W skrócie: Wolny rodniktocząsteczki, które mają za mało elektronów
Nawet w szkole podstawowej/gimnazjum uczą, że atomy trzymają się za ręce tworząc cząstki.
Wolne rodniki są zaś niestabilnymi cząsteczkami, zawierającymi nieparzystą liczbę elektronów (łatwiej jest gdy dwie osoby trzymają się razem, niż tylko jedna z nic). W takiej sytuacji cząstki dążą do przywrócenia stanu prawidłowego – by trzymały się na wzajem – czyli do parzystej liczby elektronów.
Ale skąd wziąć elektron?
Cząstka jest zdesperowana, więc kradnie elektron innej cząstce (inicjacja).
Właśnie została okradziona cząstka, oczywiście się wkurzyła i i jest zdesperowana (stała się reaktywna).
W końcu ma za mało elektronów (staje się wolnym rodnikiem) i zaraz ukradnie elektron innej cząstce – tak zaczyna się reakcja łańcuchowa (propagacja).
Kradzież wyrządza szkody. Gdy wolny rodnik 'pożycza’ elektron od otaczającej go tkanki – w efekcie doprowadza do jej uszkodzenia. Zwłaszcza, że np. elementy błony komórkowych są podatne na utlenianie (wynika to z ich struktury chemicznej).
Zatem mamy do czynienia z utlenianiem (procesy oksydacyjne)
Można by powiedzieć, że zaczynasz rdzewieć.
Rdza
Rdza – niejednolita warstwa produktów utleniania żelaza i jego stopów (np. stali) w wodzie, wilgotnej atmosferze lub gruncie, zawierająca głównie tlenki i wodorotlenki żelaza[1]. Taki proces niszczenia powierzchni metali jest zwany korozją. Potocznie termin „rdza” bywa też stosowany do określenia innych warstw produktów utleniania metali, w tym utleniania żelaza w gazach suchych lub utleniania stopów metali nieżelaznych (np. zgorzelina, śniedź, warstwy pasywujące). Przy wystarczającej ilości czasu, tlenu i wody, każda masa żelaza ostatecznie przekształca się w całości w rdzę i rozpada się[2].
W słonej wodzie, metale mają tendencję do szybszego rdzewienia.
Definicja rdzy dotyczy metali. Dlatego już lepszym terminem było by jełczenie, ponieważ powierzchnie błon komórkowych i organelli komórkowych są złożone m.in. z tłuszczów.
Jełczenie – procesy zachodzące spontanicznie w tłuszczach podczas ich długiego przechowywania[1]. Jełczenie jest wynikiem utleniania kwasów tłuszczowych lub hydrolizy zawartych w tłuszczach wiązań estrowych.
Utlenianie tłuszczu zachodzi poprzez autooksydację. Jest to rodnikowa reakcja łańcuchowa, w której czynnikiem generującym wolne rodniki są cząsteczki tlenu.
…
Aby zapobiegać jełczeniu tłuszczów, należy przechowywać je w chłodnych i suchych warunkach, bez dostępu światła słonecznego. Na skalę przemysłową zapobiega się temu procesowi poprzez zastosowanie antyoksydantów i kwasów.
źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Je%C5%82czenie
Dla lepszego zrozumienia dalszej części – czym są lipidy.
Lipidy (gr. λίπος, tłuszcz) – szeroka grupa występujących w naturze związków chemicznych. Zalicza się do nich tłuszcze, woski, sterole (w tym cholesterol[1]), rozpuszczalne w tłuszczach witaminy (A, D, E, K), monoacyloglicerole, diacyloglicerole, fosfolipidy i wiele innych substancji
źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Lipidy
Z chemicznego punktu widzenia mamy nienasycony lipid (ang. unsaturated lipid), gdzie pod wpływem wolnego rodnika •OH (inicjacja reakcji łańcuchowej), powstaje rodnikowy lipid i woda (wodór z nienasyconego lipidu połączył się z wolnym rodnikiem).
Do takiej cząstki z chęcią przyłączy się tlen (utlenianie – oksydacja) w ten sposób otrzymujemy rodnikowy nadtlenek lipidu (ang. lipid peroxide). Jednak ciągle brakuje elektronu (to ta czarna kropka przy cząstkach na wykresie). Można 'pożyczyć’ wodór z nienasyconego lipidu. Wtedy dostaniemy nadtlenek lipidu i nasz nienasycony lipid stanie się rodnikiem! Bahhhh reakcja łańcuchowa.
The free radical pathway for the first phase of the oxidative rancidification of fats.
źródło: https://en.wikipedia.org/wiki/Rancidification
Bomba atomowa swoją siłę ma właśnie dzięki reakcji łańcuchowej (co prawda nie rodnikowej), ale to reakcja, która sama się nie zatrzymuje.
Czy wolne rodniki na pewno są złe?
Tak samo, jak w przypadku bakterii – prawdopodobnie jeśli coś słyszysz, to w większości przypadków coś negatywnego.
Faktycznie, wolne rodniki dostają się nie tylko z zewnątrz, a przede wszystkim są produkowane przez nasz organizm.
Dokładniej powstają w czasie oddychania komórkowego (w mitochondriach).
