GỐC TỰ DO LÀ GÌ VÀ TÁC HẠI CỦA CHÚNG

Gốc tự do là một khái niệm hoàn toàn mới và xa lạ với nhiều người, được hình thành trong quá trình sinh sống của cơ thể. Cũng có những tác động tiêu cực nếu có quá nhiều gốc tự do bên trong cơ thể chúng ta, cùng tìm hiểu những kiến thức về gốc tự do ngay dưới đây. 

Khái niệm và phân loại:

Gốc tự do là trạng thái cấu trúc của phân tử có một điện tử lẻ ở quỹ đạo điện tử ngoài cùng, trong khi các phân tử của hệ sinh học đều có số điện tử chẵn ở lớp ngoài cùng. Vì vậy gốc tự do có đặc điểm là rất kém ổn định, chúng sẵn sàng phản ứng với phân tử hoặc nguyên tử lân cận, cho đi hoặc nhận thêm một điện tử để hoàn chỉnh quỹ đạo điện tử ngoài cùng của mình. Do vậy, các gốc tự do có khả năng oxy hóa rất cao.

Có thể phân loại các gốc tự do thành 3 nhóm: Sinh vật không thể duy trì được sự sống nếu thiếu oxygen dù chỉ trong một thời gian ngắn, vì vậy oxygen liên tục được cung cấp cho các tế bào qua các hệ vi tuần hoàn rộng lớn của cơ thể. Trong toàn bộ số lượng oxygen cung cấp cho các tế bào có khoảng 2% phân tử oxygen có năng lượng thấp nhất, được gọi là các phân tử oxygen ở trạng thái triplet. Tuy vẫn có số điện tử chẵn ở quỹ đạo ngoài cùng của phân tử nhưng do ở trạng thái triplet cho nên chúng cũng có tính chất như một gốc tự do: chúng nhận thêm một điện tử (e-) thành gốc tự do superoxide và thêm một điện tử (e-) thứ hai nữa thành peroxide. Kết hợp với 2H+, peroxide thành Hydrogen Peroxide (H2O2). Superoxide kết hợp với Hydrogen Peroxide (H2O2) thành các gốc tự do oxygen, gốc tự do Nitric Oxide (NO) và các gốc tự do thứ phát do các gốc tự do nguyên phát oxygen và Nitric Oxide gây ra.

Superoxide, hydro peroxide (H2O2) và hydroxyl được gọi là các loài oxygen phản ứng ROS (Reactive Oxygen Species), còn gọi là ba loại chất oxy-hóa (the three oxidant species), trong đó hydroxyl là chất oxy-hóa mạnh.

Phản ứng hóa học của ba loài chất oxy-hóa

Tiếp đến là gốc tự do dạng Nitric Oxide, trong tế bào của cơ thể tồn tại các gốc tự do dạng này rất nhiều. Nitric Oxide được tạo ra liên tục bởi các tế bào biểu mô của mạch máu từ amino axit dưới tác dụng của enzyme NOS (Nitric Oxide Synthase). Ngoài ra Nitric Oxide (NO) còn được tạo ra từ nhiều nguồn khác như các nơron, các thần kinh đệm, các dây thần kinh và các bạch cầu. Nitric Oxide (NO) là gốc tự do hết sức cần cho sự sống, nó tham gia điều hòa nhiều chức năng sinh lý quan trọng: điều hòa trương lực thành mạch, điều hòa huyết áp, ức chế tiểu cầu, phản ứng viêm, dần truyền thần kinh. Nitric Oxide (NO) chỉ trở thành độc tế bào khi chúng chuyển thành 2 chất oxi-hóa mạnh là Nitrogen Dioxide và Hydroxyl:

Sản phẩm Nitrogen Dioxide và Hydroxyl sau quá trình phản ứng hóa học 

Cuối cùng là các gốc tự do thứ phát do phản ứng dây chuyền tạo ra, Gốc tự do phản ứng với phân tử lân cận X tạo thành gốc tự do mới. Gốc tự do mới lại phản ứng với phân tử lân cận Y tạo ra gốc tự do mới nữa là và cứ như thế thành phản ứng dây chuyền có khi lan xa so với vị trí ban đầu của:

Phản ứng hóa học của các gốc tự do 

Nguyên nhân gây ra gốc tự do:

