Gốc tự do
Một gốc tự do (Anh ngữ: free radical hoặc radicals) là một phân tử với một điện tử độc lập / chưa tạo thành cặp (unpaired electron) (Afzal & Armstrong, 2002). Những gốc tự do thiếu hụt electron để tạo thành "bộ tám" (octet) theo cấu trúc Lewis (Lewis Structure). Ví dụ: khi phân tử Cl2 tách ra thành hai nguyên từ Cl. Mỗi nguyên tử Cl sẽ mang 7 electrons (valence electrons), 7 electrons tạo thành 3 cặp electrons, 1 electron độc lập (khi 2 nguyên tử Cl kết hợp, electron độc thân sẽ kết hợp với nhau làm một cặp electron). Mỗi nguyên tử Cl với 7 electrons là một gốc tự do. Electron độc thân được gọi là electron số lẻ (odd electron) hoặc electron gốc (radical electron). Những electron này luôn trong tư thế sẵn sàng để kết hợp với một electron tự do của một nguyên tử khác để tạo một liên kết. Thông thường, những nguyên tử này sẽ được vẽ với một dấu chấm (vd: Cl·) để đại diện cho electron lẻ (odd electron) chưa tạo thành cặp (unpaired). Những gốc tự do rất dễ tạo ra phản ứng (reactive).
Các phản ứng
Gốc tự do liên tục được sản sinh trong chuỗi phản ứng (Free-Radical Chain reaction) trong cơ thể và các tác động từ bên ngoài. Quá trình chuyển hóa này được gói gọn trong ba bước chính là khởi đầu, truyền dẫn và kết thúc.
Bước khởi đầu
Sản sinh gốc tự do. Phản ứng tách phân tử Cl2 thành hai gốc tự do là ví dụ.
Bước truyền dẫn
Là những phản ứng mà những gốc tự do dễ phản ứng (reactive) này phản ứng với một phân tử ổn định khác (stable molecule) để tạo thành sản phẩm (product) và một gốc tự do. Do tính chất dễ phản ứng (reactive), những gốc tự do này tiếp tục phản ứng với các phân tử ổn định khác cho đến khi không còn tác nhân (reactant) hoặc những gốc tự do hoàn toàn bị phá huỷ (destroyed).
Do đó, nó không cân bằng, đầy đủ và trở nên rất bất ổn, dễ tạo ra phản ứng. Nó luôn luôn tìm cách chiếm đoạt điện tử mà nó thiếu từ các phân tử khác, và lần lượt tạo ra một chuỗi những gốc tự do mới, gây rối loạn cho sinh hoạt bình thường của tế bào. Các khoa học gia ví chúng như những tên sở khanh chuyên đi ve vãn, phá hoại hạnh phúc của các cuộc hôn nhân đang êm đẹp.
Gốc tự do luôn trong tình trạng "đơn thân độc mã" nên thường xuyên "nhòm ngó" đến những phân tử "hàng xóm". Lợi dụng lúc "hàng xóm" lơ là cảnh giác, chúng sẽ nhanh tay cướp lấy một điện tử để "có đôi có cặp" đủ đầy như một phân tử bình thường. Đương nhiên, khi này gã phân tử "hàng xóm" lại trở thành kẻ cô đơn, và tiếp tục đi "rình" những phân tử "lân cận" khác, gây ra chuỗi "bi kịch" kéo dài.
Bước kết thúc
Là khi những phản ứng phụ phá huỷ (side reaction destroy) gốc tự do hoặc làm chậm hoặc dừng phản ứng.
Mối liên hệ với chất oxy hóa
Gốc tự do cũng là một cách gọi khác Chất oxy hóa. Có thể chúng được chia làm hai bài riêng với mục tiêu nhấn mạnh, để cập đến các hướng khác nhau:
- Chất oxy hóa nói về các phản ứng oxy hóa khử hóa học nói chung xảy ra trong môi trường
- Gốc tự do nói về các phản ứng oxy hóa xảy ra trong cơ thể gây ra các loại bệnh và nhiều tác hại trên cơ thể
Tác hại với sức khỏe cơ thể
Gốc tự do có nhiều tác hại với sức khỏe cơ thể, nó là nguồn gốc của sự lão hóa và hơn 100 bệnh tật nguy hiểm bao gồm các bệnh về não, mắt, da, hệ miễn dịch, tim, mạch máu, phổi, thận, đa cơ quan và khớp. Ở mức độ nặng, gốc tự do gây nên nhiều bệnh nguy hiểm và gây ung thư do sau khi "cướp" điện tử, gốc tự do làm tổn thương màng tế bào, phản ứng mạnh với các phân tử protein, DNA và các axit béo, dẫn đến những biến đổi gây tổn hại, rối loạn và làm chết tế bào.
Số lượng của gốc tự do tích lũy theo tuổi và tác hại ngày càng nghiêm trọng. Dù vậy, ngay từ khi sinh ra, cơ thể con người đã phải đối mặt với gốc tự do. Tuổi tác ngày càng tăng thì số lượng gốc tự do cũng không ngừng sản sinh, tấn công vào nhiều bộ phận của cơ thể. Đáng chú ý, khi cuộc sống căng thẳng cũng là lúc "đội quân" gốc tự do "thừa cơ" gia tăng nhanh chóng, thúc đẩy sự lão hóa và làm các bệnh lý sớm phát triển. Ước tính, mỗi tế bào phải hứng chịu khoảng 10.000 gốc tự do tấn công mỗi ngày. Vì vậy, trong cuộc đời của một người sống tới 70 tuổi, thì có chừng 17 tấn gốc tự do được tạo ra.
Chủ động chống gốc tự do
Các chuyên gia y tế cảnh báo, trong xã hội hiện đại con người sẽ chịu nhiều áp lực hơn do đó gốc tự do sản sinh nhanh hơn và nhiều hơn, tạo nên nhiều mối nguy cho sức khỏe. Vì vậy, cần chủ động đối phó với bệnh tật do gốc tự do gây ra càng sớm càng tốt, bằng cách:
- Giảm yếu tố tăng sinh gốc tự do: Gốc tự do không chỉ sinh ra từ các quá trình chuyển hóa trong cơ thể mà còn hình thành dưới tác động của các yếu tố bên ngoài như: môi trường ô nhiễm (khói bụi, ánh nắng, phóng xạ…), khói thuốc lá, hóa chất, nhiễm khuẩn, thực phẩm… Vì thế, cần hạn chế tối đa tác động của các yếu tố này.
- Bổ sung chất chống gốc tự do từ thiên nhiên: Một chế độ dinh dưỡng giàu các chất chống gốc tự do có thể giúp cơ thể tăng khả năng phòng vệ và trung hòa gốc tự do một cách hữu hiệu. Trong khẩu phần ăn hằng ngày, nên tăng cường các thảo dược, trái cây và rau củ vì đây là nguồn cung cấp dồi dào các chất chống gốc tự do. Trong đó, Blueberry sinh trưởng ở Bắc Mỹ đã được nhiều nghiên cứu chứng minh khả năng chất chống gốc tự do mạnh mẽ.
Tên vài gốc tự do
Lipid peroxide và các sản phẩm oxy hóa của nó (Lipid Oxidation Products - LOPs)