Reaktivne vrste kisika
Reaktivne vrste kisika, slobodni radikali kisika, skr. ROS (eng. Reactive Oxigen Species), 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 (•O− 2), koji je prekursor većine reaktivnih vrsta kisika: O2 + e− → •O− 2 Dismutacija superoksida proizvodi vodik-peroksid (H2O2): 2 H+ + •O− 2 + •O− 2 → H2O2 + O2 Vodik-peroksid se zauzvrat može djelomično reducirati, stvarajući tako hidroksidne ione i hidroksilne radikale (•OH), ili potpuno reducirati u vodu:<: H2O2 + e− → HO− + •OH 2 H+ + 2 e− + H2O2 → 2 H2O U biološkom kontekstu, ROS su nusproizvodi normalnog metabolizma kisika. ROS imaju uloge u ćelijskoj signalizaciji i homeostazi]. 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. To može dovesti do značajnog oštećenja ćelijskih struktura. Kumulativno, ovo je poznato kao oksidativni stres. Na proizvodnju ROS-a snažno utiču reakcije faktora stresa u biljkama; ovi faktori koji povećavaju proizvodnju ROS-a uključuju sušu, salinitet, hlađenje, odbranu od patogena, nedostatak nutrijenata, toksičnost metala i UV-B zračenje. ROS se također generirajuu iz egzogenih izvora kao što je ionizirajuće zračenje stvarajući nepovratne učinke u razvoju tkiva i kod životinja i kod biljaka.