Antioxidanty. a nové biochemické poznatky

Antioxidanty …a nové biochemické poznatky

ANTIOXIDANTY

Obecné informace  biochemicky velmi významné látky  chrání buňky před vlivy volných radikálů

 návaznost na tzv. oxidační stres  význam v živých organismech, v buňkách živočišného i rostlinného původu, potravinách ŽP a RP

Volné radikály  superoxidový radikál O2…vzniká redukcí molekulového kyslíku

 peroxid vodíku H2O2 … vzniká redukcí peroxidu vodíku

 hydroxylový radikál OH-

• singletový kyslík O2 … vzniká při fotochemických reakcích, při biochemických reakcích v dýchacím řetězci u aerobních organismů

Volné radikály  volné kyslíkové radikály

(vkr, ros – z angl. reactive oxygen

species)

   

RO. … alkoxylový radikál ROO. … peroxylový radikál LOOH. … peroxidy lipidů radikály dusíku NO– …radikál oxidu dusnatého

Oxidační stres  nežádoucí oxidační děje v buňce  vznikají vlivem reaktivních kyslíkových částic, průběh = řetězová reakce  nejčastější ataky jsou na nenasycené MK a některé AMK (Trp a Met)  přirozená ochrana systémem antioxidantů

Oxidační stres Enzymové systémy AOO (Antioxidační ochrany): - superoxiddismutasa - katalasa - peroxidasa - glutathionperoxidasa - glutathiontransferasa

Neenzymové systémy AOO: - vitaminy A, E, C, beta-karoteny, karotenoidy - glutathion - další thioly, flavonoidy, bioflavonoidy - kyselina močová

Enzymové systémy AOO (Antioxidační ochrany): SUPEROXIODDISMUTASA (SOD): - enzym ze třídy oxidoreduktas (katalyzují redoxní reakci) - katalyzuje reakci superoxidu kyslíku:

2O2- + 2H+ = H2O2 + O2 - odstraňuje superoxidový radikál - výskyt ve dvou formách: 1)

SOD I (Cu,Zn-SOD) …dimer, v cytosolu a mezimembránovém prostoru mitochondrií

1)

SOD II (Mn-SOD) …tetramer, v mitochondriích

KATALASA: - enzym ze třídy oxidoreduktas - katalyzuje reakci:

2H2O2 = 2H2O + O2 - výskyt v erytrocytech a peroxizomech hepatocytů - prostetická skupina hem, má mimořádně významný katalytický účinek

- katalytický účinek 1 mol enzymu přemění 5 milionů molekul peroxidu vodíku - obecně katalyzuje peroxidázové reakce

PEROXIDASA: - enzym ze třídy oxidoreduktas - katalyzuje oxidaci substrátu na oxidovaný substrát a vodu - prostetickou skupinou peroxidasy je hem - využití v metodě ELISA - využitá i v enzymatických stanoveních

HEM – BIOCHEMICKÉ REPETITORIUM:  biosyntéza vychází ze sukcinyl-CoA a glycinu

 cyklická sloučenina ze skupiny porfyrinů  koordinačně kovalentní vazbou vázán iont železa  reverzibilní vazba molekuly kyslíku na hem  degradační produkty hemu – bilirubin a další žlučová barviva

GLUTATHIONPEROXIDASA: - GSH peroxidasa …v cytosolu, rozkládá hydroperoxidy mastných kyselin

- GSH peroxidasa (fosfolipidová) …redukce hydroperoxidů fosfolipidové membrány přímo ve struktuře biomembrány

GLUTATHIONTRANSFERASA: - výskyt v cytosolu - detoxikace xenobiotik

ANTIOXIDANTY v plazmě

Enzymové:

Neenzymové:

• • • • •

• • • • • • • • • • •

SOD, Katalasa, GSH - peroxidasa GSH - reduktasa GSH – transferasa

kyselina askrobová Tokoferol beta-karoten Ubichinol Bilirubin Lykopen Lutein Rutin Kvercetin GSH kyselina močová

1. Kyselina askorbová -

gama-lakton kyseliny 2-oxo-L-gulonové kofaktor řady biochemických reakcí účast na hydroxylaci prolinu (návaznost na kolagen) biosyntéza mukopolysacharidů a prostaglandinů transport iontů Fe, Na, Cl ochranná funkce na vitamin E (synergistický účinek) ochrana lipidů struktury biomembrán (fosfolipidů)

2. Tokoferoly (vit. E) -

isoprenoidní látka zabraňuje oxidaci nenasycených mastných kyselin antioxidační ochrana lipidových struktur prekursorem biosyntézy je isopentyldifosfát lipofilní antioxidant chrání biomembrány strukturně i funkčně antioxidační ochrana lipoproteinů největší účinek alfa-tokoferol

