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sekundäre inhaltsstoffe (Subject) / Oxidativer Stress (Lesson)
Oxidativer Stress
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- ROS - Wie entsteht Oxidativer Stress? Nenne wichtige ROS (3) Entstehung durch Reduktion des Sauerstoffs (Reaktive oxygen species) Besitzen mindestens ein ungepaartes Elektron instabil → sehr reaktiv ROS sind normale zelluläre Nebenprodukte der Zellatmung-Superoxid (02°)-Wasserstoffperoxif (H2O2)-Hydroxylradikal (°OH)
- Definition: Freie Radikale Atome oder Molekülfragmente mit mindestens einem hochreaktiven, ungepaarten Elektron im äußersten Orbital Sie entziehen Lipiden, Proteinen und Nukleinsäuren ein Elektron für stabilen Zustand→Schädigung der biologischen Struktur⇒chronische Erkrankungen: Diabetes, KVKKrebs, Alterungsprozess
- Vorkommen von reaktiven Sauerstoffspezies und Folge hoher Konzentration Vorkommen:Chloroplasten, Mitochondrien, Membranen Folge hoher Konzentrationen Auslösen von Kettenreaktionen Zerstörung pflanzeneigener Verbindungen Abbau von Zellmembranen Zusammenbruch verschiedener Zellkompartimente Zelltod
- Radikalkettenreaktion Initiation RH → R° + H° Propagation R° + O2 → ROO°ROO° + RH → R°+ ROOH Termination (führt zu nicht-radikalen Produkten) R° + R° → R-RR° + ROO° → ROORROO° + ROO° →ROO-OOR
- TAC und ROS Ungleichgewicht zwischen TAC (total antioxidativ capacity) und ROS führt zu oxidativem Stress TAC: Enzymatisch (SOD, KAT) & nicht enzymatisch (Vit. C, Vit. E, Urat) Abbruchreaktion verhindern oxidativen Stress ROS (O2°, OH°) verursachen oxidativen Stress
- Mechanismen der antioxidativen Schutzwirkung Abfangen von freien Radikalen (Bildung neuer weniger reaktiver Radikale) Reaktionen von Radikalen miteinander (Stabile Endprodukte) Oxidation oder Reduktion von Radikalen (Elektronentransfer) → Stabile Endprodukte Komplexierung zu Metallionen, um radikalische Zersetzung von Hydroperoxiden zu verhindern Enzymatische Reduktion von Hydroperoxiden direkt zu Alkoholen Induktion und Erhöhung der Aktivität detoxifizierender Enzyme
- Kompartimente in denen H2O2 entsteht &Toxizität der Sauerstoffspezies und Signalgebung Kompartimente in denen H2O2 entsteht Chloroplast Peroxisome Mitochondrium Nucleus Toxizität der Sauerstoffspezies und Signalgebung ⇒ SchädenO2 → H2O2 ⇒ Detoxifizierung/ Inaktivierung ⇒ Signalgebung
- Vom Signal zur Antwort Signal ⇓ ← Entwicklungsalter ⇓ ← vorherige Umwelteinflüsse ⇓ ⇓ ⇓ ⇓Physiologische Biochemische Morphologische Entwicklungs- Antwort Antwort Antwort veränderungen
- Was sind Auslöser für oxidativen Stress? Stressfaktoren: LUFTSCHADSTOFFE Oxidantien, wie Stickstoffdioxid NO2; oxidieren ungesättigte organische Verbindungen (z.B. Fettsäuren) Reduktionsmittel, wie Schwefeldioxid SO2; dieses wird nach Elektronentransferreaktionen zum Radikal → führt zu Kettenreaktionen mit Peroxiden und resultiert in Hydroperoxid-Degradierung und Pigmentbleichung Säuren, wie Schwefelsäure, schweflige Säure, Salzsäure Staub, der Säuren, Basen und Metalle enthält OZON ULTRAVIOLETTE STRAHLUNG
- Ozon (Trisauerstoff O3) Stress-Auslöser Schützende Hülle um Erde (absorbiert kurzwelliges Licht → Schutz vor extremer UV-Strahlung) In Troposphäre: Luftschafstoff Enstehung in photochemischer ReaktionNO2 → NO + O O + O2 → O3 (stark oxidativ wirksames Gas) O3 dringt in Pflanzen durch Stromata pber Diffusion in die Zellen ein und löst sich in Zellflüssigkeit-Spaltung von Lipidverbindungen-Reaktion mit Thiolen-Bildung freier SauerstoffradikaleO2 + H2O + OH- → O2° + OH° + H2O2
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- Ultraviolette Strahlung Stress-Auslöser Kurzwellige, energiereiche Strahlung photodynamische Reakionen durch Anregung photosensitiver Moleküle (enthalten meist einen Porphyrinring; z.B. Chlorophyll). Dabei absorbiert der Photosensitizer die Energie eines Photons aus dem UV-Licht → Molekülanregung.
- Zwei Reaktionstypen (Stress-Auslöser) »Reaktionstyp I: direkte Interaktion des Sensitizers mit einem anderen Molekül (Substrat) und dessen Schädigung durch Wasserstoff- oder Elektronentransfer → Entstehung von Radikalen »Reaktionstyp II: Photosensitizer überträgt absorbierte Energie auf molekularen Sauerstoff → Entstehung des sehr reaktiven Singulett-Sauerstoffes (1O2)
- Einfluss auf Stressantwort Vorherige Umwelteinflüsse/Erfahrungen beeinflussen Stressantwort antioxidatives Abwehrsystem:-Antiox. Komponenten-Phenolische Verbindungen (Tocopherole, Ascorbinsäure, Enzyme, Peroxidasen)