Spesies oksigen reaktif dikenal dalam biologi dengan singkatan ROS (Reactive oxygen species).
21% dari atmosfer adalah oksigen dalam keadaan teroksidasi (O 2 ), sebagian besar dibentuk oleh makhluk hidup fotosintesis. Mayoritas sisa makhluk hidup, semua aerob, menggunakannya untuk energi melalui oksidasi substrat di mitokondria.
Hidrogen peroksida menciptakan lubang di membran plasma, itulah sebabnya ia digunakan sebagai disinfektan.
O 2 sangat penting bagi kehidupan, masalah datang ketika bereaksi oksigen dengan unsur-unsur lainnya. Di alam jarang terjadi secara spontan, karena membutuhkan suhu yang sangat tinggi atau sinar ultraviolet, meskipun lapisan ozon terdiri dari O 3 , suatu ROS yang jika kita hirup akan berbahaya bagi individu. Namun, di dalam tubuh ada kondisi yang jauh lebih menguntungkan untuk perubahan keadaan oksigen ini. Spesies oksigen ini lebih reaktif, karena mereka bertukar elektron dengan aviditas yang lebih besar.
Spesies yang dimaksud adalah turunan dari oksigen bimolekuler, seperti ozon (O 3 ), oksigen atomik (O 2- ) atau oksigen singlet ( 1 O 2 ). Selanjutnya mereka juga memiliki bahaya yang sama molekul lain yang mengandung oksigen tidak sepenuhnya berkurang seperti hidrogen peroksida (hidrogen peroksida H 2 O 2 ) ion superoksida (O 2 – ) dan ion dan radikal hidroksil (OH dan OH – , masing-masing). Ada molekul lain yang dapat bertindak sebagai spesies oksigen reaktif, tetapi pada dasarnya ini adalah keadaan kimia oksigen yang sama di mana hidrogen ditukar dengan radikal lain yang serupa, baik organik maupun anorganik.
ROS adalah produk sekunder sering banyak cara untuk memperoleh energi dan untuk metabolisme nutrisi. ROS pada dasarnya tidak berbahaya; tubuh menggunakannya sebagai sinyal untuk beberapa proses biologis , seperti respirasi seluler. Namun, jika keseimbangan pembentukan / eliminasi ROS terlalu tidak seimbang terhadap pembentukan, sel mengalami stres oksidatif . Dalam keadaan ini, respons seperti kematian sel terprogram atau nekrosis dipicu , meskipun itu juga menginduksi transkripsi gen pertahanan dan transpor ion . Trombosit mengeluarkan spesies oksigen reaktif untuk memberi sinyal lesi dan dengan demikian menarik lebih banyak trombosit.
Jika ketidakseimbangan dalam sel berlanjut, hal itu dapat menyebabkan efek merusak pada DNA. ROS dapat bertukar elektron dengan basa nitrogen DNA, khususnya pirimidin , dan ketidakseimbangan rantai menyebabkan kerusakan acak pada DNA . Mereka juga dapat mengoksidasi asam amino dari protein atau asam lemak tak jenuh ganda dari membran. Dalam kedua kasus, ini mengarah pada ketidakstabilan molekul yang terpengaruh yang dapat mencegah berfungsinya dengan baik. Di mitokondria, di mana sebagian besar ROS terbentuk karena respirasi, mereka mengaktifkan pelepasan kalsium mitokondria yang diperkenalkan kembali oleh mitokondria, ini mengaktifkan sinyal nekrosis dan apoptosis (untuk mempelajari lebih lanjut tentang apoptosis Anda dapat membaca artikel kami di sini ).
Beberapa makhluk hidup memiliki enzim untuk mempertahankan diri terhadap ROS ini, yang paling terkenal adalah superoksida dismutase (SOD) atau katalase (untuk hidrogen peroksida). Ada juga molekul dengan efek antioksidan yang bekerja sama dalam eliminasi molekul ini, seperti asam askorbat (vitamin C) atau asam urat .