Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa

Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa

BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI LƯU PHƯƠNG ANH NHẬN XÉT VỂ MỐI QUAN HỆ GIỮA CÂU TẠO PHÂN TỬ VÀ TÁC DỤNG CHỐNG OXY HOÁ (KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Dược sĩ KHOÁ 2002-2007) Giáo viên hướng dẫn :PGS.TSKH Lê Thành Phước. Nơi thực hiện :Bộ môn Hoá Đại cương-Vô cơ Trường Đại học Dược Hà Nội Thời gian thực hiện :Tháng 3-5/2007. HÀ NỘI, THÁNG 5/2007 ỉ £ ò i c ả m < P n * 1 /ỹ íò ìm í ì ễ ĩ <Pn b â u b ắ c t o i x i n a ử ì ỈÒÌ c ả m ứ ti c j tâ n tỉừ v n /i n jứ ú t ỉtìi: PGS.TSKH. LẼ THÀNH ?HƯỚC - Pĩtưốnỹ ỔỄ?e nứm 'Mod âw cưtPnỹ - 'Vô e<ĩ íĩu ử Ị n ỹ (JỀai- yC w ^Ê tửỉr y £ à J \ỉũ iy H <ftử ỉì t / ư ỉ y đ ã l ã n ẫ n Á Ỉtiửỉyư ỵ d ẫ n n à ỹ ìú ý i đ õ t ô i ầ o ù n l à n ỉt í(Ẳ ó a la w n t ể l n y ìd ệ ỷ i. 3~êi {/tâ n l/ựm<ý c ả m ổ n ỉfô cm ỹ iá m ỈUêư} ểPA èm ỹ *3)00 ta o , c á c ỷ iỉù m ỹ ể a n , c á c M u ĩty c ô lu ờ ỉn ỹ QẾaể, /ta c QỀươc Vũi đ ã lew m o i đ iề u ẳ iê n ch o l ô i b ữ ttỹ <mc% M ùli ỹ iơ M  oc iă ỷ t. d m cẬtăn ỈÁ à n A c ả m ổ n ủ a n ể ề c ủ a tô i đ ã t j i i i f t đ ĩĩ l ô i tư m y ả u ó i y u á l ú n ỉ t ỉm c tậ ý i n à A o à n th à n / i /c ỉw ú la đ n . Õ c i x in c ẩ m d n ỹ ì a ftiw J i n à n íứ irư ý n ỹ tM i lỉv đ n c ủ a t õ i đ ã ctw u jf c fd a b ẽ n / t ữ tu ý k h ó /iÁ ă n rà ỹ i c m ỉ i c Á c lũ i n ỉtữ n /ý ũ n ỉi c a m , &ư đ w i ỹ m ê n yit/Ịý /lá u ùtmưý (niết f/tÌ!ì ff ian (Jit a. 'SÍm 'JVm, tỉưírưý 5 năm 200J. f f i n h m ề n QUY uổc CHỮ VIẾT TẮT CoQlO Coenzym Q10 FAD Flavin Adenin Dinucleotid NAD Nicotinamid Adenin Dinucleotid POL Peroxyd Lipid SOD Superoxyddismustase CHD : Coronary Heart Disease ROS Reactive Oxygen Species LDL Low Density Lipoprotein GSH-PO Glutathion peroxydase MỤC LỤC Trang ĐẶT VẤN ĐỀ 1 PHẦN 1. TỔNG QUAN VỀ Gốc TựDO VÀ c ơ CHẾ CHÔNG OXY HÓA 3 1.1. Gốc tự do 3 1.1.1. Định nghĩa 3 1.1.2. Tính chất R' 3 1.1.3. Gốc tự do trong hoá học và sinh học 4 1.2. Sự hình thành gốc tự do trong cơ thể (R' nội sinh) 5 1.2.1. Từ chuỗi hô hấp tế bào trong ty thể 5 1.2.2. Từ quá trình peroxyd hoá lipỉd 6 1.2.3. Từ các phản ứng tạo gốc khác trong cơ thể 7 1.3. Gốc tự do trong cơ thể do tác động của môi trường 7 1.3.1. Do các tia, các bức xạ 7 1.3.2. Do ô nhiễm môi trường gây ô nhiễm cơ thể . 