Перекисное окисление липидов

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТА

Специальность: Общая медицина

Дисциплина:

Кафедра:

Курс: II

Тема:

Форма выполнения: реферат

Выполнила:

Группа: 220Б

Проверил:

Г. Актобе, 2016г

План:

I. Введение.

II. Основная часть:

1.Важнейшие липиды тканей человека и их функции.

2.Эйкозаноиды и их роль в регуляции метаболизма и физиологических функции.

3.Перекисное окисление липидов,роль в вознекновении мембранных патологий.

4.Антиоксиданты

ІІІ. Заключение.

IV. Список использованной литературы.

Введение

Липидами (от греч. lipos — эфир) называют сложную смесь эфироподобных органических соединений с близкими физико-химическими свойствами, которая содержится в клетках растений, животных и микроорганизмах. Липиды широко распространены в природе и вместе с белками и углеводами составляют основную массу органических веществ всех живых организмов, являясь обязательным компонентом каждой клетки. Они широко используются при получении многих продуктов питания, являются важными компонентами пищевого сырья, полупродуктов и готовых пищевых продуктов, во многом определяя их пищевую и биологическую полноценность и вкусовые качества.Липиды не растворимы в воде (гидрофобны), хорошо растворимы в органических растворителях (бензине, диэтиловом эфире, хлороформе и др.)

Классификация липидов

1.1 Классификация липидов по строению и способности к гидролизу

По строению и способности к гидролизу липиды разделяют:

- омыляемые;

- неомыляемые

Омыляемые липиды при гидролизе образуют несколько структурных компонентов, а при взаимодействии с щелочами – соли жирных кислот.

По физиологическому значению липиды делят:

- запасные (резервные);

- структурные

Резервные липиды депонируются в больших количествах и при необходимости расходуются для энергетических нужд организма. К резервным липидам относят триглицериды. Структурные липиды (в первую очередь, фосфолипиды) образуют сложные комплексы с белками (липопротеиды), углеводами, из которых построены мембраны клеток и клеточных структур, и участвуют в разнообразных сложных процессах, протекающих в клетках. По массе они составляют значительно меньшую группу липидов (в масличных семенах 3—5%).

Липиды делят на две основные группы:

- простые (нейтральные);

- сложные

К простым нейтральным липидам (не содержащим атомов азота, фосфора, серы) относят производные высших жирных кислот и спиртов: глицеролипиды, воски, эфиры холестерина, гликолипиды и другие соединения.

Молекулы сложных липидов содержат в своем составе не только остатки высокомолекулярных карбоновых кислот, но и фосфорную и серную кислоты. К сложным липидам относят: фосфолипиды (глицерофосфолипиды, сфингофосфолипиды), стероиды (холестерол, эргостерол, ланостерол, стигмастерол, экдистероиды) и др.

Простые липиды

Ацилглицерины

Наиболее важная и распространенная группа простых нейтральных липидов — ацилглицерины. Ацилглицерины (или глицериды) — это сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот. Они составляют основную массу липидов (иногда до 95%) и, по существу, именно их называют жирами или маслами. В состав жиров входят, главным образом, триацилглицерины (I), а также диацилглицерины (II) и моноацилглицерины (III) .

Гликолипиды

Гликолипиды входят в состав простых липидов растительных масел и жиров. Гликолипидами называется большая и разнообразная по строению группа нейтральных липидов, в состав которых входят остатки моноз. Они широко (обычно в небольших количествах) содержатся в растениях (липиды пшеницы, овса, кукурузы, подсолнечника), животных и микроорганизмах. Гликолипиды выполняют структурные функции, участвуют в построении мембран, им принадлежит важная роль в формировании клейковинных белков пшеницы, определяющих хлебопекарное достоинство муки. Чаще всего в построении молекул гликолипидов участвуют D-галактоза, D-глюкоза, D-манноза.

