Дипломная работа: Гальмування залізоініційованого окиснення фосфоліпідів

– плазма людської крові [3,4],

– гомогенати органів [2].

Дані моделі дуже нестабільні і легко окиснюються.

II. Синтетичні моделі пероксидного окиснення ліпідів у різних хемілюмінесцентних системах:

– модель, яка складається з пероксида водню і пероксидази з кореня хрону [5],

– люмінол з додаванням ініціаторів [6],

– лінолева кислота [7],

які далекі від живої системи.

Класичною моделлю клітинних мембран живих організмів є емульсія ліпопротеїдів яєчного жовтка [8,9], що дозволяє адекватно оцінювати антирадикальну активність досліджуваних сполук за ефектом гальмування пероксидного окиснення. Ця система відрізняється своєю доступністю, великою стабільністю при збереженні, дозволяє використовувати звичайні лабораторні методики й апаратуру для визначення рівня пероксидації ліпідів [10].

В медицині і біології широко використовується емульсія яєчного жовтка в фосфатному буфері. Сам жовток [11] на ~50% складається з води, 16% – білка, 34% – жирів, тому він являє собою емульсію, де жир у водній фазі є головною складовою частиною.

У жовтку яєць зосереджені практично всі ліпіди: прості ліпіди і жири, вміст яких складає біля 2/3 всіх ліпідів, і складні ліпіди (жироподібні сполуки), в основному фосфоліпіди – 37%, з них 82% – фосфатидилхолін, 15% – фосфатидилетаноламін. Більш 60% жирних кислот, що входять до складу ліпідів яйця, є ненасиченими, які в свою чергу беруть участь у пероксидному окисненні.

Як природна система емульсія містить вітаміни, ферменти, багато хто з них є ендогенними антиоксидантами.

Біологічні мембрани являють собою напівпроникний бар'єр, що відокремлює клітину від навколишнього середовища і дозволяє їй існувати як єдине ціле. Незважаючи на різноманітність біологічних функцій, форм і розмірів всі мембрани побудовані в основному з 2-х типів речовин: ліпідів і білків. Мембранні ліпіди – низькомолекулярні речовини, які відносяться до жирів. Характерна риса будь-якої ліпідної молекули полягає в тому, що вона побудована з двох частин: (полярної) голівки, яка несе електричні заряди і на яку приходиться не більш чверті довжини всієї молекули, і довгих хвостів, що не несуть електричного заряду [12]. Хвости ліпідної молекули – довгі ланцюги, побудовані з атомів С и Н. Голівки можуть мати різноманітну будову, але для ліпідів мембран найбільш характерні два типи: похідні цукрів – гліколіпіди чи похідні фосфорної кислоти – фосфоліпіди.

Рис.1.1. Схема будови молекул фосфоліпідів.

Варто помітити, що полярні голівки всіх ліпідних молекул або заряджені негативно, або нейтральні (несуть одночасно і негативні, і позитивні заряди). В ліпідних молекулах ланкою, яка зв’язує хвіст і голівку, найчастіше служить залишок гліцерину; такі сполуки носять загальну назву – гліцероліпіди.

На схемі будови у ліпідів зображено два неполярних хвости. Ця характерна риса більшості ліпідних молекул, що входять до складу мембран.Одноланцюгові ліпіди звичайно не синтезуються клітинами в значній кількості, тому що вони руйнують мембрани [13].

Ліпіди, що входять до складу біомембран, можна підрозділяти на полярні ліпіди (фосфо–, гліко– і сфінголіпіди) і нейтральні (стерини).

В молекулах фосфоліпідів залишок фосфорної кислоти з'єднаний із гліцерином, ацільованим двома залишками жирних кислот. В природних фосфоліпідах в положенні 1 знаходиться, як правило, залишок насиченої жирної кислоти (найчастіше пальмітинової чи стеаринової), а в положенні 2 – залишок ненасиченої кислоти (олеїнової, лінолевої, арахідонової і декозагексаєнової) [13].

Основними компонентами мембран є фосфатидилхолін (ФХ), фосфатидилетаноламін (ФЕА), холестерин і різні гліколіпіди:

Фосфатидилхолін (лецитин)

Фосфатидилетаноламін (кефалін)

Наявність в молекулах ліпідів двох частин має пряме відношення до їх здатності утворювати мембрани. Ліпіди дуже погано розчиняються як в полярному розчиннику – воді (заважають неполярні хвости), так і в неполярному середовищі – олії (заважають полярні голівки). Щоб підкреслити різне відношення до води й олії, голівки називають гідрофільними, а хвости – ліпофільними. Відповідно ліпіди, молекули яких містять як гідрофільне, так і ліпофільне угрупування, називають амфіфільними речовинами.

Внаслідок поганої розчинності у воді і схильності до агрегації фосфоліпіди в водній фазі вже при низьких концентраціях (10^-7 –10^-9 М) здатні самоорганізовуватися або в структури типу протяжних подвійних шарів, що відділені один від одного водною фазою, або в замкнуті бульбашки – ліпосоми.

Ліпосоми (везикули) є найближчим аналогом біомембран. Вони являють собою замкнуті сферичні структури , що містять всередині воду в вигляді бульбашки і мають один чи кілька подвійних шарів ліпідів [14].

Рис.1.2. Ліпід-білковий подвійний шар – рідинно-мозаїчна модель.

Везикули можуть бути отримані із синтетичних амфіфілів і екстрактів мембран. Реконструйовані мембрани, тобто ліпосоми з мембранних складових клітин, містять майже всі компоненти клітинної мембрани: ліпіди, білки, гліколіпіди тощо.

Фосфоліпіди орієнтовані в подвійному шарі таким чином, щоб звести до мінімуму взаємодію між аполярними частинами їхніх молекул з водною фазою. Тому в подвійному шарі залишки жирних кислот контактують один з одним і формують гідрофобну зону, що відділена від водної фази зарядженим шаром, що складається з полярних “голівок”. Асоціація ліпідів в структури, обумовлена гідрофобними взаємодіями, супроводжується зменшенням вільної енергії, в результаті чого ці структури є стабільними. Ліпідний подвійний шар володіє одночасно і текучістю, і упорядкованістю структури, в зв'язку з чим у мембрані здійснюються взаємодії не тільки ближнього, але і далекого порядку. Така сукупність властивостей характерна для рідиннокристалічного стану, існування якого є необхідною умовою життєдіяльності біологічних систем.

Рухливість компонентів ліпідного подвійного шару забезпечується як визначеними властивостями молекул фосфоліпідів взагалі, так і властивостями окремих груп в кожній молекулі. Молекула фосфоліпідів в подвійному шарі може робити рухи трьох типів: обертання навколо власної осі, переміщення в площині подвійного шару (латеральна дифузія) і переміщення з одного шару в іншій (фліп-флоп) [13].

Простий фосфоліпідний подвійний шар має товщину ~37Å, що може збільшуватися до 45-50Å, якщо подвійний шар зв'язує холестерин і білок [12].

Основними компонентами біомембран, крім ліпідів, є білки. Білки біомембран в залежності від їхнього розташування можна розділити на дві великі групи: периферичні білки, що розташовуються на поверхні мембран, і інтегральні білки, що або глибоко занурені в гідрофобну область мембрани, або пронизують її наскрізь. Крім білків і ліпідів, в мембранах містяться протеоліпіди, тобто білки, ковалентно зв'язані з залишками ліпіду, чим вони і відрізняються від ліпопротеїнів, в яких комплекси між білком і ліпідом утворюються за рахунок нековалентних зв'язків [10].