8 1.4. Hệ thống bảo vệ chống gốc tự do trong cơ thể 8 1.4.1. Các enzym nội bào 8 1.4.2. Các chất phi enzym phân tử nhỏ 9 1.4.3. Các phối tử tạo phức khoá các ion kim loại 9 PHẦN 2. NHẬN XÉT VỀ QUAN HỆ GIỮA CẤU TẠO CỦA CÁC CHAT PHÂN TƯNHỎ PHI ENZYM VÀ TÁC DỤNG CHốNG OXY HÓA 11 2.1.Acid Lipoic 11 2.2.Vitamin E 12 2.3.Vitamin C 16 2.4. Carotenoid 18 2.5.Coenzym Q10 23 2.6.Glutathio n 26 2.7.Hợp chất phenolic 27 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XƯẤT 39 Kết luận 39 Đề xuất 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐẶT VẤN ĐỀ Oxy là nguyên liệu không thể thiếu cho sản xuất năng lượng của tế bào. Tuy nhiên nó cũng đem lại cho cơ thể những tiểu phân vật chất nguy hại- đó là các gốc tự do. Gốc tự do còn từ môi trường (do ô nhiễm hoá chất, khói, bụi và các tia bức xạ) xâm nhập vào cơ thể con người. Sự thật, không thể có sự sống nếu cơ thể không có hệ thống các chất bảo vệ hữu hiệu chống lại gốc tự do gọi là các chất chống oxy hoá (antioxydants). Trong cơ thể và trong thiên nhiên có vô số chất chống oxy hoá để loại bỏ các gốc tự do theo nhiều cơ chế tác dụng khác nhau phụ thuộc vào cấu trúc phân tử của chúng. Để bước đầu tìm hiểu sự liên quan giữa khung phân tử và cơ chế tác dụng chống oxy hoá, chúng tôi tiến hành đề tài: “NHẬN XÉT VỂ MỐI QUAN HỆ GIỮA CÂU TẠO PHÂN TỬ VÀ TÁC DỤNG CHỐNG OXY HOÁ” Với hai mục tiêu: 1- Hiểu được thế nào là gốc tự do và cơ chế loại bỏ gốc tự do của các chất chống oxy hóa. 2- Đưa ra được một số nhận xét về mối quan hệ giữa cấu tạo và tác dụng chống oxy hóa của một số chất phân tử nhỏ phi enzym. 1 PHẦN 1 TỔNG QUAN VỂ G ốc Tự DO VÀ c ơ CHÊ CHỐNG OXY HÓA. 1. Gốc tự do và các chất chông oxy hoá [1] [6] 1.1. Gốc tự do 1.1.1. Định nghĩa Gốc tự do (R*) là những tiểu phân hoá học (phân tử, mảnh phân tử, nguyên tử, ion) có electron độc thân (electron hoá trị) và có thể tồn tại độc lập. Ví dụ: NO', H\ (C6H5)3C Dấu (•) chỉ e độc thân, đặt ở tâm gốc. 1.1.2. Tính chất R' * Thuận từ (bị từ trường hút) * Hoạt tính hoá học mãnh liệt vì còn electron hoá trị _ Hoặc là dạng ox + e _ Hoặc là dạng khử - e R' còn e không cặp đôi nên: _ Năng lượng cao, không ổn định _ Dễ tiếp cận phân tử khác do lực đẩy Coulomb giảm nên hiệu quả phản ứng « 100%, nhanh: R' + RjH —► R\ + RH R J + R2- R3 —^ R*2 + R] - R 3 các gốc mới các phân tử mới (Phản ứng dây chuyền) Gốc dễ tiếp cận Hydro vì lực đẩy nhỏ, lực hút lớn, mật độ e lớn quanh proton (+). Phản ứng dây chuyền chỉ kết thúc khi: y Để không còn e độc thân 2 Gốc + G ốc __ ► Phân tử không gốc R 2 + R 4 — ► R-2~ R 4 * Thời gian bán sống của R' nhỏ ~ 10~6S, đoạn đường di chuyển ngắn