Свободные радикалы в организме человека и антиоксиданты

Миф №1: антиоксиданты – панацея от болезней и старости

В далекие 60-е годы прошлого века наступила эра антиоксидантов. Была создана свободно-радикальная теория старения, а биохимические вещества-антиоксиданты объявлены едва ли не лекарством от старости. Люди принялись поглощать витамины и микроэлементы в огромных количествах. И конечно же, фармакологическая промышленность отозвалась на это повальное увлечение, предлагая потребителям всевозможные витаминные добавки и миксы.Теперь мы знаем, что витамины в таблетке и в живом яблоке — это не одно и то же    По иронии судьбы, сам первооткрыватель антиоксидантов покинул этот мир в результате онкологического заболевания, а те, кто продолжил исследование данной темы в начале XXI века ошарашили публику еще одним открытием: синтетические поливитамины вредны, а превышение оптимальных ежедневных доз в течение длительного времени и вовсе вызывает рак.

Свободные радикалы в организме и их польза

Мы привыкли слышать только о вреде, который радикалы приносят человеку, вызывая процессы окисления и раннего старения. Но оказывается, они имеют полезные свойства и жизнь человека тесно связана с ними.

Молекулы с непарными электронами:

• Принимают участие в обеспечении сохранности генетического аппарата, участвуют в делении клеток и передаче гормональных и клеточных сигналов, в передаче импульсов, исходящих от нервов.
• Их действие тесно связано с иммунной системой, клетки которой способны распознавать вирусы и микробы и организовываться на борьбу с ними.
• Участвуют в активизации некоторых ферментов и производстве энергии.

Ученые говорят, что без активных молекул кислорода организм человека совершенно будет незащищённым от инфекций, потому как они способствуют уничтожению флоры патогенной в организме.

А еще, равно как они могут вызывать онкологию, так они и защищают нас от мутированных клеток и опухолевых. Ведь, рыская в поиске недостающего электрона, они в первую очередь нападают на слабые или мутированные клетки.

Получается, что внутри нашего организма молекулы агрессивного кислорода выполняют роль хищника, идет невидимый естественный отбор, как в природе, где погибают слабые клетки, а сильные продолжают жить.

Долгоживущие свободные радикалы

Долгоживущие свободные радикалы отличаются от короткоживущих тем, что неспаренный электрон в них сильно делокализован, а реакционный центр окружён объёмными заместителями, которые создают пространственные затруднения и понижают реакционную способность этого центра. Получают их различными химическими реакциями, в том числе реакциями одноэлектронного переноса и реакциями без затрагивания радикального центра.

Типичными представителями этого класса свободных радикалов являются арилметильные радикалы. Некоторые из них являются устойчивыми при комнатной температуре окрашенными кристаллическими или аморфными веществами, содержащими около 6·1023 спин/моль неспаренных электронов. Например, так называемые инертные радикалы (C₆Cl₅)₂C•Cl, (C₆Cl₅)₃C•, (C₆Cl₅)₂C•C₆H₄OH имеют оранжево-красный цвет и плавятся при высокой температуре.

Димеризация трифенилметильного радикала

В растворах эти радикалы существуют в равновесии с молекулами-димерами. На положение этого равновесия, то есть на соотношение радикала и димера, влияет сольватация, а также электронные и пространственные эффекты. Первоначально считалось, что димеры имеют структуру гексаарилэтанов, но позже было показано, что они имеют хиноидную структуру.

Степень диссоциации димеров триарилметильных радикалов в бензоле при 25 °С

Радикал	Степень диссоциации, %	Радикал	Степень диссоциации, %
Ph3C•	2	трет-Bu(п-PhC6H4)2C•	74
(п-PhC6H4)Ph2C•	15	(Ph2C=CH)Ph2C•	80
(β-C10H7)3C•	24	(п-PhC6H4)3C•	100
(α-C10H7)Ph2C•	60	(Ph3C)Ph2C•	100

Ароксильные радикалы также относятся к долгоживущим, хотя они быстро реагируют с кислородом, поэтому работа с ними требует инертной атмосферы или вакуума. Они образуются как промежуточные соединения при окислении фенолов. В чистом виде выделены гальвиноксильный радикал с т. пл. 158 °С и индофеноксильный радикал с т. пл. 136 °С.