3. Vitamin A -

provitaminem je beta-karoten význam retinol, který vychází z beta-karotenu 2 formy: cis- a trans- (biologicky aktivní =trans-isomery) lipofilní látky výskyt v potravinách a surovinách ŽP doplňkový vztah beta-karoteny a vitamin E

4. Kyselina močová (2,6,8-trihydroxypurin) -

vznik odbouráváním v metabolismu purinů antioxidační účinek – vychytává volné radikály velmi málo rozpustná, v roztocích krystalizuje z těla vylučována v pevné formě problematika dny (ukládání kyseliny močové v kloubním systému)

Mechanismus antioxidačního účinku kyseliny močové:  přímá vazba volných radikálů (vzniká urátový radikál, který je regenerován kyselinou askorbovou)  váže ionty Fe ve formě chelátu a tím brání produkci hydroxylového radikálu Fentn.r.  vazba železa chrání před oxidací kyselinou askorbovou  chrání před oxidací alfa-tokoferol Poznámka: vznik alantoinu u člověka ve stopových množstvích AOK podíl k.močové 33%

REPETITORIUM BIOCHEMIE KYSELINY MOČOVÉ: Adenosin (nukleosid, báze+cukr)+ enzym Adenosindeaminasa = Inosin + enzym nukleosidfosforylasa = Hypoxanthin + enzym xantinoxidasa = Xantin + enzym xantinoxidasa = Kyselina močová + enzym urikasa = Alantoin (u ostatních savců se kyselina močová mění na alantoin) Druhá cesta vzniku xantinu: Guanosin + enzym nukleosidfosforylasa = Guanin + enzym guanasa = Xantin … + dále na kyselinu močovou a alantoin.

Účinek volných radikálů na biomolekuly:  lipoperoxidace nenasycených MK = vznik primárních a sekundárních produktů oxidace – EHA, MDA

 destrukce proteinů  oxidace glycidů (tzv. glykooxidace) = vznik EGE látek ( AGE z angl. Advanced Glycosilation Products)

Pozitivní účinek volných radikálů v organismu: • krvinky bílé řady: bakteriostatické a baktericidní působení na MO • remodelace kostí osteoblasty • uvolňování kyseliny arachidonové = přeměna na: isoprostany prostaglandiny (cyklooxygenáza) tromboxany prostacykliny

…pozitivní vliv na průtok krve

leukotrieny (účinkem 5-lipoxygenázy) … migrace leukocytů

NOVÉ BIOCHEMICKÉ POZNATKY K PROBLEMATICE ANTIOXIDANTŮ

 mezi karotenoidy se řadí ASTAXANTHIN - způsobuje růžové a červené zbarvení rybího masa – losos, korýši),

 dále sem patří ZEAXANTHIN  produkty GINKGO BILOBA – CNS, NS  TAURIN – AMK, významný antioxidant u koček, ochrana respiračního systému,

 IMUNOSTIMULACE – vliv působení AO,

 LYKOPEN – rajčata, významný AO,

 FOSVITIN – vaječný žloutek , předmět studia, AO aktivita

 BIOFLAVONOIDY – př. RESVERATROL (červené hroznové víno) - význam v prevenci KVO

= předmět výzkumů

 AO aktivita ZELENÉHO ČAJE – TEINOVÉ SLOUČENINY

Význam sledování AO a AOK:     

sledování antioxidantů a antioxidační kapacity AOK organismu, jednotlivých tkání význam AO v potravinách (fortifikace) AOK potravin a potravinových surovin předmět rozsáhlých výzkumů

Použitá literatura: • • • • • • •

• •

Murray,R.K. a kol.: Harpers Ilustrated Biochemistry. 27 th edition. 2003, 692 s. Velíšek,J.: Chemie potravin, díly I.-III. Tábor: OSSIS, 1999, 328 s.,304 s., 342 s. Kodíček,M.: Biochemické pojmy. Praha: VŠCHT. Internetové informace – náhled 1.6.2007. Harper,H.A.: Přehled fyziologické chemie. Praha: Avicenum, 1977, 640 s. Ďuračková,Z.: Volné radikály a antioxidanty v medicíne (I). Bratislava: Slovak Academic Press, 1998. Štípek,S. et al.: Antioxidanty a volné radikály …Praha:Grada Publishing,2000, 314 s. Internetové informace: www.vyzivapsuakocek.cz/antioxidanty nahlédnuto 1.6.2007. Paznocht,Z.: Moderní antioxidanty v praxi „super antioxidanty“, 2007. Holeček,V.: Antioxidanty. Internetová informace – náhled 1.6.2007.