Способы образования свободных радикалов

Свободные радикалы и антиоксиданты

Статья подготовлена специалистом исключительно в ознакомительных целях. Мы настоятельно призываем вас не заниматься самолечением. При появлении первых симптомов — обращайтесь к врачу.

Свободные радикалы – это активные молекулы, имеющие возможность для присоединения еще одного электрона. Молекула имеет один непарный электрон, и с легкостью вступает в химические реакции, обеспечивающие ей заполнение этой пустоты. Обеспечив это присоединение, она становится неопасной. Однако, химические реакции, вызванные свободными радикалами, не проходят бесследно для организма.

Действие свободных радикалов

В норме небольшое количество свободных радикалов присутствует в человеческом организме. Здоровый иммунитет отлично контролирует их деятельность и сам способствует их появлению.

Функции контролируемых свободных радикалов:

Разрушение вирусов и бактерий;

Активизация необходимых ферментов;

Производство важнейших гормонов;

Производство энергии и нужных человеку субстанций.

Примером контролируемых свободных радикалов является коллоидное серебро

Если количество свободных радикалов увеличивается, они стимулируют еще большее производство этих молекул. Ущерб для организма увеличивается, так как изменяется структура белков, способ кодирования генетической информации и передачи ее от клетки к клетке. Патологически измененные белки распознаются иммунной системой человека, как чужеродный материал, она пытается их уничтожить. Такая нагрузка иногда ей не под силу — иммунитет падает, и развиваются тяжелейшие патологии: рак, лейкемия, сердечная, почечная и печеночная недостаточность.

Клетки лишаются своей защиты, так как свободные радикалы разрушают целостность клеточной мембраны. В организме накапливается излишняя жидкость, повышается уровень кальция. Эти изменения приводят к появлению заболеваний, бесплодию, нарушению биохимических реакций в толще кожи и преждевременному старению.

Образование свободных радикалов

Причины появления свободных радикалов:

Ультрафиолетовое излучение – УФ-лучи лишают молекулы электронов, разрушают мембраны клеток и их составляющие.

Побочные эффекты, передозировка лекарственных средств – молекулы химических соединений препаратов вступают в реакции и ферментативные превращения, превращаются в свободные радикалы.

Курение – никотин и образующиеся при этом смолы запускают реакции окисления.

Нарушенное экологическое равновесие – химически соединения из продуктов, выхлопных газов, бытовой химии попадают в организм человека и запускают реакции окисления.

Негативное действие стресса – гормоны стресса (адреналин, кортизол) нарушают дыхание и питание клетки, делая ее мишенью для свободных радикалов.

Самые ощутимые последствия окислительных реакций, запущенных свободными радикалами, — физиологическое разрушение тканей и органов, раннее старение.

За 15 минут, пока мы заправляем машину топливом, от испарений бензина в нашем организме появляется столько свободных радикалов, сколько наши дедушки и бабушки не получали за всю жизнь.

Старение организма и свободные радикалы

Нестабильные молекулы, которым не хватает одного или даже нескольких электронов, рано или поздно отнимают его у полноценных клеток. Атака радикалов запускает реакцию окисления, когда обычные молекулы отдают электрон нестабильным молекулам. Поскольку из обычных молекул состоят все органы и ткани человеческого организма, после окислительных реакций они уже не могут оставаться прежними и начинают разрушаться.

После забора электрона, свободный радикал становится устойчивым соединением. В это самое время атакованная им молекула сама становится свободным радикалом. Окислительные реакции возобновляются с новой силой уже с другими участниками. Количество пораженных клеток растет, в химические реакции вступают даже инертные молекулы.

Для примера стоит обратить внимание на молекулы коллагена. Инертные в обычной ситуации, после окисления их активность растет, они связываются друг с другом. Результат этого процесса – потеря эластичности кожи, образование морщин, старение дермы. Аналогичный процесс происходит во всех тканях человеческого тела. Этот процесс сравним с коррозией металла. Свободные радикалы заставляют организм «ржаветь».

Цепной механизм старения запускается при поражении радикалами митохондрии клетки (клеточной органеллы). Роль этих неполноценных молекул в процессе старения стала явной после многочисленных исследований последних десятилетий.

Возможные последствия свободных радикалов:

Появления морщин и пигментных пятен;

Воспалительные изменения в суставах;

Заболевания сердца и сосудов;

Ослабление мышц, поддерживающих скелет;

Потеря эластичности кожи;

Снижение зрения и слуха;

Возрастные психические процессы;

Чем успешнее человек борется со свободными радикалами, тем позже начинается у него возраст начала возрастных изменений. Старение на молекулярном уровне приводит к изменениям метаболизма организма. После повреждений клеток свободными радикалами в них накапливаются повреждения ДНК, мутации. Модифицированные белки приводят к склеиванию молекул друг с другом, и не могут в полной мере выполнять свои функции. С возрастом количество перекрестных связей увеличивается.