Гальвиноксильный радикал

Индофеноксильный радикал

1,3,6,8-Тетра-трет-бутил-9-карбазильный радикал с т. пл. 145 °С

Существует ряд долгоживущих радикалов, у которых радикальный центр находится на атоме азота. Так, аминильные радикалы, устойчивые при 25 °С, получают окислением вторичных аминов. Особенной устойчивостью обладают вердазильные радикалы, являющиеся одними из самых стабильных органических парамагнетиков. Их период полуразложения на воздухе при комнатной температуре может составлять многие годы.

Нитроксильные радикалы по строению схожи с оксидами аминов. Радикальный центр в них находится на атоме кислорода, соединённом с атомом азота. Некоторые нитроксильные радикалы очень устойчивы даже несмотря на то, что неспаренный электрон в них не подвергается делокализации. Известным примером такого устойчивого радикала является тёмно-красный 2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1-оксил (TEMPO) с т. пл. 38 °С. Существуют, однако, и иные структуры, где делокализация неспаренного электрона хорошо выражена, а реакционный центр окружён объёмными заместителями.

Иминоксильные радикалы имеют общую формулу RR’C=NO•. Благодаря наличию двойной связи они могут существовать в виде цис— и транс-изомеров.

Что такое свободные радикалы: 7 источников поступления

Свободный радикал представляет собой молекулу, которая имеет на внешнем уровне неспаренный электрон. Обычно все электроны распределяются попарно, что обеспечивает энергетический баланс. Но в результате различных реакций, некоторые электроны теряют пару, поэтому происходит образование свободных радикалов.

Чаще всего это связано с такими процессами:

• Прием в пищу отдельных продуктов (овощи, обработанные пестицидами, консервированное мясо).
• Эмоциональные потрясения, стрессы.
• Травмы, избыточные физические нагрузки.
• Воздействие алкоголя.
• Вдыхание с табачным дымом.
• Вдыхание выхлопов автомобилей, промышленных газов.
• Получение облучения рентгеном или инфракрасным излучением (чрезмерный загар на солнце или в солярии, старые лампы накаливания с вольфрамовыми нитями).

Простыми словами свободные радикалы – это активные химические молекулы, которые разрушают другие молекулы

Постепенно это приводит к развитию различных заболеваний, поэтому важно организовать свой рацион так, чтобы в нем всегда присутствовали антиоксиданты, оберегающие организм от подобных вредных воздействий

Свободные радикалы попадают в клетки тканей и активно взаимодействуют с различными веществами (прежде всего, ДНК и белками), в результате чего образуются новые радикалы (происходит цепная реакция). Это приводит не только к гибели клеток, но и к постепенному нарушению обменного баланса в организме.

Поэтому реакции свободных радикалов приводят к таким последствиям:

• ослабление иммунитета;
• появление морщин;
• общее ухудшение самочувствия, усталость;
• нарушение обменных процессов;
• формирование раковых опухолей;
• развитие опасных патологий (катаракта, глаукома, цирроз, ишемическая болезнь сердца и другие).

Таким образом, роль свободных радикалов для организма преимущественно негативная. Они в буквальном смысле изнашивают организм, постепенно нарушая нормальный метаболизм. Наиболее яркий пример – это разрезанное яблоко, которое быстро темнеет на воздухе из-за воздействия кислорода. Однако стоит опрыснуть его поверхность лимонным соком и фрукт сохраняет свой природный цвет.

В норме свободные радикалы и антиоксиданты (вещества, нейтрализующие их воздействие) всегда присутствуют в организме в определенных количествах. Но как только баланс исчезает, постепенно начинают развиваться болезнетворные процессы. А основной причиной нарушения является поступление радикалов извне с пищей, воздухом и дымом, что во многом связано с вредными привычками человека и неблагоприятной экологической ситуацией.

Важно! Основным объектом атаки радикалов является молекула ДНК, которая несет генетическую информацию. По разным данным она подвергается атаке около 10000 раз за сутки

Поэтому если не принять никаких мер, вредное воздействие молекул отразится на всех тканях и органах.

Нейтрализация свободных радикалов

Чтобы уничтожить лишние вредоносные частицы, организму нужны антиоксиданты. Это вещества, способные блокировать окислительные процессы. Свободные радикалы и антиоксиданты взаимодействуют следующим образом: первые получают от вторых лишний электрон, заполняя пустоту. За счет этого нейтрализуется воздействие нестабильной частицы. Взамен антиоксидант сам становится радикалом, но таким слабым, что он не способен нанести вред.

