Freie Radikale verstehen: Arten, Entstehung und Auswirkungen

Ein freies Radikal ist jedes Atom mit einem oder mehr ungepaarten Elektronen in der äußersten Schale. Freie Radikale entstehen, wenn eine kovalente Bindung gebrochen wird, wobei die Bestandteilsatome jeweils ein Elektron haben. Aufgrund der Anwesenheit eines ungepaarten Elektrons sind freie Radikale extrem reaktiv. In der menschlichen Biologie erfüllen freie Radikale (sauerstoffzentrierte freie Radikale) eine Vielzahl notwendiger zellulärer Funktionen, aber wenn sie überreichlich vorhanden sind, können sie Schäden an genau diesen Zellen verursachen.

Superoxid

Superoxid wird innerhalb der Zelle auf der Membranebene spezialisierter Zellen erzeugt, wenn Sauerstoffatome ein zusätzliches Elektron aufnehmen. Normalerweise sind diese Zellen phagozytär (angreifen und zerstören unerwünschte Materialien im Körper) und verwenden Superoxid, um unerwünschte Bakterien zu zerstören. Superoxid kann durch Superoxid-Dismutase neutralisiert werden.

Hydroxylradikal

Hydroxylradikale sind die instabilste Form von freien Radikalen, die im Körper vorkommen. Ihre Instabilität bedeutet, dass sie eine kurze Lebensdauer haben; sie sind jedoch auch die schädlichsten für lebendes Gewebe. Hydroxylradikale können entweder aus der Herber-Weiss-Reaktion (zwischen O2 und H2O2) oder durch die Kombination von Kupfer oder Eisen und H2O2 gebildet werden. Im Gegensatz zu Superoxid kann Hydroxyl nicht über enzymatische Reaktion neutralisiert werden; sie müssen sich im Wesentlichen selbst destabilisieren.

Singulett-Sauerstoff

Singulett-Sauerstoff ist kein freies Radikal im wahrsten Sinne des Wortes, sondern entsteht während vieler Reaktionen zwischen freien Radikalen und kann andere katalysieren. Singulett-Sauerstoff ist in der Lage, Energie zwischen Molekülen zu übertragen, was zum Springen von Elektronen auf neue Orbitalschalen führen kann und ungepaarte Elektronen erzeugt. Daher kann Singulett-Sauerstoff die Bildung von freien Radikalen katalysieren.

Wasserstoffperoxid

Wasserstoffperoxid kann im Körper durch eine Vielzahl von Reaktionen gebildet werden. Wasserstoffperoxid kann entweder in Hydroxylradikale umgewandelt oder als harmloses Wasser ausgeschieden werden. Glutathionperoxidase ist notwendig, um Wasserstoffperoxid in Wasser anstelle von schädlichen Hydroxylradikalen umzuwandeln.