Reaktivne vrste kisika

**Reaktivne vrste kisika**, **slobodni radikali kisika**, skr. **ROS** (eng. **R**eactive **O**xigen **S**pecies), su slobodne radikalske čestice kisika, atoma, molekula ili iona koje imaju jedan ili više nesparenih elektrona u svojoj strukturi. Nastaju kao međuproizvod u toku metabolizma kisika, jer su nestabilne i veoma reaktivne, zbog čega mogu izazvati lančane reakcije u organizmu. Ove (nestabilne) čestice (ROS) zbog puno nesparenih elektrona u spoljašnjoj orbiti, veoma agresivno traže druge molekule, u nastanku da iz njih ozmu njihove elektrone, stvarajući tako nove radikale i tako održavaju oksidativni ciklus. Sama molekula kisika ima dva nesparena elektrona sa istim spin skim brojevima u sponskim orbitama i tehnički prema elektronskim par donora.

Reaktivne vrste kisika u organizmu ispoljavaju pozitivna i negativna dejstva. Nastale kao sporedni proizvod normalnog metabolizma kisika, ROS imaju važnu ulogu u ćelijskoj signalizaciji; leukociti koriste mehanizme borbe protiv različitih mikroorganizama, zbog njihovih citotoksičnih aktivnosti itd. S druge  strane, izloženost negativnim uticajima na  životno okruženje organizma (npr. izloženost radioaktivnom, mikrotalasnom ultraljubičastom ili radiotalasnom zračenu) ili toploti, može uticati na značajno povećanje ovih spojeva, koji u velikim koncentracijama može izazvati obimno oštećenje  ćelijskih struktura kao što je ''citoskelet.

Reaktivne vrste kisika (**ROS**) su visoko reaktivne hemikalije nastale od O2. Primjeri ROS uključuju perokside, superokside, hidriksilne radikale, jednoatomski kisik, i alfa-kisik.

Redukcijom molekulnog kisika (O2) nastaje superoksid (•), koji je  prekursor većine reaktivnih vrsta kisika:
:O2 + e− → •

Dismutacija superoksida proizvodi vodik-peroksid (H2O2): ROS su suštinski za ćelijsko funkcionisanje i prisutni su na niskim i stacionarnim nivoima u normalnim ćelijama. U povrću, ROS su uključeni u metaboličke procese koji se odnose na fotozaštitu i toleranciju na različite vrste stresa. Međutim, ROS može uzrokovati nepovratna oštećenja DNK, jer oksidiraju i modificiraju neke ćelijske komponente i sprječavaju ih da obavljaju svoje izvorne funkcije. Ovo sugerira da ROS ima dvostruku ulogu; da li će djelovati kao štetni, zaštitni ili signalni faktori ovisi o ravnoteži između proizvodnje ROS-a i odlaganja u pravo vrijeme i na pravom mjestu. Drugim riječima, toksičnost kisika može nastati i zbog nekontrolirane proizvodnje i zbog neefikasne eliminacije ROS putem antioksidativnog sistema.
Tokom trajanja okolinskog stresa, nivoi ROS mogu dramatično porasti. stvarajući nepovratne učinke u razvoju tkiva i kod životinja i kod biljaka.
## Izvori proizvodnje ROS
framed|right|Mehanizmi djelovanja slobodnih radikala u povredi tkiva: toksičnost slobodnih radikala izazvana ksenobioticima i naknadna detoksikacija ćelijskim enzimima (terminacija).

### Endogeni izvori
ROS se proizvode biohemijskim reakcijama koje se javljaju tokom procesa disanja i fotosinteze u organelama kao što su mitohondrije, peroksizomi i hloroplasti. Tokom procesa disanja, mitohondrije pretvaraju energiju za ćeliju u upotrebljiv oblik, adenozin-trifosfata (ATP). Proces proizvodnje ATP-a u mitohondrijama, zvani oksidativna fosforilacija, uključuje transport protona (ioni vodika) kroz unutrašnju mitohondrijsku membranu pomoću transportnog lanca elektrona. U lancu transporta elektrona, oni prolaze kroz niz proteina, putem oksidaciono-redukcionih reakcija, pri čemu svaki  akceptor protona duž lanca ima veći potencijal redukcije od prethodnog. Posljednje odredište elektrona duž ovog lanca je molekula kisika. U normalnim uslovima, kisik se redukuje da bi se proizvela voda; međutim, u oko 0,1-2% elektrona koji prolaze kroz lanac (ovaj broj proizilazi iz studija u izolovanim mitohondrijama, iako se tačna stopa u živim organizmima tek treba u potpunosti dogovoriti), umjesto toga, kisik se prerano i nepotpuno reducira, kako bi se dobio superoksidni radikal (•), najbolje dokumentovan za kompleks I i kompleks III.