Задача человека – не только снизить влияние внешних факторов окружающей среды до минимума, но и обеспечить организму внутреннюю поддержку. Проще всего это сделать путем обогащения рациона полезными веществами, витаминами, минералами. В некоторых случаях кроме обогащения ими питания необходимо употреблять и синтетические антиоксидантные комплексы.

Антиоксиданты в пище

• фрукты, ягоды – клюква, виноград (в том числе сушеный), чернослив, земляника, вишня, апельсин, ежевика;
• специи – куркума, корица, орегано, петрушка, гвоздика;
• орехи – миндаль, фисташки, фундук, грецкий;
• овощи – брокколи, артишоки, лук, баклажаны, капуста, красный перец, свекла, фасоль.

Особенно полезны овощи и фрукты с темной, красной или оранжевой окраской (хурма, томаты, тыква). Все перечисленные продукты питания обладают способностью выведения радикалов из организма благодаря содержанию в них витаминов групп A, С и E и других полезных веществ:

• селена;
• аминокислот;
• бета-каротина;
• ликопина;
• астаксантина.

Синтетические препараты с антиоксидантами

Иногда сбалансированного и правильного питания не хватает, чтобы предоставить организму все полезные ему вещества. Особенно это актуально для тех, кто проживает в крупных городах с плохой экологией, работает на токсичном производстве или не собирается бросать вредные привычки. В таких случаях пригодятся синтетические лекарственные препараты с антиоксидантами:

• Дрожжи или аминокислота с селеном (таблетки же с селенитом пить не рекомендуют во избежание токсического воздействия). Содержат витамин E, предотвращают развитие рака, ВИЧ, пороков сердца.
• Иммуномодулирующий препарат Липин.
• Коэнзим Q10. Замедляет процессы старения, улучшает приток крови, работу иммунной системы.
• Глутаргин. Помогает от болезней печени.
• Дибикор, Кратал. Назначаются при больших дозах облучения, болезнях сердечно-сосудистой и нервной систем, снижении иммунитета. Улучшают протекание обменных процессов в организме.
• Аспаркам, Панангин. Способствуют образованию АТФ (универсальный источник энергии для всех процессов в организме), укрепляют мышцы, кости.
• Эпадол, Теком, Омакор. Регулируют баланс полиненасыщенных кислот.
• Эспа-Липон, Берлитион. Снижают уровень сахара в крови.

Для профилактики лучше пить не лекарства, а витаминные комплексы, содержащие антиоксиданты. Мощный эффект наблюдается при употреблении таких препаратов:

• Витрум-форте. Снижает уровень холестерина в крови, улучшает восстановительные функции организма.
• Витрум-антиоксидант. Способствует эффективной работе иммунной системы. Используется для профилактики гиповитаминоза.
• Эссенциале. Кроме витаминов содержит фосфолипиды.

Синтетические препараты, в отличие от продуктов питания, нельзя употреблять в любом количестве и думать, что это пойдет на благо. Хотя в приеме пищи тоже нужно знать меру, но для лекарств установлены более строгие правила:

1. Нельзя превышать дозу, указанную в инструкции к препарату. Особенно это касается неприродных антиоксидантов.
2. В холодное время года нужно употреблять препараты прямого действия, а в теплое – биологически активные добавки.
3. Для достижения лучшего эффекта медикаменты можно комбинировать.
4. Пить таблетки нужно курсами: эффект станет заметным как минимум после месячного использования средства.
5. Подбирать препарат необходимо, исходя из его состава. Действие медикамента должно быть направлено на защиту определенного органа.

Витамины — антиоксиданты

Одним из самых сильных антиоксидантов признан витамин С. Но есть вещество превосходящее его в 60 раз.Оно находится на 2 месте по рейтингу антиоксидантов ORAC и называется — Астаксантин. Он обладает антиоксидантной способностью 2 822 200 на 1 г.

Астаксантин, это каротиноид, но отличается от бета-каротина, тем что содержит 2 атома кислорода. Содержится в форели, креветках, лососе. Благодаря ему эти продукты обладают розоватым оттенком.

