活性酸素の種類 代表的な4種類

2020年7月3日

活性酸素の種類 代表的な4種類

活性酸素にはいくつかの種類がありますが、代表的なものは
「スーパーオキシドラジカル」「過酸化水素」「ヒドロキシルラジカル」「一重項酸素」の4種類です。

スーパーオキシドラジカル

酸素が一番変身しやすい構造をもち、最も大量に発生します。
酸素原子は一つの原子核と8個の電子で構成されています。
電子は2個ずつペアになっていると安定するという性質があります。

8個の電子をもつ酸素は一見安定してみえますが、酸素は五つの軌道をもっていて、このうち三つの軌道ではそれぞれ2個の電子がペアになって回っていますが、外側の二つの軌道には1個ずつの電子しかありません。

このようなペアになっていない不対電子は、常に近くの物質からペアを組む相手を得ようと狙っているため、不安定な状態にあります。
この状態をラジカル(遊離基)といいます。

大気中の酸素分子は2個の酸素原子が結びついた状態なので、一番外側の軌道がくっついて8の字になっています。
そのため外側の電子は軌道を共有してペアになれるので、原子のときよりは安定します。
このような分子構造をもった酸素を三重項酸素といいます。

ここで問題になるのが第4軌道のペアを組めない不対電子です。
この不対電子はペアを組んで安定しようと、絶えずほかの電子を狙っています。

このとき、二つの酸素原子のうちの片方の第4軌道に外部から電子が一つ飛び込んで、不対電子でなくなったとします。
これで片方の原子は安定しましたが、もう一方の酸素原子の第4軌道の原子は不対分子のままで、早くほかから電子を奪って安定しようと狙っています。

これがスーパーオキシドラジカルです。

細胞内でミトコンドリアがエネルギー製造を行う過程で酸素に電子が渡されるときや、白血球などが免疫作用を行うときなど、スーパーオキシドラジカルは日常的なからだの働きの最中に発生しています。
その発生速度は1秒間に約10億個ともいわれています。

このように大量に発生するスーパーオキシドラジカルを放置しておくと、からだを構成している細胞はすぐにむしばまれてしまいます。
そこで血液中には、この活性酸素を除去するスーパーオキシドディスムターゼ(SOD)という抗酸化物質(スカベンジャー)が備わっています。

過酸化水素

二つの酸素原子の第4軌道の不対電子が、それぞれほかから電子をとり込んだ構造をしているのが過酸化水素です。

不対電子はないので一見安定しているようにみえますが、わずかなきっかけで不対電子ができてしまう不安定さを抱えています。

この過酸化水素はスーパーオキシドラジカルをSODが消去しようと変身させた結果できたものです。
したがって過酸化水素はスーパーオキシドラジカルに比べれば毒性は低いものになっています。
といっても、その威力を軽視することはできません。

例えば消毒液のオキシドールは過酸化水素からできています。
消毒するということは殺菌・殺傷能力が強いということですから、これが細胞に入ったら細胞を傷つけることになります。

過酸化水素が体内で発生したら早く除かねばなりません。
そこでカタラーゼとグルタチオンペルオキシダーゼという二つの酵素が抗酸化物質として働きます。

ヒドロキシルラジカル

酸素分子をつくっている二つの原子が分離して、それぞれの第5軌道に電子が一つ飛び込んだ形をしたのがヒドロキシルラジカルで、過酸化水素が鉄や銅の金属イオンと反応してできます。

第4軌道の電子は不対電子のため、ほかから電子を奪いとろうとする力が強大です。

体内の水分に紫外線や放射線があたるとヒドロキシルラジカルが発生します。
なお、グルタチオンペルオキシダーゼという抗酸化物質がこの活性酸素を多少除去する作用をするものの、決め手となるようなものは体内ではつくられません。

一重項酸素

二つの酸素原子のうちのどちらか一方の第4軌道に、もう一方の不対電子が飛び込んた形をしているのが一重項酸素です。

片方の第4軌道には電子が1個もないので、大変不安定になり、空いた軌道に電子を入れようと、ラジカルな動きをします。

ヒドロキシルラジカル同様、一重項酸素に対する決定的な抗酸化物質も体内にはありません。