Разрушение структуры клеток, деструкция их мембран приводит к тому, что все процессы в них замедляются или идут неправильно. Продукты обмена не выводятся из клетки, и она засоряется. Повреждающие воздействия из-за свободных радикалов увеличиваются, организм не может противостоять старению.

Защита организма от свободных радикалов

Для противодействия свободным радикалам есть надежный способ – это поступление в организм антиоксидантов. Эти соединения отдают неполноценным молекулам свои электроны, не теряя при этом своей стабильности и активности. Прекращается негативный процесс разрушения молекул, не происходит разрушения клеток, не возникают реакции окисления. Антиоксиданты тоже становятся свободными радикалами, но они не имеют почти никакой силы, и не разрушают клетки.

В организм человека антиоксиданты поступают с растительной пищей, витаминами, минералами, аминокислотами, микроэлементами. Часть антиоксидантов образуются в организме человека (ферменты, гормон мелатонин).

Наиболее доступные антиоксиданты:

Витамин A, E, C и бетта-каротин (любые овощи и фрукты)

Цинк (рекордсменом по содержанию цинка являются тыквенные семечки)

Флавоноиды (рекордсменами по содержанию флавоноидов являются ягоды, особенно темного цвета)

Глутатион (данный антиоксидант вырабатывается самим организмом)

Чтобы противостоять свободным радикалам, нужно применять несложные меры: включать в свой рацион большое количество овощей и фруктов, отказаться от курения, избегать ультрафиолетового излучения, принимать витаминные и минеральные комплексы.

Один из лучших способов защититься от свободных радикалов – это пить ежедневно свежевыжатые соки из овощей.

Образование: С 2010 по 2016 гг. практикующий врач терапевтического стационара центральной медико-санитарной части №21, город электросталь. С 2016 года работает в диагностическом центре №3.
Наши авторы

Антиоксиданты могут лечить сердечные и раковые заболевания. Способны оздоровить ваш организм, выводя токсины. Есть будет у вас на столе будет пища богатая бета каротином, то вероятность возникновения рака – низкая.

Активность электронов, участвующих в окислительно-восстановительных реакциях в жидкой среде, называют окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП) среды. ОВП организма человека, измеренная на платиновом электроде, во время эксперимента составляла от -100 mV (милливольт) до -200 mV. Это показатель восстановленного состояния жидкой среды.

Ликопин — это пигмент, который расщепляет жиры. Он содержится в помидорах. Ликопин нормализует обмен холестерина, улучшает пищеварение, профилактика от развития атеросклероза, помогает избавится от лишнего веса.

На сегодняшний день с лечебной целью используются только листья растения. Их собирают осенью во время вегетационного периода. В листьях также как и в семенах и древесине найдены эфиры линалоола и производные фенилпропана. В составе имеются особые.

Источник

Свободные радикалы

Способы получения свободных радикалов

Свободные радикалы образуются из молекул в результате гомолитического разрыва связей.

1. Термическое расщепление. При высоких температурах в газовой фазе любая органическая молекула дает свободные радикалы. При энергии связи 20-40 ккал/моль расщепление можно вызвать и в жидкой фазе. Связи с такой энергией имеют, например, азосоединения и ацилпероксиды.

2. Фотохимическое расщепление. Энергия света с длиной волны от 600 до 300 нм составляет от 48 до 96 ккал/моль, что соответствует энергии ковалентной связи, то есть при действии света на некоторые вещества генерируются радикалы.

3. Свободные радикалы могут получаться из других свободных радикалов либо при реакции между радикалом и молекулой, либо расщеплением радикала:

Кроме того, радикалы могут быть получены в ходе реакций окисления и восстановления.

Реакции свободных радикалов

При реакциях могут образовываться либо устойчивые продукты (реакции обрыва цепи), либо другие радикалы (реакции роста цепи).

Реакции обрыва цепи:

Реакции роста цепи:

1. Отрыв радикалом атома или группы атомов от нейтральной молекулы

2.Присоединение радикала к кратной связи.

Образующийся при этом радикал вновь может присоединяться к алкену. Многократное повторение этой реакции — механизм радикальной полимеризации алкенов.

3. Разложение радикалов.

4. Перегруппировка радикалов.

Как правило, перегруппировка направлена на образование более устойчивого радикала.