Благодаря этому красному пигменту он вбирает в себя ультрафиолет, оказывая защиту водорослям и растениям от разрушающего солнечного света. У нас в организме он занимается теми же функциями: является протектором для клеточных мембран, блокируя их окисление. Благодаря этому уникальному каротиноиду мы имеем здоровый головной мозг, зрительный аппарат, нервную систему.

Кофермент Q10 — антиоксидант, который способен синтезироваться самостоятельно. Он поддерживает восстановительную способность витамина Е. Максимальную концентрацию кофермента Q10 мы содержим в сердечной мышце.

По мнению ученых наш организм в разы быстрее стареет из-за уменьшения уровня кофермента Q10. Они выявили недостаток у людей в возрасте после 60 лет содержания этого антиоксиданта в миокарде на 40-60% , если сравнивать с молодыми людьми.

Гинкго билоба — один из сильнейших антиоксидантов. Содержит в составе флавоноидные гликозиды. Он снижает концентрацию свободных радикалов в организме,напрямую связываясь с ионами марганца, меди, железа и иных металлов, обезвреживая их разрушительные свойства. Принимая Гинкго билоба вы будете препятствовать разрушению адреналина и аскорбиновой кислоты.

В составе препарата присутствуют такие витамины и минералы-антиоксиданты, как калий, селен, медь и фосфор. Это удваивает антиоксидантный эффект от приема Гинкго билоба.

Свободные радикалы что это такое

У радикалов есть другое название — АФК (активные формы кислорода), так называют их в России. Как образуются агрессивные молекулы. С химической точки зрения, кислород, вступая в реакции внутри организма, может преобразоваться в активную форму. Всем известно, что вокруг атома кислорода, вращаются парные электроны.

В процессе химических реакций, молекула кислорода может присоединить к себе дополнительный электрон или отдать имеющийся. В результате у него один электрон получается непарным, вот и появляется опасная конструкция молекулы-хищника, которая будет стремиться восполнить свою потерю, превращая соседние молекулы в подобные себе, если успеет. Поскольку радикальные соединения существуют не долго.

Но парадокс заключается в том, что воздух, с большим содержанием кислорода, который так необходим для жизни, наносит с каждым вдохом, своеобразный удар по нашему  здоровью. Ведь агрессивный кислород образуется в процессе дыхания, как  сопутствующий элемент, участвующий в процессе обмена.

Но в то же самое время, если этот процесс выходит из под контроля иммунной системы, то начинается постепенное закисление организма, которое учёные сравнивают с образованием ржавчины на железе. Чем больше радикалов, тем больше закисление и тем большее старение.

Вдыхаемый воздух и свободные радикалы

Дыхание является необходимым процессом для жизнедеятельности человека. В воздухе, которым мы дышим, содержится 20% потребляемого организмом кислорода. Для чего нужен кислород?

С его участием проходят окислительно-восстановительные реакции, метаболические процессы, в которых пища перерабатывается до энергии. Но 2% от поступающего кислорода преобразуются в активную форму, разрушающую здоровые клетки.

Вот поэтому-то и появляются нарушения, ослабления, заболевания, обострения, патологии и недуги, ведущие к старению организма.

Поэтому, как бы сам собой напрашивается вывод, что эту армию агрессоров здоровья, надо нейтрализовать. Что предпринять, об этом читайте ниже.

История открытия

Существование свободных радикалов постулировалось ещё в XIX веке. В 1849 году английский химик Эдуард Франкленд нагреванием иодэтана с цинком получил бутан, полагая, что это этильный радикал. Подобную ошибку допустил и немецкий химик Герман Кольбе, приняв этан за метильный радикал.

C2H5I+Zn→C4H10+ZnI2{\displaystyle {\mathsf {C_{2}H_{5}I+Zn\rightarrow C_{4}H_{10}+ZnI_{2}}}}

Получение трифенилметильного радикала

Впервые свободный радикал в растворе обнаружил американский химик Мозес Гомберг. В 1900 году он открыл трифенилметильный радикал, получив его действием серебра на трифенилметилхлорид. Из-за присутствия этого радикала раствор был окрашен в жёлтый цвет, а затем из раствора выпали белые кристаллы димера этого радикала.

В 1901 году был получен порфирексид, свободный радикал нитроксильной структуры, однако получившие его О. Пилоти и Б. Шверин не идентифицировали его как радикал.

