Download
1 / 25
250 likes | 354 Views
A szabadgyök-reakciók alapvető kémiai jellemzői. Készített: Ronga Judit III. évfolyam, biológia-környezetvédelem. A szabadgyök definíciója és reakciói.
E N D
A szabadgyök-reakciók alapvető kémiai jellemzői Készített: Ronga Judit III. évfolyam, biológia-környezetvédelem
A szabadgyök definíciója és reakciói • A szabadgyökök olyan molekulák vagy molekulafragmentek, amelyek külső orbitáljukon egy egyedülálló, párosítatlan elektront tartalmaznak. Ez feszültséget hoz létre. A szabadgyökök: - kémiailag reaktívak - rövid az élettartamuk
A szabadgyök definíciója és reakciói • Biradikális (kettős szabadgyök) egy olyan kémiai anyag, amely két párosítatlan elektront tartalmaz külső orbitáljain. Ilyen például az oxigén.
A szabadgyök definíciója és reakciói • Sok reakció kezdete a két elektromos kémiai kötés bomlásából áll. • A : B A. + B . Szabadgyök (szimmetrikus) • A : B A:- + B+ Ion (asszimmetrikus)
A szabadgyök-reakciók általában láncreakciók. Ezekben a láncreakciókban a gyökök az iniciációnak nevezett lépcső vagy lépcsők során keletkeznek, azután reagálnak a propagációs lépcsők sorozatán keresztül, amikor is számos szabad gyök konzerválódik és végül valamilyen terminációs folyamatban a gyökök megsemmisülnek.
Lipidperoxidáció • Azt a folyamatot, mikor a lipidet lipidszabadgyök állapotba hozzuk (szabadgyök iniciátor segítségével), mely így képes reakcióba lépni az oxigénnel, melynek eredményeként a reakció során peroxiszabadgyök keletkezik, lipidperoxidációnak nevezzük.
Lipidperoxidáció X. + -CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2- -H X.egy szabadgyök,-szubsztancia, ami leggyakrabban molekuláris oxigén vagy hidroxilgyök.
Lipidperoxidáció • A kettős kötéssel szomszédos szénatomon gyökközpont jön létre, miután az iniciátor szabad gyök elvont egy hidrogént, ezzel szabad gyök állapota megszűnik, a lipidből pedig alkilgyök keletkezik.
Lipidperoxidáció • Több konfigurációs változás jön létre majdnem azonnal, illetve masszív elektroneltolódások jönnek létre.
Lipidperoxidáció • Az oxigén hozzáadódik az alkilgyökhöz, peroxigyök keletkezik.
Lipidperoxidáció • A peroxigyökök hidrogént vonnak el a közeli molekulákról és így metastabil lipidhidroperoxidok keletkeznek. Ami azt jelenti, hogy ezek a termékek átmenetileg stabilak.
Lipidperoxidáció • A hidroperoxid spontán fel tud bomlani hidroxilgyököt és alkoxigyököket hozva létre. • A fémkatalízis hatására alkoxi és peroxigyökök keletkeznek hidroxil vagy hidrogénionokkal.
Lipidperoxidáció • Egy alkoxigyök tovább oxidálódhat és elbomolhat. • Az alkilgyökök képesek a körülöttük lévő gyökökkel reakcióba lépni, és így a folyamat befejeződik vagy egy másik alkilgyökkel C-C kötések jönnek létre.
A molekuláris oxigénből keletkező gyökök • A molekuláris oxigénből keletkező gyökök az élő világra és az élettelen természetre is veszélyes. Például: oxigén reakciója a gázolajjal. • Élőlényekben ezért olyan oxidatív enzimek fejlődtek ki, amelyek képesek a spinrestrikció elvének megkerülésével az oxigén divalens és tetravalens redukciójára úgy, hogy közben csak minimális mennyiségben szabadulnak fel ROI-ek.
Excitáció • Excitáció: szinglett oxigén akkor képződik, ha energiaabszorpcióval a molekuláris oxigén két párostatlan elektronja közül az egyik egy nagyobb energiájú orbitálra kerül, spinjének inverziójával. Két szinglett oxigénforma van, az egyik a deltaszinglett oxigén, a másik a szigmaszinglett oxigén.
Szabadgyök-reakciók kontrollja biológiai rendszerekben • Mivel az élő szervezetben sok a fiziológiás szabad gyök, a gyökmechanizmusok felett veleszületett kontrollnak kell léteznie, amely normális biológiai szituációkban, mint pl.: az elektrontranszportban, a melanintermeléskor vagy fotoszintézis során hatékony.
A szabadgyök-reakciók kontrollja biológiai rendszerekben • 1 -Membránstruktúra általi kontroll: • ez biztosítja a keletkező szabad gyökök kontrollját, hogy az elektrotranszportlánc enzimei és karrierei a membránhoz kötöttek, és szorosan egymás mellett vannak. • 2 -Specifikus molekuláris struktúra általi kontroll: • néhány normálisan előforduló szabad gyök azért áll kontrol alatt, mert enzimszubsztrát komplexek működése során keletkező intermedierek, amelyeknek fixált voltuk és rövid életidejük miatt kevés lehetőségük van arra, hogy interakcióba lépjenek más szubsztanciákkal.
Scavangerek, antioxidánsok • A szabadgyökreakciókat, a gyökök befogása útján, gátló vegyületeket scavengereknek (utcaseprő, „gyökfogó”) nevezzük. • Antioxidánsoknak nevezzük az olyan vegyületeket, amelyek az oxigénből keletkező reaktív intermedierek toxikus hatásaival szemben védenek.
Scavangerek, antioxidánsok • Természetes oxidánsok: • C-vitamin • A-vitamin • E-vitamin • K-vitamin • Szelénium és tioltartalmú vegyületek pl. cisztein
Scavangerek, antioxidánsok • Az antioxidánsok a lipidperoxidáció különböző fázisaiban hathatnak: • Az iniciáló gátlásával pl.: E-vitamin • A hidroperoxidok keletkezésének meggátlásával pl.: C-vitamin • A már létrejött hidroperoxidok elbontásával, oly módon, hogy közben nem keletkeznek gyöktermékek pl.: tiolok • Fémkelátor tulajdonságukkal pl.: D-penicillamin • A szabadgyökök megkötése által pl.: A-vitamin
Scavengerek, antioxidáns • A C-vitaminegy erős redukálószer, amely instabil, könnyen elveszti hidrogénatomjait. Részben láncmegszakító antioxidáns. • Az E-vitamina fő lipidfázisú antioxidáns hatását a sejtmembránban elhelyezkedve fejti ki. • Az A-vitaminfontos a hámszövet differenciálódásában, a növekedésben és antikarcinogén hatása is van. Antikarcinogén hatása részben telítetlen zsírsav- tartalmával lehet összefüggésben.
Scavengerek, antioxidáns • A K-vitamintredoxireakciókra képes kinonstruktúrája antioxidáns hatású. • Az ubikinon (koenzim Q) szerkezete az E-vitaminéhoz és a K-vitaminéhoz hasonló, a mitokondriális légzőlánc tagja. Antioxidáns hatású. • A szelénium a szeléniumdependensglutation-peroxidáz enzim alkotórésze, ennek aktivitásához szükséges, s ezúton gátolja a LPO-t, továbbá membránstabilizáló hatása is van. • A tiolok általában gátolják a gyökreakciókat azáltal, hogy a -SH-csoport H-jének elvonását lehetővé teszik.
