На организм человека оказывает пагубное влияние множество факторов. Наиболее опасными являются свободные радикалы.
Свободные радикалы
Определение свободных радикалов
Атомы в молекулах соединены химическими связями. Каждая связь представляет собой пару электронов. Если по какой-то причине такая связь рвется, у каждого атома остается одиночный электрон. Получившаяся частица – молекула, один из атомов которой имеет неспаренный электрон — и называется свободным радикалом.
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.
Как образуются свободные радикалы
Радикал может образоваться в результате потери одного электрона нерадикальной молекулой:
X → e− + X+
или при получении одного электрона нерадикальной молекулой:
Y + e− → Y−
Зарождение радикальной цепи можно инициировать действием на вещество жестких условий (высокие температуры, электромагнитное излучение, радиация). Многие перекисные соединения — также хорошие радикалообразующие частицы.
Косвенное действие ионизирующего излучения связано с образованием свободных радикалов.
Реактивные формы кислорода (РФК) или активные формы кислорода (АФК) (англ. Reactiveoxygenspecies, ROS) — включают ионы кислорода, свободные радикалы и перекиси как неорганического, так и органического происхождения. Это, как правило, небольшие молекулы с исключительной реактивностью благодаря наличию неспаренного электрона на внешнем электронном уровне.
Реактивные формы кислорода в живой клетке
РФК постоянно образуются в живой клетке как продукты нормального метаболизма кислорода. Активные формы кислорода образуются также под действием ионизирующего излучения. Некоторые РФК могут играть роль медиаторов важных внутриклеточных сигнальных путей. Однако повышенная продукция РФК приводит к оксидативному стрессу. Нормальные функции РФК включают индукцию иммунной системы и мобилизацию систем ионного транспорта. Например, клетки крови на месте повреждения начинают продуцировать РФК, что рекрутирует тромбоциты, необходимые для начала процесса заживления раны. РФК также запускают программируемую клеточную смерть (апоптоз).
Свободные радикалы в организме человека
Процессы с участием свободных радикалов идут и в организме человека. Свободные радикалы возникают как в ходе биохимических реакций, так и попадают в него извне – например, содержатся в табачном дыме и выхлопных газах. Образующийся во время грозы озон тоже легко образует радикалы при взаимодействии с любыми веществами.
В организме радикалы выполняют многие важные функции
- служат для передачи информации внутри клеток,
- иммунная система использует их для борьбы с болезнетворными микроорганизмами,
- участвуют они и в свертывании крови.
Однако, если баланс свободнорадикальных реакций в организме нарушен, радикалы начинают повреждать клетки. Возникает так называемый оксидативный стресс. Пока вызванные свободными радикалами разрушения небольшие, клетки способны вернуться в исходное состояние. Но при более сильном стрессе наступает клеточная смерть. Считается, что оксидативный стресс принимает более или менее активное участие в возникновении многих заболеваний – атеросклероза, болезни Альцгеймера, диабета, катаракты и даже рака. Всего в списке уже около 50 заболеваний.
Влияют свободные радикалы и на продолжительность жизни. В конце 1950-х годов появилась теория, утверждавшая, что свободные радикалы повреждают ДНК клеток, а накопление этих повреждений и приводит к старению. Сейчас свободнорадикальная теория старения по прежнему в силе: считается установленным, что определенный вклад в старение вносят свободные радикалы.
Антиоксиданты против свободных радикалов
Около 95 % от всего потребляемого клеткой кислорода восстанавливается в митохондриях до воды в процессе окислительного фосфорилирования. Остальные 5 % кислорода в результате различных реакций (как правило, ферментативных) превращаются в РФК.
Свободные радикалы очень активны и стремятся вернуть потерянный электрон любой ценой. Чаще всего они разрывают связь в какой-нибудь другой молекуле, присоединив себе один электрон из пары. Так образуется новый свободный радикал, который тоже стремится вернуть себе электрон. Череда превращений называется цепной реакцией.
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.
Антиоксиданты в продуктах питания
И все же антиоксиданты полезны – они помогают бороться если не со старением, то с оксидативным стрессом и его последствиями в виде заболеваний. Антиоксиданты иногда представляют собой натуральные витамины, содержащиеся в растительной пище. К примеру, витамин С, витамин А и витамин Е, биофлавоноиды. Много антиоксидантов в зеленом чае, несколько меньше – в черном. Очень многие фрукты, овощи и ягоды – источники этих ценных веществ. Потребность в суточной норме антиоксидантов удовлетворяется совсем небольшой порцией фруктов или овощей. К примеру, достаточно одной большой айвы, грозди черного винограда или 100 граммов черники.
Больше всего антиоксидантов содержится в свежих яблоках и помидорах, брокколи и шпинате, тыкве и моркови – и другой растительной пище. Однако овощи часто подвергаются термообработке, которая их разрушает.
Отрицательные ионы против свободных радикалов
Польза душа
Еще в XIX Ленар доказал, что более крупные капли в брызгах воды заряжены положительно, а капли поменьше – отрицательно. Когда мы принимаем душ, крупные капли воды стекают, а мелкие капли, имеющие отрицательный заряд, долго остаются в воздухе. Напряженность электростатического поля при этом достигает 800 В/м . Поэтому, душ для человека не только гигиеническая процедура, но и положительное воздействие отрицательными ионами. Аналогичное явление обнаруживается вблизи естественных водопадов.
Проветривание
Частое проветривание поставляет в помещение не только кислород, но отрицательные ионы.
Ионизатор
Для нейтрализации свободных радикалов можно использовать не только лекарственные препараты, пищевые продукты, но и отрицательные аэроионы. Ионизатор — устройство для получения свободных ионов. Солевая лампа — отличный природный ионизатор.