В 1929 году немецкий химик Фридрих Панет идентифицировал метильный и этильный радикалы. В одном из экспериментов он разлагал тетраметилсвинец в токе водорода в термостойкой стеклянной трубке. При этом образовывались метильные радикалы, которые увлекались током водорода дальше по трубке, и металлический свинец, который выпадал на внутреннем диаметре в виде зеркала. Через 30 см от места разложения тетраметилсвинца внутри трубки находилось другое, заранее нанесённое свинцовое зеркало. Пролетающие метильные радикалы реагировали с этим свинцом, снова образуя тетраметилсвинец, который конденсировался в конце установки. Этот же эксперимент позволил благодаря варьированию расстояния между местом разложения и свинцовым зеркалом, а также по скорости тока водорода оценить время жизни радикалов. В условиях опыта (при 1—2 мм рт. ст.) оно составило около 0,0084 секунд.

(CH3)4Pb→4CH3⋅+Pb{\displaystyle {\mathsf {(CH_{3})_{4}Pb\rightarrow 4CH_{3}^{\cdot }+Pb}}}

В 1930 году Г. А. Разуваев и В. Н. Ипатьев изучали фотолиз диметилртути в четырёххлористом углероде и установили, что в ходе процесса образуются такие продукты, которые могут образоваться в только в ходе гомолитического распада связи ртуть — углерод. Это послужило доказательством того, что свободные радикалы могут существовать в растворах.

(CH3)2Hg→CH3Hg⋅+CH3⋅{\displaystyle {\mathsf {(CH_{3})_{2}Hg\rightarrow CH_{3}Hg^{\cdot }+CH_{3}^{\cdot }}}}

CH3⋅+CCl4→CH3Cl+CCl3⋅{\displaystyle {\mathsf {CH_{3}^{\cdot }+CCl_{4}\rightarrow CH_{3}Cl+CCl_{3}^{\cdot }}}}

CH3Hg⋅+CCl4→CH3HgCl+CCl3⋅{\displaystyle {\mathsf {CH_{3}Hg^{\cdot }+CCl_{4}\rightarrow CH_{3}HgCl+CCl_{3}^{\cdot }}}}

CCl3⋅+CCl3⋅→C2Cl6{\displaystyle {\mathsf {CCl_{3}^{\cdot }+CCl_{3}^{\cdot }\rightarrow C_{2}Cl_{6}}}}

Немного истории

В середине прошлого века, советские ученые совершили открытие свободных радикалов, и после этого, мир как будто сошёл с ума. Исследователи, постоянно обнаруживали новые характеристики радикалов при этом научные разработки постепенно перемещались от чистой химии в сторону медицины.

С течением времени, люди стали узнавать то, что раковые патологии, старение, и даже бесплодие напрямую связаны с этими элементами.

В наши дни их рассматривают как ущербные молекулы, с отсутствующим электроном. Они прилагают массу усилий для того, чтобы его вернуть, отнимая их у других элементов, т. е. штатных молекул. Из тех, которые выстраиваются все клетки и соответственно органические ткани.

После атаки, совершенной радикалами, начнется невозвратимый операция окисления, инициирующей процедуру уничтожения тканей.

Другими словами, отняв у полноценной молекулы электрон, радикал возвращается в исходное положение, а молекула, его потерявшая становится радикал.

Количество поражённых молекул резко возрастает и происходит замыкание круга.

В результате этого, элементарные частицы, которые были пассивны, начинают вступать в химическое взаимодействие. Например, коллаген, вступивший в контакт с кислородом, приобретает излишнюю активность, что позволяет ему вступать с подобными молекулами. Такие соединения менее эластичны и скопление таких соединений приводит к старению кожи, появлению морщин и других неприятностей.

Кстати, как пример, воздействия радикалов можно назвать процесс ржавления металла.

Под их действием организм человек, постепенно начинает «ржаветь» и изнашиваться.

Образование энергии

Потребляемая нами пища является сырьем, которое тело использует для выработки
энергии.
Процесс «сжигания» пищи под действием кислорода происходит в основных структурных
элементах организма — клетках. Тело состоит из триллионов клеток, каждая из которых
всасывает молекулы пищевых веществ и использует их в химических реакциях, обеспечивающих
производство энергии. Для эффективного протекания процессов организму необходимо
все — незаменимые жирные кислоты, углеводы, полноценный белок, витамины и минеральные
вещества. Причем недостаток даже одного из питательных веществ может отрицательно
сказаться на эффективности клеточных реакции и обеспечении организма энергией. Сегодня
уже всем ясно, что нормальной работы организма не может быть без правильного соотношения
всех необходимых ему питательных веществ.