Сложные липиды

Фосфолипиды

Важнейшими представителями сложных липидов являются фосфолипиды. Молекулы фосфолипидов построены из остатков спиртов (глицерина, сфингозина), жирных кислот, фосфорной кислоты (Н3Р04), а также содержат азотистые основания (чаще всего холин [НО-СН2-СН2-(CH3)3N]+OH или этаноламин HO-CH2-CH2-NH2), остатки аминокислот и некоторых других соединений. Общие формулы фосфолипидов содержащих остатки глицерина и сфингозина.В молекуле фосфолипидов имеются заместители двух типов: гидрофильные и гидрофобные. В качестве гидрофильных (полярных) группировок выступают остатки фосфорной кислоты и азотистого основания («голова»), а гидрофобных (неполярных) – углеводородные радикалы («хвосты»).

Фосфолипиды (фосфатиды) – обязательные компоненты растений. Состав жирных кислот фосфолипидов и ацилглицеринов, выделенных из одного и того же сырья, неидентичен. Так, в высокоэруковых сортах рапсового масла содержится около 60% эруковой кислоты, в фосфолипидах – 11—12%. Подавляющее большинство фосфолипидов имеет в своем составе остатки одной насыщенной (обычно в положении 1) и одной ненасыщенной (в положении 2) кислоты.

Фосфолипиды играют важную роль в организме человека. Входя в состав клеточных оболочек, они имеют существенное значение для их проницаемости и обмена веществ между клетками и внутриклеточным пространством. Фосфолипиды пищевых продуктов различаются по химическому составу и биологическому действию. В пищевых продуктах в основном встречаются лецитин, в состав которого входит холин, а также кефалин, в состав которого входит этаноламин. Лецитин участвует в регулировании холестеринового обмена, в отличии от свойств которые предлагают фосфолипиды, предотвращает накопление холестерина в организме, способствует выведению его из организма (проявляет так называемое липотропное действие). Общая потребность в фосфолипидах составляет около 5 г в день.Больше всего фосфолипидов в яйце (3,4 %),относительно много их в зерне, бобовых (0,3–0,9 %), нерафинированных растительных маслах (1–2 %). При хранении нерафинированного масла фосфолипиды выпадают в осадок. При рафинировании растительных масел содержание фосфолипидов в них снижается до 0,1–0,2 %. Много фосфолипидов содержится в сыром мясе (около 0,8 %), птице (0,5–2,5 %). Есть они в сливочном масле (0,3–0,4.%), рыбе (0,3–2,4 %), хлебе (0,3 %), картофеле (около 0,3 % в сумме с гликолипидами). В большинстве овощей и фруктов содержится меньше 0,1 % фосфолипидов.

Функции основных классов липидов в организме человека

К основным биологическим функциям липидов относят следующие:

- энергетическая – при окислении липидов в организме выделяется энергия (при окислении 1 г липидов выделяется 39,1 кДж);

- структурная – входят в состав различных биологических мембран;

- транспортная – участвуют в транспорте веществ через липидный слой биомембраны;

- механическая – липиды соединительной ткани, окружающей внутренние органы, и подкожного жирового слоя предохраняют органы от повреждений при внешних механических воздействиях;

- теплоизолирующая – благодаря своей низкой теплопроводности сохраняют тепло в организме.

2 Эйкозаноиды — окисленные производные полиненасыщенных жирных кислот — эйкозотриеновой (С20:3), арахидоновой (эйкозотетраеновая, С20:4), тимнодоновой (эйкозопентаеновая, С20:5). Пищевыми источниками полиненасыщенных жирных кислот являются растительные масла, рыбий жир и препараты омега-3-жирных кислот.

Депонироваться эйкозаноиды не могут, разрушаются в течение нескольких секунд, поэтому клетка должна синтезировать их постоянно из поступающих в неё соответствующих жирных кислот.

Выделяют три основные группы эйкозаноидов:

-простагландины

-лейкотриены

-тромбоксаны

Простагландины (Pg) — синтезируются практически во всех клетках, кроме эритроцитов и лимфоцитов. Выделяют типы простагландинов A, B, C, D, E, F. Их функции сводятся к изменению тонуса гладких мышц бронхов, мочеполовой и сосудистой систем, желудочно-кишечного тракта, при этом направленность изменений различна в зависимости от типа простагландинов и условий. Они также влияют на температуру тела.

Простациклины являются подвидом простагландинов (Pg I), но дополнительно обладают особой функцией — ингибируют агрегацию тромбоцитов и обусловливают вазодилатацию. Особенно активно синтезируются в эндотелии сосудов миокарда, матки, слизистой желудка.

