Hapnikku sisaldavad reaktiivsed osakesed

Hapnikku sisaldavad reaktiivsed osakesed (inglise reactive oxygen species, lühend ROS) ehk reaktiivsed hapnikuühendid ehk hapniku reaktiivsed vormid ehk hapnikuradikaalid on reaktiivsed molekulaarüksused, milles on paardumata elektronidega hapnikuaatomeid (radikaalid) või O−O sidemeid (peroksürühm) ning mis võivad osaleda keemilistes reaktsioonides, mis etendavad olulist osa organismide ainevahetuses ja vananemises.

Keemia 
Hapnikku sisaldavate reaktiivsete osakeste hulka kuuluvad ühelt poolt radikaalid, näiteks hüperoksiidi anioon O2·−, ülireaktiivne hüdroksüülradikaal OH·, peroksüülradikaal ROO· ja lipiidide alkoksüülradikaal RO·, teiselt poolt stabiilsed molekulaarsed oksüdandid, näiteks vesinikperoksiid H2O2, hüdroperoksiid ROOH, osoon O3 ja hüpokloritioon OCl−, samuti ergastatud hapnikumolekulid (singletthapnik 1O2). 

Hapnikku sisaldavate reaktiivsete osakeste oksüdeerumise tulemusel tekivad elektrofiilsed realtiivsed osakesed.

Tabel hapnikku sisaldavate reaktiivsete osakeste kohta:

Bioloogia 
Organismis tekivad reaktiivsed hapnikku sisaldavad osakesed mitokondrites rakuhingamise kõrvalsaadusena (monoamiini oksüdaaside vahendusel mitokondriaalse hingamisahela raames kompleks I ja kompleks III juures), samuti põletikurakkude talitluse tulemusel viiruste ja bakterite kahjustamiseks. Reaktiivsed hapnikku sisaldavad osakesed (eelkõige vesinikperoksiid ja lämmastikmonoksiid) on mängus ka taimeimmuunsuses. Ka keskkonnamürgid ja tubakasuits on hapnikku sisaldavate reaktsioonide olulised allikad.

Hüperoksiidiooni O2·− reageerimisel lämmastikmonooksiidiga NO· tekib lisaks peroksünitritioon ONOO−, mida koos lämmastikmonooksiidiga nimetatakse lämmastikku sisaldavateks reaktiivseteks osakesteks ning on samuti ülireaktiivne ühend (kuigi mitte vaba radikaal). Hapnikku sisaldavad reaktiivsed osakesed ja lämmastikku sisaldavad reaktiivsed osakesed on seega tähtsad oksüdeerijad, millele organismis töötavad vastu antioksüdandid. 

Hapnikku sisaldavad reaktiivsed osakesed on tähtsad signaalmolekulid, aga suures kontsentratsioonis on neil kahjulik toime, sest nad võivad tekitada oksüdatiivset stressi. 

Hapnikku sisaldavaid reaktiivseid osakesi on seostatud kõige erinevamate haigustega, näiteks vähk, diabeet ja kardiovaskulaarsed haigused, kuid nende põhjuslik osalus nendes haigustes on vaieldav: vastuolus eelnevaga on näidatud, et hapnikku sisaldavad reaktiivsed osakesed tõstavad mudelorganismide keskmist eluiga, st takistavad vananemist. On ka teada, et antioksüdandid töötavad spordi suhkurtõbe ennetavale toimele inimesel vastu või takistavad seda täielikult, sest antioksüdandid töötavad vastu hapnikku sisaldavate reaktiivsete osakeste tekkele.

Tänapäevase arusaama järgi on hapnikku sisaldavad reaktiivsed osakesed väikeses, st füsioloogilises kontsentratsioonis tervisele kasulikud, kõrges, st patoloogilises kontsentratsioonis aga soodustavad haigestumist. Seda mittelineaarset annuse ja toime suhet nimetatakse mitohormeesiks.
Hilisemad uurimused omistavad hüperoksiidioonile ja vesinikperoksiidile peale oksüdatiivse stressi tekitamise ka olulise signaalfunktsiooni, näiteks peaajus signaalitraduktsiooni, sünaptilise plastilisuse ja mälu moodustamise juures. Neil on seal peale selle tugev veresooni laiendav toime, mistõttu nad paistavad olevat olulised aju verevoolu ja aju veresoonte toonuse tõstjad. Peale selle mõjutavad nad Wnt signaaliraja kaudu rakkude kasvu ja jagunemist kulleste ja sisalike kaotatud sabade regenereerumisel.

Reaktiivseid hapniku ühendeid tekib nii mitokondrites (rakuhingamine) kui ka fotosünteesi valgusreaktsioonides kloroplastides. See on koht, kust biosfääri lisandub molekulaarne hapnik.

Viited

Kirjandus
Elu energia. Agu Laisk. Tartu Ülikooli Kirjastus 2023. ISBN 9789916271445 (Hapniku molekuli, tripletse ja singletse oleku kohta lk 163-166. lk 334-339 ..Hapniku singletne seisund ja selle vältimine (fotosünteesi valgusreaktsioonides).)

Biokeemia