantów na tle-

nową eksplozję neutrofila

D

E

T

O

K

S

T

K

A

C

J

A

W

O

L

N

Y

C

H

R

O

D

N

I

K

Ó

W

ENZYMATYCZNA

DYSMUTAZA NADTLENKOWA

– SOD

(ang. superoxide dismutase)

Dysmutacja anionorodnika ponadtlenkowego

O

2

-



+ O

2

-



+ 2H

+

 H

2

O

2

+ O

2

Trzy rodzaje:
 W

cytoplazmie

– enzym zawierający

miedź

i

cynk

(Cu,

Zn SOD) (SOD-1); homodimer

 W

macierzy

mitochondrialnej

– enzym zawierający

mangan

(Mn SOD; SOD-2); tetramer

 Na zewnątrz komórek tzw.

pozakomórkowa

(EC-SOD);

białko zawierające

miedź

i

cynk

 Największa aktywność w tkance płucnej, erytrocytach,

wątrobie, tkance nerwowej

D

E

T

O

K

S

T

K

A

C

J

A

W

O

L

N

Y

C

H

R

O

D

N

I

K

Ó

W

ENZYMATYCZNA

K

ATALAZA

 reakcja dysproporcjonowania (=dysmutacji) nad-

tlenku wodoru

 hemoproteina

P

EROKSYDAZY

Redukują nadtlenek wodoru do wody, utleniając różne

związki

 hemproteiny

peroksydaza

H

2

O

2

+ AH

2

 H

2

O + A

D

E

T

O

K

S

T

K

A

C

J

A

W

O

L

N

Y

C

H

R

O

D

N

I

K

Ó

W

ENZYMATYCZNA

P

EROKSYDAZA GLUTATIONOWA

oksydoreduktaza glutation:nadtlenek wodoru
 Nie jest hemoproteiną; zawiera selen

Peroksydaza glutationowa

2 GSH + H

2

O

2



GSSG

+ 2 H

2

O

GSSG

– disulfid glutationu

 niebezpieczny bo:
 może inaktywować białka;
 powstają mieszane dwusiarczki lub mostki disulfidowe

Białko-SH +

GSSG

 Białko-SG +

GSH

Peroksydaza glutationowa

ma większe powinowactwo do H

2

O

2

niż katalaza

D

E

T

O

K

S

T

K

A

C

J

A

W

O

L

N

Y

C

H

R

O

D

N

I

K

Ó

W

ENZYMATYCZNA

Peroksydaza glutationowa

„Enzym pracujący na dwa etaty”

 redukuje nie tylko nadtlenek wodoru ale także nadtlenki

organiczne; głównie nadtlenki lipidów, kwasów nu-

kleinowych i białek

peroksydaza glutationowa

ROOH + 2 GSH  ROH + GSSG + H

2

O

D

E

T

O

K

S

T

K

A

C

J

A

W

O

L

N

Y

C

H

R

O

D

N

I

K

Ó

W

ENZYMATYCZNA

!!!„peroksydaza glutationowa niezależna od selenu”

 katalizuje również reakcje redukcji nadtlenków lipidów

przez glutation ale są to

TRANSFERAZY

GLUTA-

TIONOWE

,

 katalizujące reakcje sprzęgania glutationu z różnymi

związkami elektrofilowymi; niektóre także redukują wo-

doronadtlenki lipidów



w odróżnieniu od peroksydazy glutationowej nie redu-

kują nadtlenku wodoru

D

E

T

O

K

S

T

K

A

C

J

A

W

O

L

N

Y

C

H

R

O

D

N

I

K

Ó

W

ENZYMATYCZNA

Z peroksydazą glutationową współdziała

REDUKTAZA GLUTATIONOWA

odtwarzająca formę zredukowaną glutationu

GSSG + NADPH + H+  2 GSH + NADP+

Gdyby jednak w komórce powstało za dużo GSSG zostaje

on wyrzucony z komórki kosztem ATP (aktywny transport)