Тромбоксаны (Tx) образуются в тромбоцитах, стимулируют их агрегацию и вызывают сужение мелких сосудов.

Лейкотриены (Lt) активно синтезируются в лейкоцитах, в клетках лёгких, селезёнки, мозга, сердца. Выделяют 6 типов лейкотриенов: A, B, C, D, E, F. В лейкоцитах они стимулируют подвижность, хемотаксис и миграцию клеток в очаг воспаления. Также вызывают сокращение мускулатуры бронхов в дозах в 100—1000 раз меньших, чем гистамин.

В зависимости от исходной жирной кислоты все эйкозаноиды делят на три группы:

Первая группа образуется из эйкозотриеновой кислоты. Хотя в пищевых продуктах этой кислоты нет, она способна образовываться в клетках при удлинении линолевой кислоты (С18:3), которой много в растительных маслах. Для этой группы в соответствии с числом двойных связей простагландинам и тромбоксанам присваивается индекс 1, лейкотриенам — индекс 3: например, PgE1, PgI1, TxA1, LtA3.

Вторая группа синтезируется из арахидоновой кислоты (С20:4), по тому же правилу эйкозаноидам этой группы присваивается индекс 2 или 4: например, PgE2, PgI2, TxA2, LtA4.

Третья группа эйкозаноидов производится из тимнодоновой кислоты (С20:5), по числу двойных связей присваиваются индексы 3 или 5: например, PgE3, PgI3, TxA3, LtA5.

Подразделение эйкозаноидов на группы имеет клиническое значение, так как их активность напрямую зависит от числа двойных связей. Особенно это изучено и ярко проявляется на примере простациклинов и тромбоксанов. В ряду простациклинов от PgI1 до PgI3 возрастает антиагрегационная и вазодилататорная активность, в ряду Tx1 до Tx3 снижается проагрегационаая и вазоконстрикторная активность. В целом вязкость крови и тонус сосудов весьма существенно понижаются, что актуально для больных гипертензией.

Результирующим эффектом использования в пищу полиненасыщенных жирных кислот является образование тромбоксанов и простациклинов с большим числом двойных связей, что сдвигает реологические свойства крови к снижению вязкости, понижению тромбообразования, расширяет сосуды и улучшает кровоснабжение тканей. Наличие лейкотриенов с 5 двойными связями активирует лейкоциты и ускоряет течение воспалительных реакций, предотвращая их хронизацию. Интересно, что PgE1 (то есть всего одна двойная связь) препятствует расщеплению жира в жировой ткани.

Перекисное окисление липидов.

Все активные формы кислорода обладают высокой цитотоксичностью в отношении любых типов клеток и клеточных образований, что определяется их химической активностью. Можно выделить 4 наиболее вероятные мишени окислительной цитотоксической атаки АФК: индукция процессов ПОЛ в биологических мембранах, повреждение мембраносвязанных белков, инактивация ферментов и повреждение ДНК клеток.

Одним из важнейших следствий избыточного образования АФК является избыточная в этих условиях активация процессов ПОЛ. В нормальных условиях активность этих процессов находится на невысоком уровне, обеспечивающим протекание ряда физиологических процессов. Чрезмерная, патологически усиленная активация процессов ПОЛ под действием АФК приводит к необратимому изменению или повреждению мембранных структур, нарушению их проницаемости для ионов. Процессы ПОЛ можно условно подразделить на 3 последовательных этапа, или фазы развития: процесс зарождения цепей, процессы развития цепных реакций и обрыв цепей.

В биологических мембранах окислению подвергаются преимущественно полиненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав фосфолипидов. На стадии инициирования под действием свободных радикалов О2, ионизирующей радиации, ультрафиолетового облучения и ряда химических веществ, относящихся к прооксидантам, происходит отрыв атома водорода в альфа-положении по отношению к двойной связи. Присутствие двойной связи в жирной кислоте (ЖК) ослабляет связь С-Н в смежных углеродных атомах и тем самым облегчает отщепление Н•. Чем длиннее ненасыщенная боковая цепь кислоты жирного ряда, тем сильнее у неё склонность подвергнуться липидному окислению. Радикал с углеродом в центре претерпевает молекулярную перегруппировку с образование диена, содержащего сопряженные двойные связи, который в дальнейшем соединяется с О2 и образует радикал пероксида, способный отделить атом водорода от другой ЖК. Возникновение в результате этой реакции органических перекисей и нового радикала способствует продолжению окислительных реакций, приобретающих цепной характер.