Reaktywne formy tlenu ROS (ang. reactive oxygen species), pełnią bardzo ważną rolę w regulacji fizjologii komórek, pełnią m.in rolę mediatorów w procesach wzrostu, dojrzewania i apoptozy (zaprogramowanej śmierci – tak komórki też mają termin ważności) komórek. Odpowiadają również za istnienie stanu zapalnego i regulują poziom energii w komórkach.
Jak już wiesz wolne rodniki niszczą, są jak kule wystrzelone z pistoletu.
Skoro tak jest, to można je wykorzystać również do samoobrony.
Wyobraź sobie, że komórki twojego układu odpornościowego strzelają do złych bakterii – genialne.
Tak właśnie jest.
Wybuch tlenowy (respiratory burst) jest to nagłe uwolnienie reaktywnych form tlenu (anion ponadtlenkowy i nadtlenek wodoru) przez komórkę. Zwykle odnosi się do uwolnienia tych substancji przez komórki układu odpornościowego (neutrofile, monocyty), w momencie kontaktu z różnego rodzaju patogenami…
… Fagocytoza mikroorganizmu przez makrofagi czy neutrofile zwykle kończy się jego śmiercią wewnątrz fagocytu…
To znaczy jeśli twój organizm nie potrafi tworzyć reaktywnych form tlenu, to też nie dobrze!
Pacjenci z przewlekłą chorobą ziarniniakową (chronic granulomatous disease CGD) posiadają genetycznie uwarunkowany brak oksydazy NADPH, co oznacza, że ich komórki układu odpornościowego są niezdolne do produkowania reaktywnych form tlenu charakterystycznych dla wybuchu tlenowego. Są przez to ograniczone możliwości zabijania zfagocytowanych bakterii oraz poradzenia sobie z infekcją.
…
udzie posiadający ten defekt genetyczny są niezwykle wrażliwi na wszelkie zakażenia bakteryjne oraz grzybicze, szczególnie w okresie niemowlęcym.
Można by pomyśleć, że organizm strzelając wolnymi rodnikami w intruzów jednocześnie popełnia samobójstwo, ponieważ rozpoczyna reakcję łańcuchową.
Przeciwutleniacza (antyoksydanty)
Na szczęście, taką reakcję łańcuchową można zatrzymać.
Do tego potrzebne są antyoksydanty (antyutleniacze/ przeciwutleniacze).
Gdy wolny rodnik zabierze elektron przeciwutleniaczowi, to ten nie ma do nikogo pretensji.
Nie stają się wolnymi rodnikami, więc rodnikowa reakcja łańcuchowa po prostu się zatrzymuje.
Jak jeszcze może dojść do wybicia/kradzieży elektronu?
Z pewnością słyszałeś kiedyś o promieniowaniu jonizującym.
Promieniowanie jonizujące – według definicji, to:
wszystkie rodzaje promieniowania, które wywołują jonizację ośrodka materialnego, tj. oderwanie przynajmniej jednego elektronu od atomu lub cząsteczki albo wybicie go ze struktury krystalicznej.
Załóżmy, że mamy tlen (O2), po wybiciu elektronu możemy uzyskać anionorodnik ponadtlenkowy O2•−.
Czyli w ten sposób może rozpocząć się reakcja wolnorodnikowa. Oczywiście ten proces może być znacznie bardziej destrukcyjne.
Z wybijaniem/kradzieżą elektronów jest trochę jak w grze Jenga.
Jeden klocek można ruszyć bez większych konsekwencji, inny już nie.
Co się stanie, gdy cząsteczka trafi do łańcucha DNA (matrycy według, której komórka produkuje białka). I trochę tam pozmienia.
DNA w jądrze komórkowym może być jeszcze naprawione, ale krótkie DNA w mitochondriach – już nie (nie ma systemu naprawczego).
Potencjał redox (ORP – Oxidation Reduction Potential)
Potencjał redoks (oksydacyjno-redukcyjny, utleniania–redukcji) – miara właściwości utleniających utleniacza lub właściwości redukujących reduktora w reakcjach redoks, czyli zdolności do oddawania lub przyjmowania elektronów przez jony lub cząsteczki. Ilościową miarą tej zdolności jest wartość potencjału (E, Eh [V]) odniesiona do potencjału standardowej elektrody wodorowej (SEW) lub stopień specjalnej skali redoks rH (wartości bezwymiarowe związane z Eh), opracowanej przez Clarka[1][2][3].
źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Potencja%C5%82_redoks
Redoks najczęściej podaje się w woltach V.
Tak się składa, że nawet zwykła woda może być utleniaczem lub reduktorem.
Potencjał redox ORP, można zmierzyć w domowym zaciszu (podobnie jak np. PH), jednak mierniki ORP są nieporównywalnie droższe niż np. PH.
Przykładowy miernik ORP.
Woda (czy z kranu czy butelki) z moich obserwacji zazwyczaj ma ORP: +190 eV (czyli jest utleniaczem).
Oczywiście można sprawić by woda była reduktorem w reakcjach redox – ujemne ORP – by była przeciwutleniaczem.
Zobacz przy okazji:
Czym są Probiotyki, Prebiotyki, Synbiotyki? Zrozumiesz czym jest flora bakteryjna. Czy bakterie są złe czy dobre? Poznasz źródła bakterii probiotycznych (naturalne i z apteki) oraz szokujące informacje na temat suplementów. Czym jest szczep? wybrać? Zrozumiesz, że sam probiotyk nie wystarczy (potrzebne jest odpowiednie środowisko).