Ostali izvor proizvodnje ROS-a u životinjskim ćelijama su reakcije prijenosa elektrona koje kataliziraju mitohondrijski P450 sistemi u steroidogenim tkivima. Ovi P450 sistemi zavise od transfera elektrona sa NADPH na P450. Tokom ovog procesa, neki elektroni "cure" i reaguju sa O2, stvarajući superoksid. Da bi se nosili s ovim prirodnim izvorom ROS-a, steroidogena tkiva, jajnici i testisi, imaju veliku koncentraciju antioksidansa, kao što su vitamin C (askorbat) i β-karoten i anti-oksidativni enzimi.

Ako je u mitohondrijama prisutno previše oštećenja, ćelija prolazi kroz apoptozu ili programiranu ćelijsku smrt.

Osim toga, ROS se proizvodi u signalizaciji imunskih ćelija, putem NOX-a. Fagocitne ćelije kao što su neutrofili, eozinofili i monojedarni fagociti proizvode ROS kada su stimulirani.

U hloroplastima, reakcije karboksilacije i oksigenacije koje katalizira rubisco osiguravaju da se funkcioniranje lanca transporta elektrona (ETC) odvija u okruženju bogatom O2 . Curenje elektrona u ETC-u će neizbježno proizvesti ROS unutar hloroplasta. tok elektrona iz pobuđenih reakcionih centara usmjerava se na NADP i oni se redukuju u NADPH, a zatim ulaze u Calvinov ciklus i reduciraju konačni akceptor elektrona, CO2. U slučajevima kada postoji preopterećenje ETC-a, dio toka elektrona se preusmjerava sa feredoksina na O2, formirajući superoksidni slobodni radikal (Mehlerova reakcija). Osim toga, curenje elektrona u O2 može se dogoditi i iz klastera 2Fe-2S i 4Fe-4S u PSI ETC. Međutim, PSII također pruža lokacije curenja elektrona (QA, QB) za O2 koje proizvode O2. Superoksid (O2-) generira se iz PSII, umjesto iz PSI; QB je prikazano kao lokacija za generaciju O2•-. Proizvodnja 1O2 u hloroplastima može uzrokovati reprogramiranje ekspresije jedarnih gena koji dovodi do hloroza i programirane ćelijske smrti. Prva faza akumulacije ROS povezana je sa infekcijom biljke i vjerovatno je nezavisna od sinteze novih enzima koji stvaraju ROS. Međutim, druga faza akumulacije ROS-a povezana je samo sa infekcijom nevirulentnim patogenima i indukovana je reakcija koja zavisi od povećane iRNK enzima koji kodiraju transkripciju.

## Oštećujući efekti
Učinci ROS-a na ćelijski metabolizam dobro su dokumentirani kod raznih vrsta.gena i mobilizacija ionskih transportera. To implicira kontrolu nad ćelijskom funkcijom. Konkretno, trombociti uključeni u popravku rana  i homeostaze  krvi oslobađaju ROS za regrutaciju dodatnih trombocita na mjesta povreda. Oni takođe omogućavaju vezu sa aptivnim imunskim sistemom putem regrutacije leukocit.

Reaktivne vrste kisika uključene su u ćelijsku aktivnost na različite upalne odgovore uključujući kardiovaskularne bolesti. Mogu biti uključeni i u oštećenje sluha putem pužničnog oštećenja uzrokovanog povišenim nivoima zvuka, u ototoksičnosti lijekova kao što je cisplatin i u urođenoj gluhoći i kod životinja i kod ljudi. ROS su također uključene u posredovanje apoptoze ili programirane ćelijske smrti i ishemijske povrede. Konkretni primjeri uključuju moždani udar i srčani udar.

Općenito, štetni efekti reaktivnih vrsta kiseonika na ćeliju su najčešće:
# oštećenje DNK i/ili RNK
# oksidacije polinezasićenih masnih kiselina u lipidima (lipidna peroksidacija)
# oksidacije aminokiselina u proteinima
# oksidativna deaktivacija specifičnih enzima oksidacijom kofaktora

## Također pogledajte
*Jodid
*Melanin
*Oksidans
* Kisik
* Radikal
* Slobodni radikali

## Reference 
## Dopunska literatura 
* 
* 
* 
* 

## Vanjski linkovi 
*Nobel laureate James Watson's novel hypothesis 
*Antioxidants don't work, but no one wants to hear it.
*[http://ncrc.appstate.edu/research-focus/current-and-upcoming-research ] 


Kategorija:Slobodni radikali
Kategorija:Biološko starenje
Kategorija:Karcinogeneza
Kategorija:Karcinom