Trong cuộc sống hiện đại, cơ thể chúng ta thường tiếp xúc với các độc tố tự nhiên và nhân tạo như: khí thải, bức xạ, thuốc trừ sâu, kim loại nặng, hóa chất bảo quản... Lối sống căng thẳng chịu nhiều áp lực, các chế độ ăn uống quá dư thừa không tốt cho sức khỏe càng làm trầm trọng thêm quá trình tự nhiên hình thành nên các gốc tự do. Ngoài các yếu tố tác động từ bên ngoài, các hoạt động sống của mỗi tế bào (hô hấp tế bào), stress (căng thẳng thần kinh, chấn thương tâm lý...) cũng là nguyên nhân gây gia tăng các gốc tự do trong cơ thể.

Các tình huống gây tăng gốc tự do:

• Các căng thẳng tinh thần, thể chất: lao động quá sức, lo lắng, áp lực, buồn, sợ…
• Ăn uống không hợp lý: tỷ lệ chất béo quá cao trong khẩu phần ăn gây rối loạn chuyển hóa lipid, thừa năng lượng, thiếu vitamin B, PP, C, A, E, thiếu Acid amin thiết yếu, thực phẩm không an toàn…
• Những điều kiện gây trở ngại cho sự sống và hoạt động cơ thể: thiếu oxy mô, bỏng, nhiễm trùng cấp…
• Môi trường ô nhiễm, chất độc hại, hóa chất, nhiễm xạ…
• Trạng thái giảm trữ lượng Antioxidant trong tế bào: do cao tuổi, do thiếu cung cấp antioxidant qua thức ăn.

Phương thức hoạt động của các gốc tự do trong cơ thể:

Những gốc tự do trong cơ thể tồn tại ở trạng thái có một điện tử đơn lẻ, nên gốc tự do luôn ở trạng thái bất ổn và luôn tìm cách chiếm đoạt điện tử của nguyên tử khác. Theo các nhà nghiên cứu, gốc tự do hủy hoại tế bào theo diễn biến sau đây: trước hết, gốc tự do oxy hóa màng tế bào, gây trở ngại trong việc thải chất bã và tiếp nhận thực phẩm, dưỡng khí; rồi gốc tự do tấn công các ty lạp thể, phá vỡ nguồn cung cấp năng lượng. Sau cùng, bằng cách oxy hóa, gốc tự do làm suy yếu kích thích tố, enzyme khiến cơ thể không tăng trưởng được. Hiểu theo một cách đơn giản, các gốc tự do luôn có xu hướng lấy thêm điện tử từ các tế bào khác của cơ thể để lấp đầy chỗ trống của điện tích tự do. Các tế bào bình thường đang cân bằng về điện tích sau khi bị các gốc tự do tấn công sẽ bị mất cân bằng về điện tích, vô hình chung cơ thể sẽ xuất hiện thêm nhiều các gốc tự do hơn. Do vậy, số lượng gốc tự do tăng cao bất thường và hàng rào chống oxy hóa tự nhiên trong cơ thể không kiểm soát được.

Các gốc tự do này sẽ gây nên những rối loạn các phản ứng và chuỗi phản ứng hóa học trong cơ thể, phá hủy màng tế bào, tiếp đó là các tổn thương như: biến đổi cấu trúc protein, ức chế các men, thay đổi nội tiết tố, kích thích các mầm bệnh và dẫn đến các chứng bệnh: xơ vữa động mạch, tiểu đường, tai biến, ung thư…

Theo các nhà khoa học thì gốc tự do có thể là thủ phạm gây ra tới trên 60 bệnh, đáng kể nhất là: bệnh vữa xơ động mạch, ung thư, Alzheimer, Parkinson, đục thuỷ tinh thể, bệnh tiểu đường, cao huyết áp không nguyên nhân, xơ gan.

Qua đó chúng ta cũng đã thấy được những tác hạ cũng cách thức hoạt động của gốc tự do, chính vì vậy ngay từ bây giờ hãy tạo cho mình những thói quen tốt hằng ngày bằng cách cân bằng lượng dinh dưỡng nạp vào cơ thể, tập thể dục thường xuyên, giữ tinh thần luôn ở trạng thái ổn định,...