D

E

T

O

K

S

T

K

A

C

J

A

W

O

L

N

Y

C

H

R

O

D

N

I

K

Ó

W

ENZYMATYCZNA

P

EROKSYDAZA CYTOCHROMOWA

 w

przestrzeni

międzybłonowej

mitochondrium

;

 usuwa nadtlenek wodoru wytwarzany przez

MnSOD

 utleniając zredukowaną formę cytochromu c

C

ERULOPLAZMINA

 utlenia jony żelazowe do żelazawych
 ma aktywność ferroksydazy

D

E

T

O

K

S

T

K

A

C

J

A

W

O

L

N

Y

C

H

R

O

D

N

I

K

Ó

W

ENZYMATYCZNA

DT-

DIAFORAZA

oksydoreduktaza NAD(P)H:chinon
 Katalizuje dwuelektronową redukcję chinonów do hydro-

chinonów;

 w ten sposób zostaje ominięte stadium semichinonu
 co zmniejsza wytwarzanie anionorodnika ponadtlenko-

wego w reakcji semichinonów z tlenem

B

IAŁKA HEMOWE

– hemoglobina i mioglobina

 hamują tworzenie rodnika



OH w układzie zawierającym

askorbinian;

 dzięki swojej aktywności peroksydazowej;
 działają wolniej niż prawdziwe enzymy

Askorbinian + H

2

O

2

 dehydroaskorbinian + O

2

Uszkodzenia błon biologicznych wywoływane przez wolne rodniki

• Modyfkacja aktywności składników błony
(np.. enzymów związanych z błonami )
• zmiany struktury błon wpływające na
funkcje i ich antygenowy charakter
• utlenianie grup tiolowych
• zmiany w stosunku wielonienasyconych
kwasów tłuszczowych i białkach
• Inicjacja peroksydacji
wielonienasyconych kwasow tłuszczowych,
z bezpośrednim wpływem na strukturę
błony i jej płynność
• rozprzęganie transportu przez błony

Choroby wolnorodnikowe

•cukrzyca

•nowotwory

•zaćma

•astma oskrzelowa

•miażdżyca tętnic

Choroby wolnorodnikowe

Cukrzyca

• RFT uczestniczą w powstawaniu cukrzycy
u zwierząt doświadczalnych po podaniu
alloksanu i streptozotocyny

• alloksan i streptozotocyna degenerują
kom. 

•alloksan wchodzi w cykl redox z
wewnątrzkomórkowymi reduktorami
(askorbinian, tiole) = wytwarzanie rodnika
ponadtlenkowego i

innych RFT

Wzrost stęż. Glu stymuluje (w obecności
jonów Cu) peroksydację lipidów
Glu i produkty ich glikacji ulegają utlenieniu
=  stęż. wolnych rodników

uszkodzenie systemu SOD

Choroby wolnorodnikowe

Nowotwory
RFT mogą stymulować ekspresję
protoonkogenów c-fos, c-myc, H-ras
RFT mogą uszkadzać DNA

Choroby wolnorodnikowe

W chorobach nowotworowych stwierdza się 

aktywności SOD( gł. Mn-SOD)
w chorobach nowotworowych obserwuje się 

poziom peroksydacji lipidów i  stęż. wit. E

adaptacja umożliwiająca nieograniczoną

replikację
peroksydacja lipidów  powstawanie

hydronadtlenków lipidowych i aldehydów, które
hamują proliferację kom.
Peroksydacja jest regulowana przez SOD i GSH-P

x

a w kom. nowotworowych ich aktywność 

Choroby wolnorodnikowe

Zaćma

OH

°

i RO

°

utl. Grupy tiolowe białek, w procesie

peroksydacji tworzą się polimery, które odkładają się
w soczewce
wolne rodniki i tlen singletowy  aktywność enzymów

antyoksydacyjnych  utl. Wielonienasyconych kw.

tłuszczowych = zmiany fzykochemiczne soczewki i jej
zmętnienie

Choroby wolnorodnikowe

Układ oddechowy
zaburzenia oddychania u noworodków 

uszkodzenie płuc może być spowodowane defektem
SOD
dym tytoniowy zawiera rodniki =  aktywności

pęcherzykowych makrofagów płucnych =  RFT

inaktywują antyproteazy płucne = rozedma płuc

wolne rodniki utl. Policykliczne węglowodory
aromatyczne do związków karcinogennych

Choroby wolnorodnikowe

Miażdżyca tętnic
toksyczne działanie endogennych rodników
lipidowych na scianę naczyniową
RFT utl. lipoproteiny = oxy LDL
MDA-produkt peroksydacji lipidów może reagować
z gr. -aminowymi LDL

MDA może reagować z lipofuscyną, która
stymuluje włóknienie ściany naczyniowej
nadtlenki lipidowe  syntezę PGI

2

=  tromboksan i

agregacja płytek

Choroby wolnorodnikowe