مولكول و اكسيژن ريشه واكنش‌هاي آن

این متن شامل 95 صفحه می باشد 

اتم اكسيژن فراوان ترين عنصر در پوسته زمين است و در اتمسفر و آب براي شكل‌هاي هوازي حيات مورد نياز مي باشد مخزن اكسيژن كره زمين نتيجه ساخته شدن آن از واكنش‌هايي مانند فتو سنتز است 37 EMOL و 1 EMOL=108 MOLES. فتوسنتز واكنشي است كه در آن دي اكسيژن‌ (₂O‌) از آب آزاد مي‌شود دي اكسيژن تقريبا بطور دائمي در تنفس استفاده مي‌شود و بيشتر از آن جهت استفاده مي‌شود كه پذيرنده نهايي الكترون است. اتم اكسيژن در آنواع مولكولهاي آلي بوسيله تنوعي از واكنش‌هاي آنزيمي‌ (مانند اكسيژن ساز‌) و غير آنزيمي ثابت مي‌شود.

موجودات بي هوازي هر چند از عهده اثر مخالف اكسيژن بر مي آيند. در غلظت بالا‌تر از اكسيژن اتمسفر، دي اكسيژن ممكن است‌ (₂O‌) بازدارنده يا غير فعال كننده آنزيم معيني باشد و يا اينكه ممكن است با CO₂براي ثابت شدن بوسيله 1، 5 – بيس‌فسفات كربوكسيلاز اكسيژناز رقابت كند كه اين باعث مي‌شود كه ارزش انرژيتيك فتوسنتز افزايش يابد. بطور كلي اثر سمي اكسيژن به طور عمده توسط مشتقات واكنشي‌ (واكنش پذير) آن اعمال مي‌شود، در حاليكه دي اكسيژن در حالت پايدار اتم نسبتا غير قابل واكنش است و مي تواند در حالت آرامش همراه مواد الي وجود داشته باشد اجباراتي جزئي از ساختار آنها گردد. اين ويژگي توسط چرخش‌هاي موازي دو الكترون جفت نشده دي اكسيژن، كه داراي يك سدانرژي براي واكنش اكسيژن با تركيبات غير راديكال است (ممانعت چرخش‌) نشان داده مي‌شود.

براي اينكه اكسيژن به طور شيميايي واكنش پذير باشد بايد بطور فيزيكي يا شيميايي فعال شود. فعاليت فيزيكي بطور عمده توسط انتقال انرژي تحريك از يك رنگيزه فعال شده با نور همانند كلروفيل تحريك شده به اكسيژن اتفاق مي‌افتد با جذب انرژي كافي چرخش يك الكترون معكوس مي‌شود. اولين حالت منفرد از اكسيژن‌ (به صورت O₂يا ₂ نشان داده مي‌شود‌) يك نوع واكنش پذير متداول است. اين حالت اكسيژن قابليت انتشار زيادي دارد و قادر به واكنش با ملكولهاي الي است‌ (كه الكترونها معمولا جفت شده هستند‌) و به غشاهاي فتوسنتزي آسيب مي‌رسانند.

فعاليت شيميايي مكانيزم ديگري براي ممانعت چرخش الكترون و فعال كردن است. اين عمل توسط احيا يوني والنت‌ (يك ظرفيتي‌)دي اكسيژن با افزايش الكترونهاي يكي توسط ديگري آنجام مي گيرد. چهار الكترون و چهار پروتون براي احيا كامل اكسيژن به آب نياز است. همه سه حد واسط احيا يك ظرفيتي(univatent‌) مثلا سوپر اكسيد O₂^o. پراكسيد هيدروژن (H₂o₂) راديكال هيدروكسيل OH^o از نظر شيميايي فعالند و از نظر فيزيولوژيكي سمي هستند اين سميت به وسيله نيمه عمرها ي كوتاه آنها قبل از واكنش با تركيبات سلولي و در مقايسه با نيمه عمر دي‌اكسيژن انعكاس داده مي‌شود،‌ (بيشتر از 100 ثانيه جدول 1‌) نوع اكسيژن واكنشي كه با يك ملكول الي برخورد مي‌كند يك الكترون را از آن خارج مي‌كند و در يك واكنش زنجيره اي به صورت راديكالهاي پراكسيل‌(Roo^o)و آلكوكسيل (Ro^o) درآيد.

سوپر اكسيد اولين توليد احيا شده از حالت بنيادي اكسيژن است كه اين توانايي را دارد هم از اكسيد شدن و هم از احيا شدن ايجاد شود اين ماده با چند ماده توليدي از واكنش‌هاي ديگر ممكن است واكنش دهد كه اين عمل بطور خود به خود و يا بوسيله آنزيم‌هاي جهش نيافته منجر به توليد H₂o₂ مي‌شود.

پراكسيد هيدروژن يك راديكال آزاد نبوده اما بعنوان اكسيد كننده و عامل احيا كننده در تعدادي از واكنش‌هاي درون سلولي شركت مي‌كند بر خلاف سوپر اكسيد،H₂o_{2 انتشار} بيشتري از ميان غشاها و بخش‌هاي كرده‌بندي شده سلول داشته و ممكن است مستقيما آنزيم‌هاي حساس را در غلظت كم غير فعال كند مانند سوپر اكسيد، H₂o₂ پايداري بيشتري دارد. بنابراين از ديگر آنواع آن اكسيژن‌هاي واكنش اثر سمي كمتري دارد تهديد عمده سوپر اكسيد و H₂o₂ در توانايي آنها به توليد زياد راديكالهاي هيدروكسيل واكنش‌دار مي‌باشد.

راديكال‌هاي هيدروكسيل از آنواع اكسيد كننده قوي در سيستم بيولوژيكي بشمار مي‌روند. اين راديكال ها بطور غير ويژه اي با هيچ مولكول بيولوژيكي واكنش نمي دهند اين موضوع به انتشار آن بر مي‌گردد كه انتشار آن در درون سلول به آندازه قطر 2 مولكول از جايگاه توليد آنها انجام مي‌گيرد.

هيچ نوع تميز كننده اي كه بتواند OH^oرا جمع آوري كند شناخته نشده است. اگر چه پيشنهاد شده است كه چندين متابوليت همانند اوره يا گلوكز در سيستم‌هاي جانوري جمع كننده OH^o هستند جديدا هم نقشي براي OH^o در متابوليسم پلي ساكاريدهاي ديواره سلولي پيشنهاد شده است نوع واكنش‌هاي مختلفي كه در بالا شرح داده شده است به سبب تغييرات: 1- جلوگيري از آنزيم‌هاي حساس 2- كاهش كلروفيل يا بي رنگ شدن 3- پراكيداسيون ليپيدها مي باشد: به دليل يورش راديكال‌هاي آزاد، H₂o₂ و اكسيژن منفرد به اسيدهاي چرب غير اشباع ليپيدهاي هيدروپراكسيد توليد مي‌شود و در حضور مواد كاتاليزي راديكال‌هاي الكوكسيل‌ (alkoxyl‌) و پراكسيل (peroxyl‌) به زنجيره واكنش در غشا سلولي انتقال مي يابند و ليپيد‌هاي ساختاري و غشاهاي...