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