cỡ nm, nhưng dây chuyền nên lan rộng. Quy ước: _ t1/2 < 10 “6S : Gốc R' khổng bền. _ t 1/2 > 10 6 s : Gốc R' bền. Độ bền của R’ phụ thuộc: _ Cấu trúc không gian (tâm gốc ở đâu). _ Khối lượng gốc: khối lượng gốc lớn, kích thước lớn, hạn chế trong không gian nội phân tử, phản ứng chậm, thường bền hơn gốc khối lượng nhỏ và đơn giản (R‘ lớn bền vì hay có hiệu ứng siêu liên hợp; e độc thân dễ được giải toả vào mật độ electron chung, làm giảm mật độ e độc thân ở tâm gốc. Các electron n dễ giải toả e độc thân, có khi đến 70%; mật độ e độc thân chỉ còn 30% như trong gốc triphenylmetyl, nên (C6H5)3C* rất bền. Electron n không định xứ, giải toả trong toàn phân tử là lối thoát cho e độc thân). Gốc bền + Gốc không bền —K phản ứng trung hoà gốc, để loại bỏ gốc không bền có hại cho cơ thể. 1.1.3. Gốc tự do trong hoá học và sinh học * Trong hoá học: Năm 1910 Gomber phát hiện gốc bền (C6H5)3C màu vàng trong benzen. Trong các phản ứng phân huỷ, tổng hợp hoá học thực chất là các quá trình bẻ gãy các liên kết, tạo gốc tự do, để hình thành liên kết mới, chất mới qua phản ứng các gốc. * Trong sinh học R* trong sinh học có nhiều vai trò quan trọng: • Dị hoá, ly giải chất • Tổng hợp chất (2 gốc dễ kết hợp nhau như tổng hợp hormon steroid) 3 • Sản xuất năng lượng ATP • Bảo vệ (tiêu huỷ virus; vi khuẩn; ký sinh trùng; tế bào già, hỏng, • Điều hoà tính thấm các màng, đông máu và lưu thông máu, co giãn máu (NO') * Tuy nhiên, sự thẩm lậu, rò rỉ, dư thừa R* khỏi các quá trình hữu ích là mặt trái gây nguy hại cho cơ thể. 1.2. Sự hình thành gốc tự do trong cơ thể (R' nội sinh) 1.2.1. Từ chuỗi hô hấp tế bào trong ty thể (chondriosome) Sơ đồ tóm tắt cho chuỗi vận chuyển hydro và electron: 4 Ferocytocrom + 4H+ + 0 2 = 4 Fericytocrom + 2H20 Xúc tác bởi: - Các enzym vận chuyển hydro (Dehydrogenase) với NAD, FAD, FMN là coenzym. - Các enzym vận chuyển electron (5 cytocrom là phức Fe2+, Fe3+). Phân tử 0 2nhận từng electron: ung thư) (Fe2+) (Fe3+) 02 + e = o 2 (gốc anion superoxyd) ( 1 ) o 2 + e + 2H+ = H20 2 (Hydroperoxyd) (2) H20 2 + e + H+ = H20 + * OH (gốc hydroxyl) (3) •OH + e + H+ = H20 (4) Phản ứng tổng: 0 2 + 4e + 4H+ = 2H20 + Năng lượng Do rò rỉ, thẩm lậu, tự huỷ giữa các gốc: o 2 + o 2 + 2H+ = H A + 'Ơ2 (oxy đơn bội) (5) o 2 + H20 2 = OH + *OH + ‘0 2 Từ 6 phản ứng trên đây, xuất hiện 4 chất độc hại: (6) 4 > 0 2: Gốc xuất hiện đầu tiên trong hô hấp tế bào, không quá độc nhưng khơi mào cho các phản ứng sinh gốc khác. > 'OH: Gốc nguy hiểm nhất (gốc đơn giản, khối lượng nhỏ, hoạt tính mạnh). > H20 2: Phân tử oxy hoá-khử mạnh, rất độc hại. > '0 2: Phân tử năng lượng cao. Các chất trên gọi chung là các dạng oxy hoạt động (reactive oxygen species = ROS). 