Что такое свободные радикалы?

Понимание свободных радикалов требует базовых знаний химии. Атомы окружены электронами, слои электронов называют электронной оболочкой. Каждая электронная оболочка должна быть заполнена заданным числом электронов. Когда электронная оболочка заполнена, электроны начинают заполнять следующую электронную оболочку. Если у атома электронная оболочка заполнена не полностью, то он может связываться с другим атомом, используя его электроны, чтобы заполнить свою электронную оболочку. Эти типы атомов известны как свободные радикалы.

Атом с полной внешней электронной оболочкой является стабильным, а свободные радикалы являются нестабильными, и, чтобы восполнить число электронов, они быстро реагируют с другими веществами. Свободные радикалы ищут другой атом или молекулу, чтобы к нему приклеиться. Если это происходит, то начинается процесс, называемый оксидативный (окислительный)  стресс.

Окислительный стресс может привести к повреждению клеток организма, что приводит к ряду заболеваний и вызывает признаки старения.

Согласно теории старения, сформировавшейся в 1956 году, свободные радикалы повреждают клетки. По мере старения организм теряет способность бороться с воздействием свободных радикалов. В результате свободные радикалы, окислительный стресс и повреждение клеток приводят к дегенеративным процессам, а также к «нормальному» старению.

Исследователи связывают окислительный стресс из-за свободных радикалов:

1. С заболеваниями центральной нервной системы, болезнью Альцгеймера и слабоумием;
2. С сердечно-сосудистыми заболеваниями из-за тромбоза артерий;
3. С аутоиммунными и воспалительными заболеваниями, ревматоидным артритом и раком;
4. С катарактой и возрастным снижением зрения;
5. С возрастными изменениями внешнего вида, такими как потеря эластичности кожи, морщины, седые волосы, выпадение волос, а также изменение структуры волос;
6. С диабетом;
7. С генетическими дегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Хантингтона и Паркинсона.

Свободнорадикальная теория старения является относительно новой, но многочисленные исследования подтверждают ее. Со временем ученые “поправили” теорию старения, сосредоточившись на митохондриях. Митохондрии представляют собой крошечные органеллы в клетках.

Исследования на крысах показали, что свободные радикалы, образующиеся в митохондриях, повреждают клетки. Это повреждение вызывает мутации, в результате чего начинает производиться больше свободных радикалов, тем самым ускоряя процесс повреждения клеток. Эта теория помогает объяснить преждевременное старение.

Хотя свободные радикалы образуются в организме естественным образом, образ жизни может ускорить их производство. Сюда относится:

1. воздействие токсичных химических веществ, таких как пестициды и загрязнение воздуха;
2. алкоголь;
3. жареные продукты.

Эти факторы образа жизни связаны с заболеваниями, такими как рак и сердечно-сосудистые заболевания. Таким образом, окислительный стресс может быть причиной того, почему воздействие синтеза веществ вызывает заболевание.

Обнаружение и анализ

Симулированный ЭПР-спектр метильного радикала

Свободные радикалы обнаруживают благодаря их парамагнитным свойствам. Преимущественно для этого используется метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Спектры ЭПР позволяют не только обнаружить свободные радикалы, но и получить информацию об их строении и степени делокализации неспаренного электрона. Для этого используют два параметра: g-фактор и константу сверхтонкого расщепления. Первый из них является аналогом химического сдвига в спектроскопии ЯМР.

Сверхтонкое расщепление возникает из-за взаимодействия неспаренного электрона с магнитными ядрами радикала. Если электрон взаимодействует с ядром, имеющим спиновое число I, то в результате расщепления возникает 2I+1 линий. Если таких ядер несколько, например n, то число линий становится равным 2nI+1. У протона спиновое число равно +½, поэтому n эквивалентных протонов расщепляют линию в спектре ЭПР на n+1 линий. Относительная интенсивность этих линий соответствует биномиальным коэффициентам.

