II. Активные формы кислорода

В основном состоянии молекула кислорода имеет два неспаренных электрона, т.е. представляет собой бирадикал и является значительно менее активным окислителем, чем это следует из его термодинамических свойств.

Основное количество потребляемого человеком молекулярного кислорода участвует в реакции митохондриального окисления, при котором на молекулу О₂ происходит одновременный перенос четырех электронов с образованием двух молекул воды или эквивалентных соединений. Во всех живых организмах постоянно протекают реакции одноэлектронного восстановления, которое приводит к образованию промежуточных продуктов восстановления молекулы кислорода. Эти соединения представляют собой группу различных веществ радикальной и нерадикальной природы, которые обладают высокой реакционной способностью, вследствие чего получили название активных форм кислорода (АФК). К ним относят: супероксидный анион – радикал (О₂^∙-), перекись водорода (Н₂О₂), гидроксильный радикал (HO∙), синглетный кислород (¹О₂), гипогалоиды (HOCl, НОCI, НОBr, НОI, НОSCN), оксид азота (NO^∙) и др.

Рис 1. Основные источники АФК в организме.

Активные формы кислорода представляют собой совокупность короткоживущих, взаимопревращающихся и относительно реакционноспособных форм кислорода, которые возникают в результате его электронного возбуждения или окислительно-восстановительных превращений.

Рисунок 2. Основные пути и ферменты генерации АФК в организме человека и животных

I – цитохром-с-оксидаза; II – флавиновые оксидазы; III – ксантиноксидаза; IV – NADPH – оксидаза; V – NO-синтаза; VI – реакция Фентона; VII – реакция Хабера-Вайса; VIII – воздействие радиации; IX – перекисное окисление липидов; X–неферментативное окисление гемоглобина; XI – каталаза; XII – миелопероксидаза.

Свободный радикал - это молекула или её часть, имеющая неспаренный электрон на внешней атомной или молекулярной орбите. Свободные радикалы могут быть нейтральными или заряженными – т.н. ион-радикалы.

Свободнорадикальное окисление протекает при участии активных форм кислорода, которые образуются в процессе одноэлектронного восстановления кислорода. Обычно эти реакции своднорадикального окисления протекают в активном центре соответствующих ферментов, а промежуточные продукты не появляются во внешней среде.