1.2.2. Từ quá trình peroxyd hoá lipid (Peroxydlipid = POL) Hệ thống màng sinh học cấu tạo chủ yếu bởi phospholipid với các acid béo chưa no (LH) có ái lực mạnh với oxy hoạt động. Sơ đồ quá trình POL tóm lược như sau: R’ + LH — ► RH + L’ ^ Nếu *OH + LH — > H20 + L’ Tiếp tục: L’ + 0 2 — ► LOO‘ LOO' + LH — ► LOOH + L' L' + 0 2 — ► LOO', và tiếp tục quay vòng như trên. Nếu ‘0 2 + LH — >- LOOH, dẫn đến Peroxyd hoá. Nếu dập tắt phản ứng (7) bằng gốc + gốc: L' + L' — ►L-L -ị L Dẫn đến Polymer hoá (8) L* + R* — ► L-RÌ Ngoài mạch chính trên, còn có mạch đồng ly tiếp theo do peroxyd hoạt tính cao, tạo phản ứng và sinh gốc vượt qua màng: 5 [...]... CẤU TẠO CỦA CÁC CHẤT PHÂN TỬ NHỎ PHI ENZYM VÀ TÁC DỤNG CHỐNG OXY HÓA 2 1 Acid Lỉpoỉc (l,2-dithiolane-3-pentanoic acid hay thioctic acid) [7] [11] • Cấu tạo phân tử H ,c -SH H ,c - C, H I H Ọ SH I 'cH ị -2[H1 ^ +2[H] I - ( C ỉt )4 (CH>)4 COOH COOH (Dạng khử) • I H C - (Dạng oxy hoá) Cơ chế tác dụng Cả dạng khử (dithiol) và dạng oxy hoá (disufid) của acid Lipoic đều thể hiện đặc tính chống oxy. .. thực vật và động vật 2.5 Coenzym Q10 [3][7][8][9] • Cấu tạo phân tử 22 Cấu trúc cơ bản CoQlO gồm hai phần: Nhân benzoquinone và đuôi hydratcacbon Sự có mặt của nhân benzoquinone làm cho cấu trúc phân tử CoQlO giống với cấu trúc của Vitamin E và Vitamin c Vì nhân benzoquinone có khả năng biến đổi thuận nghịch giữa dạng quinone và dạng quinol nên CoQlO có thể tồn tại ở cả ba dạng cấu trúc: dạng oxy hoá,... 3) đồng phân đối hình, tức là 8 Như vậy có 8 loại phân tử tocotrienol và 32 loại phân tử tocopherol Tuy nhiên, các đồng phân đối hình có tác dụng dược lý giống nhau, nên ta chỉ cần chú ý có 4 loại tocopherol và 4 loại tocotrienol ( a,j3,ỵ,ổ ) Như vậy điểm đặc trưng trong cấu tạo của các carotenoid là hệ thống dây nối đôi liên hợp và nó cũng có nhóm hydroxyl gắn trên nhân thơm • Cơ chế tác dụng Vitamin... với Sắt và Đồng làm giảm xúc tác cho phản ứng tạo gốc Acid Lipoic làm tăng mạnh mức Glutathion trong cơ thể Vì thế tác dụng chống oxy hoá của nó còn gián tiếp thông qua Glutathion theo cơ chế sẽ được trình bày ở phần dưới • Tác dụng sinh học Là chất có tác dụng chống oxy hoá độc lập ở cả phần thân dầu và thân nước, có khả năng khôi phục các chất chống oxy hoá thân nước (Vitamin c và glutathion) và