Таким образом, перекисное окисление липидов представляет собой процесс, связанный с активацией кислорода, особенность которого заключается в том, что молекула О2 присоединяется к свободному радикалу:

2 + L• > LO2

В результате получается новый пероксильный радикал органического соединения. В дальнейшем происходит взаимодействие этого радикала с новой молекулой органического соединения, в результате чего протекает процесс цепного ПОЛ.

LO2• + LH > LOOH + L

L• + O2 > LO2•

Считается, что образование перекисей липидов осуществляется двумя путями: неферментативным - аскорбатзависимым (аскорбиновая кислота регенерирует ионы за счет обратного восстановления Fe3+ до Fe2+), активируемым металлами с переменной валентностью, и ферментативным (НАДФН-зависимым). По первому пути образование перекисей липидов происходит во всех мембранных структурах, а по второму - преимущественно в эндоплазматическом ретикуломе.

Ферментативное ПОЛ относится только к генерации липидных перекисей в активном центре фермента. Образованные при этом гидроперекиси и эндоперекиси являются стереоспецифическими и имеют важные биологические функции. В частности, это относится к циклооксигеназе и липооксигеназе.

Особенность неферментативного цепного окисления в биологических мембранах заключается в том, что оно практически не происходит в отсутствие металлов с переменной валентностью, в частности ионов двухвалентного железа. Резко выраженное прооксидантное действие Fe2+ на ненасыщенные жирные кислоты (НЖК) в биологических мембранах обусловлено разложением продуктов реакции гидроперекисей, в результате которого в системе появляются новые свободные радикалы, инициирующие новые цепи окисления:

Fe2+ + LOOH > Fe3+ + OH + LO

При этом радикал LO вступает в дальнейшие реакции цепного окисления:

LO + LH > LOH + L

L + O2 > LO2

В последние годы появилось много данных, свидетельствующих, что ионы железа активируют процессы перекисного окисления также за счет того, что они участвуют в образовании гидроксильного радикала.

В ходе ПОЛ субстрат (полиненасыщенные ЖК) продолжают расходоваться, если только в этот процесс не вмешивается глутатионпероксидаза, восстановленный глутатион, витамин Е или другой антиоксидант, что ведет к прерыванию цепной реакции. Благодаря наличию в организме антирадикальной защиты, процессы пероксидации ограничиваются. Физиологическая роль перекисного окисления заключается в участии в процессах самообновления, самоперестройки биологических мембран, ионного транспорта, регуляции активности мембраносвязанных ферментов и других физиологических реакций. При интенсивном воздействии на организм химических или физических факторов процессы ПОЛ многократно усиливаются, образование АФК возрастает, а когда происходит срыв механизмов антирадикальной защиты, развивается окислительный стресс, который может проявляться на клеточном, тканевом и организменном уровнях. При этом усиление перекисного окисления липидов, чрезмерная продукция органических перекисей приводят к развитию патологических процессов.

Повышение уровня ПОЛ наблюдается при многих заболеваниях, различных патологических состояниях и интоксикациях. При этом считают, что в случае болезни и интоксикации происходит возрастание ПОЛ, продукты которого и являются ответственными за повреждение клеток и тканей. Однако, как было установлено, поврежденные ткани подвержены перекисному окислению липидов в гораздо большей степени, чем здоровые. Причина этого явления - инактивация некоторых биоантиоксидантов, утечка антиоксидантов из поврежденных клеток и выделение ионов металлов (особенно железа и меди) из мест их накопления в клетках и из металлопротеинов, гидролизованных освободившимися из разрушенных липосом ферментами.

Состав продуктов перекисного окисления липидов достаточно сложен. К продуктам цепной реакции ПОЛ, прежде всего, относятся разновидности гидроперекисей, которые способны подвергаться нерадикальным окислительным превращениям, что приводит к образованию первичных (диеновые коьюгаты), и конечных продуктов ПОЛ (малоновый диальдегид, основания шиффа).