Спектр трифенилметильного радикала ещё более сложен, поскольку там неспаренный электрон взаимодействует с 6 эквивалентными протонами в орто-положении, 6 эквивалентными протонами в мета-положении и 3 эквивалентными протонами в пара-положении. В этом случае число линий от каждой группы эквивалентных протонов нужно перемножать, поэтому суммарное число линий в ЭПР-спектре этого катиона равно 7·7·4 = 196. Спектры сложных радикалов расшифровывают путём расчёта теоретических спектров и сравнения их с экспериментальными.

Дифенилпикрилгидразильный радикал

Концентрацию свободных радикалов в образце определяют, записывая одновременно спектр эталона и спектр исследуемого образца. Затем интенсивности сигналов сравнивают. В качестве эталона часто используют дифенилпикрилгидразильный радикал Ph₂N-N•-C₆H₂(NO₂)₃. Этот же радикал, имеющий тёмно-фиолетовую окраску, позволяет следить за образованием и расходованием радикалов в динамике, поскольку при его взаимодействии с другими радикалами окраска изменяется на жёлтую либо исчезает.

Сложные свободные радикалы исследуют методами двойного электрон-ядерного резонанса (ДЭЯР) и химической поляризации ядер. Если концентрация свободного радикала в растворе достаточна, его можно изучить методом ЯМР

Антиоксиданты, что это

Антиоксиданты — биологически активные вещества (БАД). Они способны нейтрализовать свободные радикалы и содержат в своем составе полезные свойства. Одними из лучших антиоксидантов считаются витамины С и Е, бета-каротин, селен.

У всех на слуху есть волшебное слово — антиоксиданты. Люди с большей охотой покупают продукты или витамины, если на упаковке указано, что в продукте содержатся антиоксиданты.

Мы уже с вами выяснили, что наши клетки повреждаются свободными радикалами, частицами (атомами или молекулами), которые своими неспаренными электронами повреждают белки, липиды, нуклеиновые кислоты и другие виды наших биомолекул. И данные повреждения приводят более скорому старению организма.

Так вот антиоксиданты, имеют свойства нивелировать (обнулять) разрушительное действие свободных радикалов на клетки организма, они нейтрализуют: различные окисления и любое химическое вещество образующееся из естественных продуктов жизнедеятельности организма.

Продукты с антиоксидантами

Антиоксиданты обладают разными свойствами. При взаимодействии с соединениями они показывают разную активность, требуя при этом еще и соответствующие условия. К примеру если взять известный антиоксидант вит. С, он в принципе в разы слабее по своим свойствам, чем витамин Е.

И если вести разговор о том, чтобы использовать ягоды, овощи и фрукты для достижения антиоксидантного эффекта, есть среди них богатые флавоноидами продукты, практически чемпионах, речь идет о:

• Чернике;
• Винограде;
• Сухом красном вине;
• Брокколи;
• Клюкве;
• Грецких орехах.

Эти продукты на первом месте по способности нейтрализовывать свободнорадикальные процессы. Но только в начальном периоде и подтверждение этому дают ученые по итогам экспериментов.

Однако содержание в данных продуктах антиоксидантов настолько мизерное, что придется употреблять их буквально килограммами и запивать вдобавок литрами вина, чтобы получить нужный эффект.

Это нереально для человека, поэтому изобрели БАДы, из которых мы можем изъять необходимое количество антиоксидантов при их употреблении, но только после консультации с врачом.

Чем опасны свободные радикалы

Свободные радикалы, так же, как и другие важные соединения, генерируемые в организме, выполняют определенные физиологические функции: участвуют в синтезе ряда биологических регуляторов, контролируют процесс сокращения стенок сосудов, стимулируют естественную запрограммированную гибель клеток.

Но, если начинается цепная реакция с участием свободных радикалов, которая может быть спровоцирована вредным внешним воздействием, начинается процесс их неконтролируемого размножения, в результате которого могут измениться информационные связи, что ведет к изменению генетического кода, нарушению структуры белков. Иммунная система, контролирующая подобные мутации, распознает их как аномалию и старается уничтожить. Результатом этого являются онкологические заболевания, в том числе лейкемия, а также нарушения работы сердца: атеросклероз, инфаркт, инсульт и пр., других жизненно важных органов.

Образующиеся в большом количестве свободные радикалы разрушают клеточные мембраны, служащие своеобразной защитой клеток, что приводит к накоплению жидкости в организме, следствием чего является старение. Кроме того, меняется и уровень содержания кальция, что также провоцирует возникновение нарушений жизнедеятельности.

