自由基对细胞的损害.ppt

1,第四章,自由基对细胞的损害 和细胞对自由基的利用,2,一、自由基对细胞的损害 1.自由基对脂类和生物膜的破坏 易损原因 膜中脂类的多不饱和脂肪酸具有易与自由 基作用的结构 氧易溶于非极性溶剂,3,损害机制 脂质过氧化可使膜脂类被破坏，影响生 物膜的功能 不饱和脂肪酸 L LOO LOOH 结果： a、流动性减小 b、通透性增加,HO,O2,LH L,LO +HO,4,脂质过氧化中产生多种活泼自由基攻击 细胞中酶和其他成分使之丧失功能 蛋白质 + HO（LOO） 蛋白质自由基 + H2O（LOOH） + 蛋白质自由基 蛋白质聚合物 失去活性,5,脂质过氧化产物中的醛类对细胞具有 毒性作用 丙二醛可以和含氨基的化合物（蛋白质、核酸、脑磷脂）发生交联反应，使其失去作用,6,脂质过氧化与一些疾病的关系,脂质过氧化反应,生物膜损害,活性氧,自由基,白内障,脂褐素,细胞衰老,肺泡膜,肺气肿,红细胞,溶血,动脉壁损伤,动脉硬化,肝细胞膜损伤,肝病,溶酶体膜损伤,炎症,血管壁粗糙,血小板聚集,血栓,7,2.自由基对蛋白质和酶的损害 自由基使蛋白质变性 PH P P POO POOP P POO POOL 如:将不饱和脂肪酸和纯蛋白质混合，放置形成不溶性的聚合物 花生四烯酸 + 过氧化物酶 不溶性的聚合物,L、LO、LOO LH、LOH、LOOH,O2,P,O2,L,8,自由基对酶活性的影响 自由基 酶 如：卵磷脂 不饱和脂肪酸 + 溶血卵磷脂 GTP cGMP + PPi,失活,激活,大部分,小部分,磷脂酶A2,鸟苷酸环化酶,自由基(HO),HO（H2O2） NO,O2-,（+）,（+）,（+）,（-）,9,自由基对酶活性影响的途径 通过自由基链式反应使酶分子发生聚合 E1 E1-E2 E1-E2-E3 通过丙二醛使酶分子发生交联 通过破坏酶分子中的氨基酸影响酶活性 通过与酶分子中的金属离子反应影响酶活性,E2,E3,10,3.自由基对核酸和染色体的破坏 自由基对核酸的破坏 噬菌体-DNA + 黄嘌呤 +黄嘌呤氧化酶,DNA不断裂,DNA断裂,如：在反应体系中加入SOD，DNA断裂被终止 在反应体系中加入CAT，DNA断裂被终止 在反应体系中加入苯甲酸，DNA断裂被终止 说明在此反应中，参与的自由基有：,11,机制：碱基损伤和修饰 如HO对胸腺嘧啶作用 链的断裂 核苷酸错配 DNA间交联或DNA-蛋白质间交联,12,每天每个细胞代谢1012个分子氧，其中1010个变成ROS，产生270个TG，70个dTG，620个羟基甲基化尿嘧啶，共计960个损伤产物。考虑未测产物，推测每天每个细胞可产生远大于1000个分子的损伤产物。如果把一般性损伤加在一起，估计每天每个细胞产生72000次损伤。每天每基因组产生2104次损伤， 2105个核苷酸错位。每天每个细胞有140-200个鸟嘌呤受损。人尿中含有8-OH-dG为35nmol/L。可见即使机体具有多种防御和修复机制，还是不能完全防止DNA损伤，这些损伤产物日积月累，不可避免地产生疾病和衰老。,13,DNA损伤的后果 DNA损伤,诱发突变,细胞癌变,转录活性,蛋白质合成受阻,DNA复制错误,某些特殊基因失活,衰老 肿瘤,细胞功能异常,衰老疾病,14,如：类风湿性关节炎和系统性红斑狼疮 患者淋巴细胞中8-OH-dG水平升高，修复能力下降。系统性红斑狼疮患者的血浆中沉淀免疫复合物中8-OH-dG的含量比类风湿性关节炎患者高100倍。认为这种损伤的DNA可能是系统性红斑狼疮特征性DNA抗体的来源。,15,自由基对染色体的破坏 a、染色体断裂 染色体 染色体断裂 加入SOD染色体断裂被抑制 b、姐妹染色单体交换,电离辐射,16,二、细胞对自由基的利用 1.自由基与细胞代谢 自由基在酶促反应中的作用 自由基与重要物质的合成有关 如：ATP、cGMP、前列腺素、凝血酶原、胶原蛋白,17,2.自由基与细胞的防御作用 自由基在杀灭病原微生物方面的作用 藤黄八叠菌,野生型：含胡萝卜素,变异型：不含胡萝卜素,不易杀死,易杀死,+,吞噬细胞,大肠杆菌+中性粒细胞一起培养，细菌数越来越少,如在培养液中加入SOD、CAT、甘露醇、苯甲酸 细菌数减少被抑制,18,自由基对癌细胞的杀伤作用 体外：吞噬细胞+肿瘤细胞 杀伤肿瘤细胞 体内：吞噬细胞可杀伤肿瘤细胞 机理：肿瘤细胞+抗体 复合物,培养,吞噬细胞,与抗体Fc段结合,（+）,细胞膜NADPH氧化酶,O2-,H2O2、HO、1O2,19,自由基在细胞解毒方面的作用 底物（SH）+NADPH+H+,氧化产物（SOH）+NADP+H2O,混合功能氧化酶,Cyt-P450,此反应中有超氧自由基参与,20,4.自由基在细胞信号传递中的作用 第一信使（激素、神经递质、生长因子）,受体,G蛋白,酶,第二信使,（cAMP、cGMP IP3、DAG、Ca2+）,蛋白激酶/磷酸酶,蛋白质磷酸化/去磷酸化,核内第三信使,转录因子,基因表达,细胞效应,21,钙信号通路 ROS 内质网 Ca2+释放,Ca2+与 钙结合蛋白的结合能力,cGMP的生成,H2O2 O2- GC cGMP NO,+,-,+,22,蛋白激酶 H2O2 酪氨酸蛋白激酶 ROS 蛋白激酶,+,+,丝裂原激活蛋白激酶,+,23,5.自由基对基因表达的调控作用 ROS 转录因子,NF-B AP-1 AP-2,调控基因表达,24,细胞外刺激,NADPH氧化酶,