Le specie chimiche reattive

In base alla natura dell’elemento il cui atomo è direttamente responsabile della reattività, si distinguono, specie reattive incentrate sull’ossigeno (Reactive Oxygen Species, ROS), o alternativamente ROI (da Reactive Oxygen Intermediate),  specie incentrate sull’azoto, denominate RNS (Reactive Nitrogen Species) o RNI, specie incentrate sul carbonio (reactive carbon species, RCS), specie incentrate sullo zolfo (reactive sulphur species, RSS) e ), specie incentrate sugli alogeni, in particolare sul cloro (RAS/RClS), solo per citare le più rilevanti dal punto di vista biologico. In ognuna di queste classi, è possibile individuare due sottoclassi, le specie radicaliche (radicali liberi) e quelle non radicaliche, sulla base, rispettivamente, della presenza o meno nella loro compagine, di elettroni “spaiati”, ossia disposti singolarmente nei rispettivi orbitali. Per convenzione, la funzione radicalica viene indicata con il simbolo "•" (che indica l'elettrone spaiato), gli ioni vengono accompagnati nella rappresentazione dal numero di cariche positive (indicate da un numero seguito dal simbolo "+" o da tanti segni "+" quanto sono le cariche positive) o negative (indicate da un numero seguito dal simbolo "-" o da tanti segni "-" quanto sono le cariche negative).

 

 

Specie reattive di maggiore interesse biologico

specie non radicaliche

specie radicaliche

O3

Ozono

NO

Ossido nitrico

H2O2

Perossido di idrogeno

O2

Anione superossido

ROOH

(Alchil)idroperossido

*O2

Ossigeno singoletto

HNO2

Acido nitroso

OH

Idrossile

N2O4

Tetrossido di azoto

RO·

Alcossile

N2O3

Triossido nitrico

ROO·

(Alchil)idroperossile

ONOOH

Acido perossinitroso

R·

Alchile

ONOO-

Perossinitrito

Q·

Semichinone (da CoQ)

ROONO

Alchil-perossinitrito

E-O·

Tocoferile

NO2+

Catione nitronio

NO2

Diossido nitrico

HClO

Acido ipocloroso

RS·

(Alchil)tiile (da R–SH)

LOOH

Perossido lipidico

 

 

Responsabili dello stress ossidativo sono pertanto non solo i radicali liberi dell'ossigeno, ma anche specie non radicaliche o altri elementi, quali lo zolfo (ad esempio il radicale tiile) o il cloro (ad esempio acido ipocloroso).

Eventuali disturbi a carico del normale stato redox possono avere effetti tossici per la produzione di perossidi e radicali liberi che danneggiano tutti i componenti della cellula, incluse proteine, lipidi e DNA. Le SRC svolgono importantissimi ruoli fisiologici, quali la difesa nei confronti dei batteri, la trasmissione dei segnali biochimici fra le cellule, il controllo della pressione arteriosa ecc. È solo il loro eccesso, generalmente riferito ad una o più classi di ossidanti, ad essere implicato nello stress ossidativo, oggi ritenuto associato ad numerosissime (>100) patologie umane nonché nel processo di invecchiamento e di cancerogenesi.

Tra tutte le specie reattive, quelle legate all’ossigeno ed all’azoto occupano il ruolo preminente

Specie Reattive dell’Ossigeno (ROS)

Specie non radicaliche

 
H2O2acqua ossigenata (perossido di idrogeno)
HOBr acido ipobromoso
HOClacido ipocloroso
O3ozono
O21 δ gossigeno singoletto
LOOHperossido lipidico
ONOOH perossinitrito

Radicali prodotti per riduzione ad un elettrone

 
 •O-O• + eֿ → •O-O: anione superossido
O2•ֿ + •OH → ¹O2+OH ossigeno singoletto
2O2•ֿ + 2H+ → H2O2 + ³O2 perossido
O2•¯ + H2O → HOO• idroperossiradicale
H2O2 + eֿ → OH + OH•  radicale idrossido
H2O2 + Fe²+ (Cu+ ) → Fe³+ (Cu++) + OH + OH•(R. Fenton)
H2O2 + O2• (cat. Cu/Fe) → O2 + OH + OH•(R. Haber-Weiss)
L + O2• → LOO•-anione lipoperossido

 

Specie Reattive dell’Azoto (RNS)

Prodotti prevalentemente dallo smog fotochimico

Specie non radicaliche 
HNO2acido nitroso
NO+catione nitrosile
NO-anione nitrosile
N2O4tetrossido di diazoto
N2O3triossido di diazoto
NO2nitrile
ROONOalchilperossinitrito
NO2Cl  cloruro di nitrile
Specie radicaliche 
O2 + L-arginina → NO• + L-citrullinaossido d’azoto
O2•¯ + NO• → ONOO¯perossinitrito
ONOO¯ + CO2→ ONOOCO2¯nitroperossicarbonato
ONOOCO2¯ → NO2 + CO3•¯biossido d’azoto

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                                                                 

                                      

                        

 
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