Fria radikaler 2

Bild1
Fria radikaler har fria elektroner som inte är bundna till någon annan atom eller molekyl.

Idag kommer en fortsättning på temat fria radikaler.

Superoxidjonradikalen (O2.-)

Det var denna radikal som dödade det mesta av livet på jorden, från allra första början av livets existens. Alltså innan vi människor fanns. Den här radikalen har förmågan att reagera med sig själv, ett fenomen som kallas för dismutering. Så här ser den kemiska reaktionen för dismutering ut:

O2.- + 02.- + 2 H –> H202 + O2

Men de är faktiskt inte så väldigt farliga för oss människor. Den här fria radikalen finns i oss och ju äldre vi blir desto mer har vi den. Mitokondrierna, som är cellens energiproducent, läcker ut fria radikaler i samband med sin eletrontransport. Och ju äldre vi blir desto mer läcker det ut. Detta är en del av anledningen till att vi åldras. Men superoxidjonradikalen produceras inte bara i mitokondrierna, utan också i två typer av vita blodkroppar som kallas för leukocyter och makrofager. De kommer också från kroppens nedbrytning av giftiga ämnen.

Väteperoxid (H202)

Ja, det ena ämnet som bildas när dismutering av två superoxidjoner sker är väteperoxid. Det är det här ämnet vi använder när vi bleker håret eller tänderna. Det är ingen fri radikal, men är ändå skadligt. Det skadar en del proteiner genom att oxidera tioler, alltså molekyler med den funktionella gruppen -tiol eller merkaptogruppen, (-SH). Ibland kan väteperoxid medverka i en fentonreaktion, och då är det en möjlig källa till att bilda radikal. Fentonreaktionen är den farligaste.

Hyrdoxylradikalen, H0.

Detta är en väldigt reaktiv molekyl, som styrs av diffusion över våra cellmembran. I fentonreaktionen bildas HO. Peroxideras sönderdelas, och reaktionen katalyseras av metall. Järnet ger bort en elektron till väteperoxiden, då faller väteperoxiden sönder. Det ser ut så här:

Fe2+ + H202 –> Fe3+ + OH- + HO.

Men det behöver inte vara järn som ingår i reaktionen, det kan vara vilken annan övergångsmetall som helst. En övergångsmetall är ett grundämne som är en metall och som finns i mittendelen av det periodiska systemet. Det kan exempelvis vara koppar, titan eller kobolt. Det går också att få HO. genom en annan reaktion som heter Haber-Weiss-reaktion.

Singlet syre (1O2)

Ettan framför syren är upphöjd, vilket tyvärr inte kan göras i den här bloggen. Den visar i alla fall att syremolekylen är exciterad. Elektronen har hoppat ut från sin plats och lagt sig på ett yttre elektronskal innan den hoppar tillbaka. Det är när elektronen ligger på det yttre elektronskalet eller det yttre orbitalet som det egentligen heter som molekylen är exciterad. Det här gör att molekylen får mycket lättare för att reagera med andra ämnen. Själv bildas den genom reaktioner som kallas fotosensiteringsreaktioner. I kroppen finns det ämnen som ingår i sådana reaktioner. Riboflavin är ju en B-vitamin (B2) som tillhör gruppen flaviner, bilirubin är ett ämne som bildas när våra röda blodkroppar bryts ner och slängs ut ur kroppen, och porfyrin är ett rött färgämne som finns i band annat blod och urin. Klorofyll deltar också i denna reaktion, och det finns ju i växterna. De här ämnena tar upp UV-ljus från solen och överför det till syre. Ämnen som tar upp UV-ljus kallas för fotosensitizers. Som en konsekvens av det dör flera av våra hudceller.

Skador och reparationer

Lipidoxidering

Ja, som vi alla vet kan vi få skador av solen. Vad händer då om vi exempelvis får i oss för mycket fria radikaler? Exempelvis skulle en fri radikal kunna hamna mellan fosfolipiderna i cellens membran. Då kommer den att hoppa runt där mellan fettsyrorna. Det går till på det viset att den fria radikalen tar ett väte från en fettsyra och hoppar över till den fettsyran. Det sker en ny reaktion, en ny radikal skapas och radikalen fortsätter att hoppa runt på det där viset som i en kedjereaktion. Fettsyrorna kan trilla sönder, och det kan bildas peroxider i cellen.

Lipidperoxidering

Lipidperoxidering kallas också för autooxidation. Det här är en kedjereaktion som orsakar ännu mer peroxidation, och det gör naturligtvis att det blir väldigt mycket skador. Vid lipidperoxidering uppstår en massa bindningar mellan membranets fettsyror och olika gifter. Då blir cellmembranet stelt, oflexibelt, och kan gå sönder. Cellen kan börja läcka, de olika jonkanalerna som är till för att släppa in och släppa ut rätt ämnen i rätt mängd slutar att fungera. Cellmembranet skulle kunna trilla sönder helt, cellen förstörs.

DNA-skada

I cellen sker de ca 1 000 skador varje dag. Radikaler kan göra så att kromosomer går sönder, det blir ett dubbelt strängavbrott, vilket betyder att hela DNA-molekylen delar sig. Ibland blir det ”bara” en enkelt strängavbrott. Då kan plötsligt en OH-grupp (hydroxid) läggas till den där inte ska finnas. Men som tur är kan kroppen laga detta, annars hade vi som människor inte kunnat fungera.

Ibland lyckas dock inte DNA-reparationen. Cellen kan ibland då lösa det genom att begå självmord, apoptos. Just den cellen med det skadade DNAt dör. Annars kanske det blir en mutation i DNA som kan orsaka cancer eller avvikelser hos individen. Ibland kan också cellcykeln stoppas.

Hitta och mäta fria radikaler

Electronic Spin Resonance, ESR, är en ganska komplicerad maskin som kan hitta fria radikaler i kroppen. Jag tänker inte gå närmare in på den, men du kan läsa om den i boken som finns angiven som förslag på vidare läsning i min källförteckning. Men man kan också analysera ämnen som bildas i reaktioner i kroppen, och utifrån detta förstå hur mycket fria radikaler det egentligen finns i kroppen. Väteperoxid, oxiderade DNA-baser och andra ämnen som kommer från kroppen kan avslöja detta. Urin, blod och utandningsluft kan innehålla ämnen som tyder på fria radikaler.

Källa:

Hamberg, M. Radikalreaktioner. Karolinska Institutet. MBB/Undervisningen. Biomedicinprogrammet. Allmän och Organisk kemi. (Hämtad 2015-06-17).

Murray, R K. et el. Harpers Illustrated Biochemistry. Kina: The McGraw-Hill Companies. 2012.

Öllinger, K. Fria radikaler och deras inverkan på celler. Föreläsning. Linköpings Universitet. 2014-02-25

Förslag på vidare läsning:

Chen, M Y M. et al. Basic Radiology. 2:dra upplagan. The McGraw-Hill Companies, Inc. 2011.

 

3 comments

Vad tycker du?