Избыточное образование продуктов пероксидации приводит к целому комплексу цитотоксических эффектов, включающих инактивацию ряда ферментных систем, угнетение синтеза белка, повреждение и угнетение синтеза ДНК, лизис клеточных структур, нарушение репродуктивных процессов деления клеток.

4 Антиоксиданты – это соединения, защищающие клетки (а точнее мембраны клеток) от вредных эффектов или реакций, которые могут вызвать избыточное окисление в организме. На нашей планете практически всегда процессы разрушения идут с участием кислорода путем окисления. Ржавеет железо - это окисление, в лесу гниют опавшие листья - это окисление. Мы болеем, постепенно стареем и это, очень приблизительно конечно, можно назвать процессом окисления.

Антиоксиданты – это специфическая группа химических веществ различного химического строения, обладающих одним общим свойством – способностью связывать свободные радикалы (активные формы кислорода) и замедлять окислительно-восстановительные процессы. Исследования показали, что антиоксиданты помогают организму снижать уровень повреждения тканей, ускорять процесс выздоровления и противостоять инфекциям.

Антиоксиданты – это вещества, в большинстве своем витамины, которые очищают организм от повреждающих молекул, называемых свободными радикалами. Эти молекулы (свободные радикалы) постоянно образуются в организме человека в результате многочисленных окислительно-восстановительных процессов, направленных на поддержание нормального функционирования всех органов и систем.

Ниже рассмотрены антиоксиданты, которые относятся к более распространенным и известным, чаще не как антиоксиданты, а, например, витамины или микроэлементы. Также предоставлены сведения об их действии, содержании в продуктах питания и нормы их потребления.

Витамин C

Витамин C – водорастворимый витамин, химическое название которого – аскорбиновая кислота.

Аскорбиновая кислота является мощным антиоксидантом, который задерживает процесс старения, препятствует возникновению рака и сердечных нарушений. Она необходима для поддержания здоровых зубов, десен, костей, хрящей, соединительной ткани, кровеносных сосудов и стенок капилляров.

Этот витамин нужен для образования коллагена – основного структурного материала организма. Работает как антиоксидант и охраняет другие антиоксиданты (такие как витамин E и бета-каротин) от разрушения свободными радикалами. Предотвращает образование в желудке канцерогенных веществ из нитратов и нитритов, попадающих туда с водой или с консервированной пищей. Витамин С укрепляет иммунную систему. Иммунные клетки накапливаются в количестве, в сто раз превышающем его содержание в крови.

Исследователи отмечают, что при разрушении витамина E свободными радикалами витамин C помогает восстановить его и снова запустить на борьбу со свободными радикалами. Также этот витамин помогает усвоению железа, особенно из изюма, зеленых овощей и бобов, Но не способствует усвоению железа из мяса. Витамин C улучшает способность выводить токсичные для организма металлы, такие как медь, свинец, ртуть и др.

Витамин C защищает от:

Ø Сердечных заболеваний: снижает уровень холестерина, предотвращает высокое кровяное давление, защищает холестерин от окисления, которое как считается, ведет к атеросклерозу.

Ø Простуды: ослабляет проявление простуды и уменьшает продолжительность болезни, но не предотвращает ее как таковую.

Ø Цинги: заболевание вызывается острым недостатком витамина C и характеризуется кровотечением десен, потере аппетита, депрессией, истерией, анемией, повышенной утомляемостью и вялостью, выпадением зубов, болями в мышцах и соединительных тканях, непроходящих язвах, кожных кровотечениях. Может наблюдаться у истощенных алкоголиков и тех, кто придерживается очень строгой диеты.

Ø Вреда, наносимым курением и загрязнением воздуха: вдыхание сигаретного дыма разрушает витамин C в организме. Исследования показали, что в крови курильщиков содержится мало витамина C. Национальный совет по исследованиям считает, что курильщикам требуется в два раза больше витамина C, чем тем, кто не курит.

Признаки дефицита витамина С: подкожные гематомы, кровоточащие десны, медленное заживление ран и порезов, депрессивное и, возможно, летаргическое состояние, боль в суставах, долго длящиеся простуды и инфекционные заболевания. Также при недостатке этого витамина отмечается воспаление слизистых оболочек.

Витамин E

Витамин E – жирорастворимый витамин, химическое название которого – токоферол.

