A szabad gyökök olyan atomok, molekulák vagy ionok, amelyek egy vagy több párosítatlan vegyértékelektronnal rendelkeznek. A külső atompályán lévő, egyedülálló elektronok miatt igen nagy reakciókészséggel és rövid élettartammal bírnak.[1] A gyakorlatban a szabad gyökök gyakran olyan oxigén-, nitrogén-, kén- vagy szénközpontú molekulákat, illetve molekularészleteket jelentenek, amelyek elektronszerzés céljából nagyon gyorsan kémiai reakcióba lépnek más vegyületekkel.[2] Ez a folyamat végeredményben ahhoz vezet, hogy a célmolekula struktúrájában és funkciójában változást okoznak.[3] Hatásukat akár az élő sejtek anyagain is kifejthetik, melynek jelentős élettani következményei lehetnek.

Az oxigénatomból egy elektron elvesztésével rendkívül reakcióképes oxigén szabad gyök keletkezik
Polisztirol szabad gyökből képződött egyfalú, szén nanocső
A (kétértékű) trimetilénmetán szabad gyök sematikus képlete
A metán források áramlása a légkörbe, valamint az, hogy a környezetszennyezésből hogyan képződik metán. Metán reakciói Cl• és OH• szabad gyökökkel
Metabolikus peroxinitrit utak
Moses Gomberg (1866-1947), a gyökkémia alapítója
A trifenilmetilgyök olyan stabil gyök, amelyben delokalizált a párosítatlan elektron, valamint sztérikusan zsúfolt, ami megnehezíti más molekulákkal történő reagálását. Ily módon jó példa a stabil szabad gyökökre

A szabad gyökök az élő szervezetben olyan redoxi kaszkádrendszert indíthatnak meg, amely károsítja a fehérjéket, a nukleinsavakat és a lipideket.[4] Károsító hatásukat azzal fejtik ki, hogy az adott szervezet ép sejtjeiből is igyekeznek elvonni a szükséges elektront. Sejtrongáló (DNS-rongáló) tevékenységük miatt sejtméregnek is nevezik a szabad gyököket.[5] Nevezetes példa a hidroxilgyök (HO•) molekulája, amely egy hidrogénnel kevesebbet tartalmaz a vízmolekulához képest, és az oxigénjéhez egy szabad vegyérték kapcsolódik.

A:BA + B szabad gyök

A:BA+: + B- ion

A szabad gyökök szerepének megértése forradalmat jelentett az orvostudományban, és alapjaiban változtatta meg a betegségek kialakulásával és kezelésével kapcsolatos felfogásunkat.[6] A szabad gyökök okozta ártalmak kutatása az orvostudomány gyorsan fejlődő területe.[7] Az élő szervezetben élettani körülmények között is keletkeznek, de bejuthatnak külső környezetből is, élelmiszerekkel (avasodás a legismertebb oxidációs folyamat), belégzéssel vagy a bőrön keresztül. A káros szabad gyökök jelentős részét a szervezetünk képes eliminálni. A védelmi mechanizmusok enzimes és nem enzimes elemek összefüggő rendszeréből állnak, ám ezek sok esetben elégtelenek. Számos tudományos felismerés igazolja a szabad gyökök közvetlen vagy közvetett hatását a szignáltranszdukcióra.[8] A szervezet redox-homeosztázisát bonyolult, érzékeny rendszer biztosítja, amelyben külső és belső tényezők egyaránt szerepet kapnak. Az élő szervezet működésének feltétele a szabad gyök–antioxidáns egyensúly, amely nélkülözhetetlen a sejtproliferáció és az apoptotikus sejtpusztulás szigorú kontrolljához.

