Номер 10, страница 35, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

10. Что такое свободные радикалы?

Решение

Свободные радикалы (или просто радикалы) — это частицы (атомы, молекулы или ионы), которые имеют на своей внешней электронной оболочке один или несколько неспаренных электронов. Наличие неспаренного электрона делает их химически нестабильными и чрезвычайно реакционноспособными.

Чтобы достичь стабильности, свободный радикал стремится либо отдать свой неспаренный электрон, либо принять недостающий электрон от других молекул. В химических формулах свободные радикалы обычно обозначаются точкой справа от символа атома или группы атомов, например, гидроксильный радикал $^{\bullet}OH$, супероксид-анион-радикал $O_2^{\bullet-}$, или атом хлора $Cl^{\bullet}$.

Образование свободных радикалов

Свободные радикалы могут образовываться в результате:

• Гомолитический разрыв химической связи: Ковалентная связь разрывается таким образом, что каждый из образовавшихся фрагментов получает по одному электрону из общей пары. Этот процесс может быть инициирован нагреванием (термолиз) или светом, особенно ультрафиолетовым (фотолиз). Пример: распад молекулы хлора на два радикала: $Cl_2 \xrightarrow{hv} 2Cl^{\bullet}$.
• Окислительно-восстановительные реакции: В ходе некоторых реакций происходит перенос одного электрона на стабильную молекулу, что превращает её в радикал.
• В живых организмах: Радикалы постоянно образуются в организме как побочные продукты нормальных метаболических процессов, например, при клеточном дыхании в митохондриях. Внешние факторы, такие как ультрафиолетовое излучение, ионизирующая радиация, курение, загрязнение воздуха и некоторые химические вещества, также способствуют их образованию.

Влияние на организм (Оксидативный стресс)

Из-за своей высокой реакционной способности свободные радикалы могут запускать цепные реакции. Атакуя стабильную молекулу, радикал забирает у неё электрон, превращая её в новый радикал, который, в свою очередь, атакует следующую молекулу. В живых организмах этот процесс называется оксидативным (окислительным) стрессом.

Основными мишенями свободных радикалов в клетках являются:

• Липиды: Повреждение липидов (перекисное окисление липидов) приводит к нарушению целостности клеточных мембран.
• Белки: Атака на белки изменяет их структуру и нарушает их функции, включая ферментативную активность.
• ДНК: Повреждение ДНК может вызывать мутации, которые лежат в основе многих заболеваний, включая рак, и ускоряют процессы старения.

Оксидативный стресс связывают с развитием сердечно-сосудистых заболеваний, нейродегенеративных расстройств (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона), диабета и старением организма в целом.

Защита от свободных радикалов

Для борьбы с вредным воздействием свободных радикалов в организме существует система антиоксидантной защиты. Антиоксиданты — это вещества, способные нейтрализовать свободные радикалы, отдавая им свой электрон и при этом не превращаясь в агрессивные частицы.

Антиоксиданты делятся на:

• Ферментативные: ферменты, синтезируемые организмом (например, супероксиддисмутаза, каталаза).
• Неферментативные: витамины (С, Е), бета-каротин, флавоноиды, которые поступают в организм с пищей (фрукты, овощи, ягоды, орехи).

Положительная роль свободных радикалов

Несмотря на свою разрушительную репутацию, свободные радикалы играют и важные положительные роли. Например, клетки иммунной системы (фагоциты) используют свободные радикалы для уничтожения бактерий и вирусов. Некоторые радикалы, как оксид азота ($NO^{\bullet}$), являются важными сигнальными молекулами, регулирующими тонус сосудов и другие процессы.

Ответ: Свободные радикалы — это химически активные атомы, молекулы или ионы, имеющие неспаренный электрон на внешней орбитали. Эта особенность делает их нестабильными и заставляет вступать в реакции с другими молекулами (липидами, белками, ДНК) в живых клетках, вызывая их повреждение (оксидативный стресс). Они образуются как в ходе нормального обмена веществ, так и под воздействием внешних факторов (УФ-излучение, радиация). Оксидативный стресс связан со старением и многими заболеваниями. Для защиты от них в организме существует система антиоксидантов. В то же время, свободные радикалы выполняют и полезные функции, например, в работе иммунной системы.