Unsere Zellen brauchen Sauerstoff zur Energieproduktion. Als Nebenprodukte entstehen dabei auch veränderte Sauerstoffverbindungen, von denen einige Freie Radikale sind.

In Situationen, in denen der Körper mehr Energie produziert, steigt immer auch die Zahl solcher Radikale. Dazu gehören beispielsweise Sport und Stress. Aber auch bei entzündlichen Prozessen im Rahmen von Krankheiten entstehen vermehrt Freie Radikale. Freie Radikale sind hochreaktive Teilchen. Sie drängen sich in andere körpereigene Verbindungen wie Eiweiße, Fette oder in die Erbsubstanz hinein und ziehen von intakten Molekülen einzelne Elektronen ab.

Auch von außen einwirkende Umwelteinflüsse können derartige Reaktionen verursachen: Autoabgase, Arzneimittel, Chemikalien (z.B. Lösungsmittel), Smog, Zigarettenrauch und Alkohol, aber auch UV-Strahlen werden mit der Bildung von Freien Radikalen in Zusammenhang gebracht.

Chemische Erklärung für Nicht-Chemiker

Moleküle bestehen aus Atomen, die durch Paare von Elektronen miteinander verbunden sind. Die Stärke der Bindung hängt von der Kombination der Atome ab. Wenn ein gebundenes Atom einem Atom mit einem ungepaarten Elektron begegnet, mit dem es stärker binden kann als mit einem seiner jetzigen 'Partner', dann wechselt es zum Atom mit dem ungepaartem Elektron über. Es nimmt dabei eines der Elektronen aus seiner früheren Bindung mit und dieses paart sich mit dem ungepaartem Elektron. Der frühere 'Partner' bleibt jetzt mit einem ungepaartem Elektron zurück. Das übergewechselte Atom hatte noch andere 'Partner', mit welchen es immer noch verbunden ist. Auch das Atom, das zu Anfang ein ungepaartes Elektron hatte, ist immer noch mit anderen Atomen verbunden. Das Ganze ist jetzt ein neues Molekül. Der frühere 'Partner' ist auch immer noch mit anderen Atomen verbunden, und diese Atomgruppe ist ein neues freies Radikal. Der Prozess könnte sich mit dem neuen freien Radikal wiederholen, aber nur mit Molekülen mit Bindungen, die schwächer sind als die, dessen Aufbrechen das neue schwächere freie Radikal geformt hat.



Angegriffene Moleküle werden selbst zu Freien Radikalen, die wiederum mit anderen reagieren.

 

Eine komplexere Variante des Prozesses ist auch möglich: wenn ein Atom einem Atom mit einem ungepaarten Elektron begegnet und im selben Moment zufällig einen Stoß bekommt, dann kann es zu dem Atom überwechseln, auch wenn die neue Bindung ein kleines bisschen schwächer ist als die frühere Bindung. Atome bekommen wegen der Wärme-Bewegung oft Stöße ab. Dieser Prozess wird sich wiederholen, wobei immer mehr gleich starke Bindungen aufgebrochen werden, wobei ursprüngliche Moleküle zerstört werden und neue Moleküle geformt werden. Eine Kettenreaktion also, wobei das ursprüngliche freie Radikal als Initiator auftritt. Das ist nicht dasselbe wie ein Katalysator weil das ursprüngliche freie Radikal verbraucht wird. Bei normalen Reaktionen würde aber die Reaktion aufhören, wenn einer der Ausgangsstoffe verbraucht ist. Die Kettenreaktion bleibt aber in Gang, wobei immer ein freies Radikal beteiligt ist, das genau so 'stark' ist wie das ursprüngliche. Die Kettenreaktion gleicht also mehr einer katalysierten Reaktion als eine normale Reaktion und der Unterschied zwischen einem Initiator und einem Katalysator ist somit in vielen Fällen unwichtig.

Inhibitoren stoppen die Ketten-Reaktion. Es sind Moleküle, die sehr schwache freie Radikalen abgeben, wobei also der zuerst beschriebene Prozess auftritt.

Im Körper treten Antioxidantien als Inhibitoren auf. Zusammen mit Schutzenzymen werden sie als Maßnahmen gegen den oxidativen Stress und damit gegen vorzeitiges Altern eingesetzt.

Ein einsames Elektronenpaar (Englisch: lone pair) hat mit freien Radikalen nichts zu tun.

Freie Radikale klingen nicht nur agressiv – sie sind es auch

Einige Zellen unseres Immunsystems benutzen diese aggressiven Teilchen als Waffe, um Bakterien und Viren zu zerstören. So werden z.B. bei Entzündungen oder Allergien vermehrt Freie Radikale produziert. Ihre Wirkung ist jedoch ungerichtet, sie können also auch körpereigenes Gewebe schädigen.

Ein Übermaß an Freien Radikalen bedeutet eine Gefahr für den Körper. Dann spricht man auch von Oxidativem Stress.

Freie Radikale werden für viele, besonders für chronische Erkrankungen, mitverantwortlich gemacht. Dazu zählen:

  • Herz-Kreislauf-Krankheiten, z. B. Arteriosklerose
  • Krebs
  • Diabetes mellitus und Folgeerkrankungen
  • Neurologische Erkrankungen wie senile Demenz, Parkinson-Syndrom
  • Rheumatische Erkrankungen
  • Grauer Star (Katarakt) und altersabhängige Makuladegeneration
  • Störungen des Immunsystems
  • Auch der Alterungsprozess der Körperzellen wird zum Teil auf die Wirkung Freier Radikale zurückgeführt.

 Das antioxidative Abwehrsystem des Körpers funktioniert...




Antioxidantien fangen Freie Radikale direkt ab und neutralisieren sie, indem sie ihnen ein Elektron abgeben ohne jedoch selbst zum Freien Radikal zu werden.

... aber es braucht Hilfe von aussen

Der menschliche Organismus verfügt über ein ausgeklügeltes Abwehrsystem gegen Freie Radikale, das hauptsächlich auf der Wirkung von Antioxidantien und antioxidativen Enzymen beruht. Zu den Antioxidantien gehören Vitamin C und E sowie sekundäre Pflanzenstoffe wie Carotinoide. Während Vitamin C vor allem im Zellinnern arbeitet, fangen Vitamin E und gemischte Carotinoide die Freien Radikale schon im Bereich der Zellmembran ab und vernichten sie.

Autor: z.T. Wikipedia
Website: http://de.wikipedia.org/wiki/Freie_Radikale