Các chất chống oxy hĩa bậc 1: Vơ hoạt các gốc tự do Khử các gốc tự do:
L* + A LH + A*
LOO* + AH LOOH + A*
LO* + AH LOH + A*
Tạo hợp chất với các gốc tự do:
A* + LOO* LOOA
A* + LO* LOA
Các chất chống oxy hĩa bậc II: ngăn chặn sự tạo ra các gốc tự do (hấp thụ tia cực tím, tạo phức với các kim loại kích hoạt sự tạo gốc tự do như Cu, Fe; vơ hoạt oxy đơn (Theo Singh and Rajini, 2004; Rolland, 2004) [48].
Superoxid dismutase
Superoxid dismutase (SOD) là enzyme chống oxy hĩa cĩ chứa kim loại thuộc loại oxidoreductase, nĩ xúc tác cho phản ứng chuyển hĩa superoxid O2 và H2O2:
2O•2 + 2H+ →SOD H
2O2 + O2
Cơ chế phản ứng SOD: SOD là metalloenzym chống oxy hĩa trong tế bào, xúc tác phản ứng dị ly oxy hĩa khử, phân hủy gốc superoxid. Quá trình trao đổi điện tử thực chất xảy ra tại trung tâm hoạt động ion kim loại xảy (Me) theo cơ chế phản ứng oxy hĩa khử gồm 2 bước:
Me3+ + • 2 O Me2+ + O2 Me2+ + • 2 O + 2H+ Me3+ + H2O2
Đầu tiên Me3+ bị khử bằng cách nhận một điện tử của gốc •
2
O và trở thành
dạng oxy hĩa Me2+, cịn •
2
O chuyển thành O2. Khi đĩ Me2+ tiếp tục tương tác với
một gốc •
2
O và nhường điện tử cho nĩ, với sự cĩ mặt của H+ chúng kết hợp với nhau để tạo thành H2O2. Qúa trình này tiếp tục lặp đi, lặp lại tạo nên một chu trình phản ứng khép kín. Chu trình bán hủy của SOD từ vài phút đến vài giờ, nĩ phụ thuộc vào nhĩm SOD khác nhau. SOD khơng qua được màng tế bào nên chỉ cĩ tác dụng cải thiện khả năng chống oxy hĩa nội bào.
Catalase (CAT)
Catalase là enzym xúc tác phản ứng phân hủy H2O2 và chỉ hoạt động khi H2O2 ở nồng độ cao (lớn hơn 10-8 mmol/L), catalase khơng phân hủy được peroxide hữu cơ và H2O2 ở nồng độ thấp vì chúng chỉ được hoạt hĩa khi H2O2 ở nồng độ cao.
H2O2Catalase→ H2O + ½ O2
Catalase cĩ mặt trong hầu hết các tế bào và các mơ động vật nhưng hoạt tính mạnh nhất là ở gan và thận, ít nhất là ở mơ, catalase cĩ chủ yếu trong các ty thể và peroxisome.
Peroxidase
Peroxidase là một nhĩm enzym xúc tác các phản ứng oxy hĩa khử, thuộc lớp oxidoreductase, xúc tác cho phản ứng sau.
AH2 + H2O2peroxidase→ A + 2H2O
Những gốc •
2
O được sinh ra từ O2 trong chuỗi vận chuyển điện tử sẽ bị SOD
phân hủy, nhưng lại tạo ra nhiểu H2O2. Vì vậy việc loại bỏ H2O2 là rất cần thiết,
đảm bảo hoạt động nội bào diễn ra bình thường. Peroxidase sử dụng H2O2 như là
một chất nhận điện tử xúc tác cho nhiều phản ứng oxy hĩa khử khác nhau, khi đĩ H2O2 bị khử thành H2O.
Hầu hết các peroxidase cĩ dùng cơ chế xúc tác phản ứng phân giải H2O2 và
được thực hiện theo các bước sau: - Tạo thành phức I hoạt động:
Enzym + H2O2 Complex I
- Chuyển hĩa phức hợp I thành phức hợp II hoạt động: Complex I + AH2 Complex II + •AH - Tái tạo enzym bằng quá trình khử phức hợp II:
Complex II + AH2 Enzym + •AH + 2 H2O
- Tạo thành sản phẩm:
Peroxidase cĩ coenzym là nhĩm heme b. Heme b là phức hợp tạo bởi phân tử protoporphyrin IX và một ion Fe2+ hoặc Fe3+ ở trung tâm. Một số peroxidae cịn mang gốc amino acid chứa vịng thơm nằm song song với mặt phẳng imidazol và chúng tương tác với nhau bằng lực Vander Waals.
Glutathione peroxidae (GPx)
GPx là eym xúc tác cho phản ứng loại bỏ các peroxid, hoạt động ở các mơ và hồng cầu khi nồng độ H2O2 thấp.
GPx
ROOH + 2GSH GSSG + ROH + H2O
Enzym này chủ yếu tồn tại bên trong ty thể và bào tương của tế bào, ở dịch ngoại bào rất thấp.
GPx cĩ hai loại: khơng phụ thuộc selen chiếm 20% xúc tác sự khử các hydroperoxid hữu cơ khi cĩ mặt glutathion nhưng khơng cĩ tác dụng trên H2O2; GPx phụ thuộc selen chiếm 80% xúc tác loại bỏ H2O2.
Glutathione cĩ bản chất là một tripeptide (L- γ-glutamyl cysteince), chính nhờ sự liên kết γ-peptide giữa glutamic acid và cysteine đĩ mà glutathione được bảo vệ, tránh khởi sự phân hủy bởi amino peptidase. Glutathione tồn tại ở 2 dạng; dạng khử (thiol GSH) và oxy hĩa (disulfide GS-SG). Cơ chế phản ứng của glutathione tham gia vào quá trình phân giải hợp chất peroxide như sau:
Hệ thống glutathion peroxidase gồm: glutathion peroxidase, glutathion reductase, glucose-6-phosphat dehidrogenase. Hoạt độ của GPx và catalase phụ
thuộc vào nồng độ H2O2, khi nồng độ H2O2 cao ức chế GPx và hoạt hĩa catalase
hoạt động và ngược lại khi nồng độ H2O2 thấp chỉ cĩ GPx hoạt động và catalase
1.5.2.2. Một số chất chống oxy hĩa Vitamin C