Внешним толчком, способным стимулировать такую цепную реакцию, может стать радиационное или ультрафиолетовое облучение, проживание в экологически опасных зонах, вредное воздействие табачного дыма и выхлопных газов. Медики считают, что пища, богатая жирами, также может спровоцировать увеличение количества свободных радикалов в организме.

Как образуются свободные радикалы

Кислород является одним из наиболее важных компонентов для организма. Все живые организмы используют кислород для метаболизма и питательные вещества для того, чтобы производить энергию для жизни. Таким образом, кислород является жизненно важным компонентом для жизни. Кислород медитирует химические реакции, которые усваивают жиры, белки и углеводы для получения энергии. Но кислород имеет высокую реакционную способность атома, который может стать частью потенциально поврежденных молекул которые обычно называют “свободные радикалы.” Свободные радикалы в организме человека, содержащие элемент кислорода являются наиболее распространенным типом частиц, образующихся в живой ткани. Другое название для них является “активные формы кислорода”.

Активные формы кислорода

Активные формы кислорода это термин, который охватывает все высокоактивные кислородсодержащие молекулы, в том числе свободные радикалы. Типы форм кислорода включают гидроксильные, перекись водорода, супероксид анион, оксид азота, синглетный кислород, гипохлорит, а также различные перекиси липидов. Они могут реагировать с мембранными липидами, нуклеиновыми кислотами, белками и ферментами, а также другими небольшими молекулами.

Окислительный стресс

Окислительный стресс означает дисбаланс между прооксидантными и антиоксидантными механизмами. Это приводит к чрезмерному окислительному метаболизму. Это напряжение может быть вызвано несколькими факторами окружающей среды, такими как воздействие загрязняющих веществ, алкоголя, лекарств, инфекции, плохого питания, токсинами, радиацией и т.д.

Контроль свободных радикалов

Как правило, образование свободных радикалов регулируется естественным образом с помощью различных полезных соединений, известных как антиоксиданты. Когда есть дефицит этих антиоксидантов из-за повреждения свободными радикалами последствия могут стать изнурительными.

Антиоксиданты способны стабилизировать или дезактивировать свободные радикалы, прежде чем они нападают на клетки.

Антиоксиданты из пищевых продуктов

Есть несколько питательных веществ в продуктах питания, которые содержат антиоксиданты. Витамин С, витамин Е, а также бета-каротин являются одними из наиболее широко изученных пищевых антиоксидантов.

Витамин С является наиболее важным водорастворимым антиоксидантом в внеклеточной жидкости. Витамин С помогает нейтрализовать в воде или водной фазе, прежде чем он может атаковать липиды.

Витамин Е является наиболее важным жирорастворимым антиоксидантом

Это важно, так как цепной антиоксидант в клеточной мембране. Он может защитить мембрану жирных кислот из перекисного окисления липидов

Витамин С в дополнение способен регенерировать витамин Е.

Бета-каротин и другие каротиноиды также обладают антиоксидантными свойствами. Каротиноиды работают во взаимодействии с витамином Е.

Питание с низким содержанием жиров может ухудшить усвоение бета-каротина и витамина Е и других жирорастворимых питательных веществ. Фрукты и овощи являются важным источником витамина С и каротиноидов. Цельные зерна и высококачественные растительные масла являются основными источниками витамина Е.

Многие растительные вещества известны как “фитонутриенты” или “фитохимические». Они также обладают антиоксидантными свойствами. К фитохимическим веществам относятся фенольные соединения, такие как флавоноиды. Они находятся в некоторых фруктах, овощах, экстракте зеленого чая и т.д.

Свободные радикалы способны атаковать здоровые клетки организма что может привести к повреждению и тяжелым заболеваниям. Повреждение клеток, вызванное свободными радикалами, как представляется, одна из основных причин старения и болезней, как:

·       Рак

·       болезнь сердца

·       снижение функции головного мозга

·       снижение иммунной системы и т.д.
В целом неустойчивые частицы участвуют в патогенезе, по крайней мере 50 заболеваний. Так как свободные радикалы содержат неспаренный электрон они неустойчивы и захватывают электроны от других веществ, чтобы нейтрализовать себя. Это первоначально стабилизирует их, но в процессе порождает повреждение другой молекулы. Вскоре начинается цепная реакция и тысячи реакций частиц могут произойти в течение нескольких секунд при первичной реакции.