Радикал (хемија)

Во хемијата, радикалите (често нарекувани и слободни радикали) се атоми или молекули со неспарени електрони. Овие неспарени електрони се обично многу реактивни, па затоа радикалите влегуваат во хемиска реакција. Радикалите играат многу голема улога во атмосферската хемија, плазма хемијата, биохемијата, човечката физиологија и во многу други слични дисциплини. На пример, супероксидите и азотните оксиди регулираат многу биолошки процеси. Првиот органски слободен радикал (трифенилметил радикалот) беше идентификуван од Мојсеј Гомберг во 1900 година.
1 Слободни радикали и нивното дејство на ниво на клетка
Атомското јадро го обиколува електронски облак, полн со електрони. Овие електрони го обиколуваат атомското јадро во парови, но се случува атомот да загуби еден електрон, со што тој останува со еден неспарен електрон. Ваквиот атом се нарекува "слободен радикал", или понекогаш се среќава само како "радикал" и е многу реактивен. Најголемиот дел од биолошки-значајните слободни радикали се изразито реактивни. Кога во клетките од телото ќе се најде радикал, истиот е многу реактивен и може да предизвика уништување на клетката. Тоа може да се манифестира со појава на разни типови на злоќудни заболувања и хронични дегенеративни заболувања, како што се: артритис, атеросклероза, Алцхајмерова болест и дијабетес.
Според ''теоријата за слободните радикали и нивното влијание врз стареењето на клетките'', која за првпат е објавена од Denham Harman во 1956 г. ; клетките постојано произведуваат слободни радикали, a постојаното оштетување од страна на радикалите, на крајот ја убива клетката. Тој претпоставил дека ендогените кислородни радикали (О<sub>2</sub><sup>-</sup> •), настанати како резултат на ензимските редукциони процеси во клетката, можат да доведат до оштетување и стареење на клетката, мутагени промени на клетката и канцерогени промени на клетката, на сличен начин како и при дејство на јонизирачко зрачење. Сите негови претпоставки се потврдуваат во последните 40 години.
Одликите на О<sub>2</sub> молекулата да прифаќа само еден електрон од други радикали во единица време, доведува до реална можност за формирање на кислородни радикали (О<sub>2</sub><sup>-</sup> • и H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>), кои пак заедно можат да го генерираат екстрмно реактивниот хидроксилен радикал (• OH). Сите овие радикали се вклучени во т.н. оксидативна токсичност на клетката и заеднички се нарекуваат "оксиданси". Во текот на клеточното дишење на ниво на аеробната клетка – во ланецот на транспорт на електрони, што се случува во митохондриите, понекогаш се случува електронот што доаѓа неправилно да се врзе за кислородот, при што се формира кислородниот радикал. Натрупаните кислородни радикали, најмногу ја оштетуваат ''митохондриската ДНК (mtDNA)'', а ја оштетуваат и ''јадрената ДНК''. Тоа доведува до постепено стареење и умирање на клетката.
Со заштитување на ДНК од дејството на радикалите, се успорува стареењето на лабораториските животни. Некои лаборатории успеале да создадат овошни муви кои живеат за една третина подолго од нормалните овошни муви. Овие лаборатории, генетски ги измениле овошните муви и направиле тие да создаваат повеќе природни антиоксиданси. Антиоксидансите се молекули кои ги елиминираат радикалите, па така зголеменото ниво на антиоксидансите врши превенција на штетното дејство кое радикалите и го нанесуваат на митохондриската ДНК. Други лаборатории пак, едноставно го намалиле доводот на храна на лабораториски стаорци, што резултирало со зголемување на максималниот животен век за 50% во споредба со животниот век на стаорците на кои им е дозволено да јадат слободно. Митохондриите, внатре во прегладнетите стаорци, не се снабдуваат со доволно материјал за да функционираат со целосен капацитет. Поради тоа, во ланецот на транспорт на електрони во митохондриите на прегладнетите стаорци се пренесуваат помалку електрони. Со помалку пренесени електрони, се создаваат помалку кислородни радикали, па стареењето се забавува.
Главен проблем во ''теоријата за слободните радикали и нивното влијание врз стареењето на клетките'' е неуспехот на антиоскидансите во форма на диетални додатоци, како што се витамин E и витамин Ц, значително да го продолжат максималниот животен век. Поборниците на ''теоријата за слободните радикали'' сметаат дека диеталните антиоксиданси, за разлика од природните, кои ги произведуваат клетките, не успеваат да стигнат до ''митохондриската ДНК'', па затоа и не можат да ја заштитат. Интересно е што, иако антиоксидансите кои се користат како додатоци во храната не успеваат да го зголемат максималниот животен век, ги зголемуваат шансите за проживување на тој максимален животен век. Ова веројатно се должи на антиоксидансната заштита од оштетување на другите делови од клетката, како што се клеточните белковини и мембраните, од страна на слободните радикали.
2 Антиоксиданси и нивното дејство на ниво на клетка
Антиоксиданси се супстанци кои можат да ги заштитат клетките од штетното дејство на слободните радикали. Тие се сврзуваат со слободните радикали, ги стабилизираат молекулите и на тој начин можат да го спречат оштетувањето што инаку би го предизвикале радикалите. Делуваат на три начини: можат ''да ја намалат енергијата на слободните радикали'', ''да го спречат нивното настанување'' или ''да ја прекинат верижната реакција на оскидација''.
Антиоксидансите често се опишуваат како "чистачи" на слободните радикали, што значи дека ги неутрализираат и не им дозволуваат да земаат електрони од други молекули. Овие т.н. "чистачи" на радикали се хемикалии што природно се наоѓаат во храната, но и нашето тело произведува сопствени антиоксиданси. Повеќе различни истражувања ја докажуваат користа од конзумирање на храна богата со антиоксиданси, кои заедно со активниот, урамнотежен стил на живот, можат да помогнат во намалување на ризикот од некои видови рак и болести на срцето.
Лесно е да се внесат антиоксиданси во исхраната, затоа што во многу прехранбени производи што секојдневно ги јадеме има антиоксиданси:
* овошје (бобинки, цитрон, кајсиja, манго и црвено грозје)
* зеленчук (брокула, спанаќ, домат, морков и пиперкa)
* мешункасти плодови (крупен грав, ситен (пинта) грав и соја)
* јаткасти плодови (ореви, ф'стаци и лешници)
* пијалаци (кафе - инстант или варено, чај (особено зелен чај) и црвено вино)
* темна чоколада
Табела 1. Разни видови антиоксиданси и прехранбени производи во кои се присутни
Витамин Ц, портокали, црвено грозје, киви, манго, јагоди, брокула, спанаќ, пиперка
Витамин Е, авокадо, растителни масла, јаткасти плодови, семиња и цели зрна
Каротиноиди, бета-каротин: портокал, тиква, манго, каjсија, морков
Полифеноли, флавоноиди: 1.изофлавони: соја, тофу, леќа, грашок и млеко
Меланоидини, се создаваат во текот на пржење на зрната кафе
Индоли, брокула, карфиол и зелка