thân... trình nghiên cứu và sử dụng người ta nhận thấy rằng hầu như CoQlO không có tác dụng phụ, nếu có thì chỉ xuất hiện khi dùng liều rất cao và cũng không nguy hiểm 2.6 Glutathion [6][7][ 11] • Cấu tạo phân tử SH I o COOH CH2 CH - NH3+ COOH" Glutathion là chất chống oxy hóa dạng thiol (trong phân tử có 1 nhóm sulphur - SH), được tạo thành trong cơ thể từ 3 aminoacid: cystein, glutamic acid và glycin, Glutathion... tocopherol và tocotrienol (ký hiệu là Tocol) tác dụng chống oxy hoá theo cơ chế dọn gốc tự do: TocolH + LO 2 ^ Tocol + LOaH Sau đó gốc Tocol có thể tương tác tiếp với một gốctự do nữa để tạo thành một phân tử mới không còn tác dụng oxy hóa: LO + Tocol 2 ► TocolOOL Hoặc gốc Tocol có thể được tái sinh nhờ Vitamin c (ascorbat) theo cơ chế như sau: H+ + ascorbat- + Tocol ^ 12 TocolH + ascorbat - • Tác dụng. .. toàn phân tử, giúp phân tử dễ dàng di chuyển trong lớp lipid kép của màng ty thể, vận chuyển e giữa các phức hợp enzym cồng kềnh khác nhau trong màng ty thể • Cơ chế tác dụng Trong chuỗi hô hấp tế bào, H+ và e được vận chuyển từ NADH (FMNH2) tới CoQlO (oxy hoá) Sau đó, CoQlO (khử) vận chuyển e' đến phức hợp enzym vận chuyển điện tử (hệ thống cytocrom) còn H+ được vận chuyển trực tiếp tới O' để tạo H20... dạng oxy hoá, dạng khử và dạng lưỡng gốc Các cấu trúc này tham gia vào quá trình oxy hoá khử giữa những hydrogenase và cytocrom trong chuỗi hô hấp tế bào và quá trình trung hoà gốc tự do “Chìa khoá ” để CoQlO hoàn thành được chức năng sinh học và có những tác dụng có lợi nổi bật chính là ở cấu trúc benzoquinone Đuôi hydratcarbon của CoQlO gồm 10 nhóm isopren (n=10), cùng với nhân benzoquinone làm tăng... do tăng tỷ lệ oxy hoá Hemoglobin thành Methemoglobin • Tác dụng sinh học Glutathion là chất chống oxy hoá giàu nhất trong mạng lưới các chất chống oxy hoá, được tìm thấy hầu hết ở mọi tế bào và là vũ khí quan trọng trong cuộc chiến chống lại các gốc tự do Khi bước vào tuổi 40, sự sản xuất glutathion của cơ thể chúng ta bắt đầu giảm dần, nó có thể giảm xuống gần 20% khi chúng ta buớc vào tuổi 60 Tại... tại California đã chứng minh rằng: tác dụng của vitamin E ở trong cơ thể giống như ở bên ngoài, bởi vì tác dụng ngăn cản quá trình ôi thiu của dầu mỡ cũng chính là tác dụng bảo vệ chất béo trong cơ thể tránh “quá trình peroxyd hoá chất béo” 13 (Ị Năm 1966, bác sỹ Raymond Shamberger tại bệnh viện Cleveland đã công bố bài báo đầu tiên về việc sử dụng các chất chống oxy hoá như vitamin E để ngăn cản sự