Radicali liberi

Vincenzo Maria Saponaro, 21/10/2023, per Liceo Scientifico Enrico Fermi

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I RADICALI

Una classe di sostanze dannose per le cellule

Vincenzo Maria Saponaro, 21/10/2023, per Liceo Scientifico Enrico Fermi

INDICE

1. Cosa sono i radicali liberi? Le prime cose da sapere

5. Quali sono i processi di formazione dei radicali liberi?

2. Alcuni esempi di radicali liberi?

6. Come interagiscono e come danneggiano le cellule?

7. Quali sono le malattie collegate ai radicali liberi?

3. Come si formano i radicali liberi?

4. Come avviene la sostituzione radicalica?

8. Come proteggersi dall'azione dei radicali liberi?

Vincenzo Maria Saponaro, 21/10/2023, per Liceo Scientifico Enrico Fermi

Cosa sono i radicali liberi?

Radicale libero è una qualsiasi specie chimica, atomo o molecola, di natura organica o inorganica, che, avendo elettroni spaiati nei suoi orbitali, tende ad accoppiarli, nelle reazioni con altre specie, cedendone o acquistandone per eliminare la situazione di disaccoppiamento. (Treccani)

Vincenzo Maria Saponaro, 21/10/2023, per Liceo Scientifico Enrico Fermi

Esempi di radicali liberi

*OH

O2*-

CH3*

H2O2

Radicale trifenilmetile

Radicale ossidrile

Anione superossido

Perossido d'idrogeno

Vincenzo Maria Saponaro, 21/10/2023, per Liceo Scientifico Enrico Fermi

Come si formano i radicali?

Le reazioni di ossidoriduzione (redox), dato che riguardano lo scambio di elettroni fra una molecola che li acquista (ossidante) e una che li perde (riducente), sono le più frequenti fra quelle che coinvolgono i radicali liberi e quelle maggiormente implicate nei loro effetti biologici.

Negli ultimi anni si è scoperto che anche altri gas atmosferici di piccole dimensioni possono produrre specie radicaliche con effetti biologici (Li, Moore 2007).L'azoto, nel complesso processo di incorporazione nella materia biologica dà origine a specie radicaliche indicate, in analogia con i ROS, come RNS (Reactive Nitrogen Species), specie reattive dell’azoto.

Vincenzo Maria Saponaro, 21/10/2023, per Liceo Scientifico Enrico Fermi

Vincenzo Maria Saponaro, 21/10/2023, per Liceo Scientifico Enrico Fermi

Alcuni dei processi che portano alla formazione di radicali liberi.

In rosso sono rappresentati gli atomi di ossigeno, in bianco quelli di idrogeno; il puntino nero accanto agli atomi di ossigeno rappresenta l’elettrone spaiato. O3 è l’ozono (molecola formata da tre atomi di ossigeno) presente nell’atmosfera.

Vincenzo Maria Saponaro, 21/10/2023, per Liceo Scientifico Enrico Fermi

Interazioni con le cellule

Danni alle cellule

In pratica i radicali liberi, per pareggiare la propria carica e tornare stabili, "rubano" l'elettrone che gli manca agli atomi delle molecole vicine. Queste molecole vengono, quindi, ossidate, cioè diventano a loro volta radicali liberi che si mettono in cerca di un elettrone per pareggiare la propria carica, innescando una vera e propria reazione a catena.

Quando le difese antiossidanti dell'organismo non riescono a mantenere i radicali liberi al livello minimo tollerabile, questi ultimi iniziano a rubare l'elettrone di cui hanno bisogno ad altre molecole vicine tra cui lipidi, carboidrati, proteine e anche DNA e RNA. Così facendo le danneggiano trasformandole a loro volta in radicali liberi e causando danni alle cellule.

Vincenzo Maria Saponaro, 21/10/2023, per Liceo Scientifico Enrico Fermi

Si è visto che la morte cellulare programmata o apoptosi, processo molto importante nella senescenza dei tessuti, è in gran parte connessa con la liberazione nel citoplasma di fattori mitocondriali, a sua volta resa possibile dalla perdita d'integrità della membrana dell'organello dovuta all'azione dei radicali liberi.

Negli stati trattati precedentemente è evidente che la bilancia ossido-riduttiva è spostata verso condizioni pro-ossidanti che favoriscono la degenerazione e la morte cellulare. La crescita di un tumore è invece marcata da una tendenza incontrollata alla proliferazione di determinate cellule. In realtà nel cancro i radicali liberi hanno un ruolo differente a seconda delle diverse fasi del processo tumorale: la carcinogenesi (fase di trasformazione), lo sviluppo del tumore (fase di progressione) o la terapia.

La malattia di Alzheimer e la malattia di Parkinson insorgono in tarda età in zone specifiche del cervello che, ai rilievi autoptici, mostrano segni di danno ossidativo e appaiono come casi locali di invecchiamento in un tessuto, come quello nervoso, particolarmente suscettibile al danno ossidativo per via dell'intenso metabolismo aerobio e della relativa carenza di difese antiossidanti.

Vincenzo Maria Saponaro, 21/10/2023, per Liceo Scientifico Enrico Fermi

Come proteggersi dall'azione dei radicali liberi?

La difesa degli organismi contro i danni ossidativi è basata essenzialmente sull’espressione, costitutiva o induttiva, di geni che, con i prodotti di tale espressione, regolano la sintesi di molecole antiradicaliche o mediano l’azione fisiologica dei radicali stessi.

Una delle strategie più importanti nella lotta ai radicali liberi è, senza dubbio, il consumo, a tavola, di alimenti ricchi di antiossidanti.

L’organismo di una persona sana è in grado di difendersi dalla presenza dei radicali liberi grazie a un sistema anti-radicali, detto sistema antiossidante, che fornisce ai radicali liberi gli elettroni di cui sono privi.