Витамин Е является естественным природным антиоксидантом, замедляющим старение человеческой кожи, а также других продуктов в природе.

В последнее время для первичной и вторичной профилактики атеросклероза широко применяется витамин Е.

Новый рекомендуемый уровень приема этого витамина составляет 15 миллиграмм и для женщин, и для мужчин. Основные источники витамина Е это орехи, злаки, печень и многие овощи. Данный антиоксидант содержит важный компонент альфа-токоферол, единственное вещество, которое кровь может транспортировать к клеткам, когда нужно. Прежний уровень потребления витамина Е составлял 8 миллиграмм для мужчин и 6,4 - для женщин. Максимально допустимый уровень приема альфа-токоферола составляет 1000 миллиграмм. У людей, превышающих максимально возможную дозу, могут развиться неконтролируемые кровотечения, так как действует в качестве противосвертывающего средства.

1.3.Селен

Селен – антиоксидант, оберегающий клетки от воздействия свободных радикалов и вступающий в реакцию с такими тяжёлыми металлами как кадмий и ртуть. В качестве антиоксиданта селен защищает нас от сердечных заболеваний, усиливает иммунитет, увеличивает продолжительность жизни. Действуя совместно с другими антиоксидантами – витаминами Е и C, селен помогает улучшить мыслительные способности, снижает депрессию, прогоняет усталость.Селен поддерживает активность клеточного иммунитета, влияет на репродуктивные функции. В сочетании с бета-каротином селен способствует обмену жиров, предотвращает гипертонию, снижает опасность сердечных приступов. Селен участвует в синтезе кофермента Q-10, имеющего важное значение для здоровья сердца и восстановления сердечной мышцы после инфаркта, укрепляет функцию митохондрий сердца, защищая от кислородной недостаточности.Селен предотвращает разрушение печени, соединяясь с тяжелыми металлами и выводя их из организма. Этот антиоксидант предотвращает возникновение целого ряда раковых заболеваний (легких, кишечника, молочной железы). Селен защищает клетки от воздействия радиации, вызывающие воспалительные процессы вследствие облучения. Показано, что в комплексе, с рядом природных биологически активных веществ, значительно улучшается усвояемость селена, расширяются рамки его активного действия.

Нормы потребления селена были понижены до 55 микрограмм в день. Предыдущие показатели составляли 70 микрограмм для мужчин и 55 микрограмм для женщин. Основные продукты, в которых содержится селен – морские водоросли и рыба, печень, злаки и семена подсолнечника, и другие "украшения рациона здорового человека". Новая максимально допустимая доза для селена – 400 микрограмм. Ее превышение сопровождается развитием селеноза – токсической реакции, характеризующейся выпадением волос и ломкостью ногтей. Функции селена в организме человека можно назвать одним словом: защита.

Заключение

Выполняя столь значимые функции в организме человека, жиры являются важной составляющей пищевого рациона. Для поддержания оптимального здоровья необходимо придерживаться общих правил рационального питания и потребления жиров, в частности. Средняя физиологическая потребность в жирах для здорового человека составляет около 30 % общей калорийности пищи, третью часть потребляемых жиров должны составлять растительные масла. В некоторых специальных диетах долю растительных жиров увеличивают до 50 % и более. Жиры улучшают вкус пищи и вызывают чувство сытости. В процессе обмена веществ они могут образовываться из углеводов и белков, но в полной мере ими не заменяются. Пищевая ценность жиров определяется их жирнокислотным составом, наличием незаменимых факторов питания, степенью усвояемости и удобоваримости. Биологическая активность пищевых жиров определяется содержанием в них незаменимых полиненасыщенных жирных кислот. Поскольку основным источником ПНЖК являются растительные масла, то они и обладают наибольшей биологической активностью. Высока и усвояемость растительных масел.

Список использованной литературы:

1.Крилова Н.Н. ; Лясковская Ю.Н., /Биохимия мяса / 1968.г.

2.Ковальская Л.П ; Шуб И.С.; Мелькина Г.М/Технология пищевых производств / Т38 Под ред. Л.П. Ковальской . – М. : Колос , 1997.- с. : ил. – (Учебник и учеб. пособия для студентов высших учебных заведений ).