Számos krónikus betegség kialakulásában jelentős szerepe van a szabad gyök–antioxidáns egyensúly eltolódásának, így pl.: daganatos betegségekben, immunrendszerrel kapcsolatos elváltozásokban, zsírmájban, epekőbetegségben, gyulladásos bélbetegségekben, vastagbél-rákban.[9] Számos betegség patofiziológiájában feltételezik a szabad gyökök és az általuk okozott oxidatív stressz szerepét,[10] azonban e folyamatoknak pontosabb megismerése, annak eldöntése, hogy az oxidatív stressz oka vagy következménye az egyes betegségeknek, még ma is a kutatás tárgya.[11] Ezekben betegségekben a természetes antioxidáns védekezés csökkenését mutatták ki. A kutatók felvetették, hogy a természetes antioxidáns anyagok pótlásával esetleg az oxidatív károsodás csökkenthető, és ezzel a betegségek progressziója késleltethető.[12]

FelfedezésükSzerkesztés

Faraday 1847-es közleménye is tanúbizonyságot ad létezésükről. Fenton 1894-ben közölte le, hogy bizonyos fémek jelenlétében a H2O2 hidroxil szabad gyökök (OH•) képződését képesek katalizálni. Az első beazonosított szerves szabad gyök a trifenil-metil-gyök volt, amelyt Moses Gomberg 1900-ban fedezett fel (University of Michigan, USA). Történelmileg a gyök kifejezést használták a molekula kötött részeinek kifejezésére, leírására, különösen, ha azok változatlanok maradtak a kémiai reakciókban. Ma ezeket funkciós csoportoknak nevezik (például a metil-alkoholt, ami egy metilgyök és egy hidroxilgyök). A modern gyökkémia értelmezésében, mivel tartósan egymáshoz kötöttek, és nincs párosítatlan, reakcióképes szabad elektronjuk, nem tekinthető szabad gyöknek a metil-alkohol.

További információkSzerkesztés

  • Gupta VK, Sharma SK. Plants as natural antioxidants. Natural Product Radiance 2006; 5(4): 326-334.
  • Prakash A, Rigelhof F, Miller E. Antioxidant activity. http://www.medlabs.com/Downloads/Antiox_acti_.pdf
  • Halliwell B. Free radicals and antioxidants: updating a personal view. Nutr Rev 2012; 70(5): 257-65.
  • ASMUS K. D., BONIFACIC M. (2000): Free radical chemistry. In: Handbook of Oxidants and Antioxidants in Exercise. Sen C.K., Packer L., Hänninen O.P.(eds.), Elsevier

Kapcsolódó szócikkekSzerkesztés

ForrásokSzerkesztés

  1. prof. dr. Dinya Zoltán: A flavonoidok bemutatása, alkalmazási területei. 3. old. jr. G.L. Bt. 2013.
  2. Cadenas, 1989.
  3. gyökök-befolyásolása-a-c-vitamintól-a-viagráig.html Kamikáze molekulák: A szabad gyökök befolyásolása a C-vitamintól a Viagráig SZABÓ CSABA - VII. szemeszter, 2005.09.26.
  4. (Pacifici et al., 1991)
  5. Szabad gyökök és antioxidánsok – a legjobb antioxidáns növények Dr. Juhász Miklós, SZTE Növénybiológiai Tanszék, Szeged 2012. december
  6. Kamikáze molekulák: A szabad gyökök befolyásolása a C-vitamintól a Viagráig ENG SZABÓ CSABA - VII. szemeszter, 2005.09.26.
  7. Rusznyák I., Szent-Györgyi A.: Vitamin P:Flavonols as vitamins. Nature 138. 27 (1936)
  8. (McKenzie 1996, Pavlick 2002, Ramachandiran 2002)
  9. MTA Doktora Pályázat Doktori Értekezés: A redox–homeosztázis változása és az antioxidánsok jelentősége máj- és bélbetegségekben, Dr. Blázovics Anna Budapest, 2005
  10. Fehér J, Vereckei A. szabad gyök reakciók jelentősége az orvostudományban. Medicina, Biogal, Budapest, 1985
  11. Halliwell B. Free radicals, antioxidants and human disease: curiosity, cause, or consequence? Lancet 344, 721-724, 1994
  12. Maxwell S. Prospects for the use of antioxidant therapies. Drugs 49(3), 345-361, 1995