Устойчивость свободных радикалов

Как и в случае карбокатионов, порядок устойчивости свободных радикалов соответствует ряду:

Данный ряд объясняется гиперконъюгацией

Свободные радикалы, структура которых допускает возможность резонанса, более устойчивы.

Резонансом объясняется устойчивость аллильного и бензильного радикалов.

Наиболее важным фактором, влияющим на устойчивость радикалов, являются стерические затруднения радикального центра. Например, были синтезированы и изучены соединения А и В. Структура А плоская, допускает стабилизацию резонансом. Структура В не плоская, и она не стабилизирована резонансом. Тем не менее, В намного устойчивее, чем А, что можно объяснить только стерическим эффектом.

Из этого примера видно, что стерические затруднения имеют более важное значение для стабилизации радикалов, чем стабилизация резонансом.

Карбены

Способы получения карбенов

1. -Элиминирование. Отщепление двух атомов или групп от одного атома углерода. Обычно сначала отщепляется группа без электронной пары, чаще всего протон или катион металла, а затем группа с электронной парой.

Типичный пример – образование дихлоркарбена – реализуется при действии на хлороформ оснований

2. Распад некоторых типов двойных связей.

На таких реакциях основаны важнейшие методы получения метилена фотолизом кетена или диазометана.

Из-за высокой реакционной способности карбенов часто бывает трудно доказать, что они действительно существуют. В этих случаях используют нейтральный термин – карбеноид. Карбеноидами часто называют галогензамещенные металлоорганические соединения.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Источник

47. Механизмы образования свободных радикалов. Антиоксидантные системы в клетках

Свободные радикалы в химии — частицы (как правило, неустойчивые), содержащие один или несколько неспаренных электронов на внешней электронной оболочке. По другому определению свободный радикал — вид молекулы или атома, способный к независимому существованию (то есть обладающий относительной стабильностью) и имеющий один или два неспаренных электрона. Неспаренный электрон занимает атомную или молекулярную орбиталь в одиночку. Как правило, радикалы обладают парамагнитными свойствами, так как наличие неспаренных электронов вызывает взаимодействие с магнитным полем. Кроме этого наличие неспаренного электрона способно значительно усилить реакционную способность, хотя это свойство радикалов широко варьируется.

Радикал может образоваться в результате потери одного электрона нерадикальной молекулой:

или при получении одного электрона нерадикальной молекулой:

Большинство радикалов образуются в ходе химических реакций при гомолитической диссоциации связей. Они сразу же претерпевают дальнейшие превращения в более устойчивые частицы:

Зарождение радикальной цепи можно инициировать действием на вещество жестких условий (высокие температуры, электромагнитное излучение, радиация). Многие перекисные соединения — также хорошие радикалообразующие частицы.

Антиоксиданты (антиокислители, консерванты) — ингибиторы окисления, природные или синтетические вещества, способные замедлять окисление (рассматриваются преимущественно в контексте окисления органических соединений).

Основной внутренний источник опасности для клеточного гомеостаза анаэробных огранизмов — это интермидиаты, участвующие в передаче кислорода, и продукты, образованные в результате метаболизма кислорода. Анаэробные организмы в процессе эволюции выработали хорошо отрегулированные механизмы для нейтрализации окислительных эффектов кислорода и его активных метаболитов. Эти самоподдерживающиеся защитные компоненты называют «антиокислительными системами защиты» .

Механизмы действия

Окисление углеводородов, спиртов, кислот, жиров и других веществ свободным кислородом представляет собой цепной процесс. Цепные реакции превращений осуществляются с участием активных свободных радикалов — перекисных (RO₂ * ), алкоксильных (RO * ), алкильных (R * ), а также активных форм кислорода (супероксид анион, синглетный кислород). Для цепных разветвлённых реакций окисления характерно увеличение скорости в ходе превращения (автокатализ). Это связано с образованием свободных радикалов при распаде промежуточных продуктов — гидроперекисей и др.

Механизм действия наиболее распространённых антиоксидантов (ароматические амины, фенолы, нафтолы и др.) состоит в обрыве реакционных цепей: молекулы антиоксиданта взаимодействуют с активными радикалами с образованием малоактивных радикалов. Окисление замедляется также в присутствии веществ, разрушающих гидроперекиси (диалкилсульфиды и др.). В этом случае падает скорость образования свободных радикалов. Даже в небольшом количестве (0,01—0,001 %) антиоксиданты уменьшают скорость окисления, поэтому в течение некоторого периода времени (период торможения, индукции) продукты окисления не обнаруживаются. В практике торможения окислительных процессов большое значение имеет явление синергизма — взаимного усиления эффективности антиоксидантов в смеси, либо в присутствии других веществ.

Источник