Superoxidy

Lewisowa elektronová konfigurace superoxidu. Šest valenčních elektronů kyslíku je vyznačeno černou barvou; jeden elektronový pár je mezi nimi sdílen; nepárový elektron je vlevo nahoře a elektron navíc, který celé látce dává záporný náboj, je vyznačen červeně.

Superoxidy, známé také pod starším názvem hyperoxidy,[1] jsou chemické sloučeniny skládající se z kationtu kovu a charakteristického superoxidového anionu, který má chemický vzorec O −
2 . Vznikají jako důležitý produkt jistých redoxních reakcí kyslíku O2, které volně probíhají v přírodě. S jedním nepárovým elektronem je superoxidový ion volným radikálem, který má paramagnetické vlastnosti jako běžná dvouatomová molekula kyslíku (dioxygen, O2).

Vlastnosti

[editovat | editovat zdroj]

Superoxidy jsou látky, kde kyslík má oxidační číslo −1/2 a valenci 1/2. Délka vazby O-O v O −
2  činí 1,33 Å, oproti 1,21 Å v O2 a 1,49 Å v O 2-
2 .

Soli CsO2, RbO2, KO2, a NaO2 jsou připravovány řízenou reakcí O2 s daným alkalickým kovem.[2] Všechny se samovolně redukují z 2 (O2), na 1,5 (O −
2 ), až 1 (O −
2 ). Alkalické soli O −
2  jsou oranžovo-žluté a málo stálé, proto se musí uchovávat v suchu. Při rozpouštění ve vodě O −
2  probíhá reakce velmi bouřlivě za vzniku peroxidu, hydroxidových anionů a kyslíku:

2 O −
2  + 2 H2O → O2 + H2O2 + 2 OH−

V tomto procesu je O −
2  základem tzv. Brønstedovy báze, při níž se vytváří radikál HO •
2 . Disociační konstanta (pKa) této konjugované kyseliny a vodíkového superoxidu (HO •
2 , známého jako "hydroperoxyl" nebo "perhydroxy radikál") je 4,88, a proto v neutrálním prostředí (pH 7) je naprostá většina superoxidu v aniontové formě O −
2 .

Soli se při zahřátí rozpadají na vzdušný kyslík a peroxid daného kovu:

2 NaO2 → Na2O2 + O2

Tato reakce se používá kosmických lodích a v ponorkách. Tento způsob výroby kyslíku se používá také v dýchacích přístrojích hasičů, protože je potřeba mít tato zařízení neustále připravená a není třeba řešit únik plynů dlouhodobě skladovaných pod velkým tlakem.

Superoxidy v biologii

[editovat | editovat zdroj]

Superoxidy jsou částečně toxické a v přírodě se s nimi setkáme v imunologii. Fagocytární buňky tímto zabíjejí invazivní mikroorganismy. Ve velké míře superoxidy produkuje enzym NADPH oxidáza, která je součástí fagocytárních buněk. NADPH-oxidáza byla zjištěna i v nefagocytujících buňkách. Byla prokázána v B-lymfocytech, fibroblastech, v buňkách karotických tělísek, v embryonálních neuroepiteliálních buňkách plic a v některých buněčných liniích hepatomů. Mutace enzymu NADPH oxidázy způsobuje stav zvaný chronická granulatomozní choroba, která se projevuje nefunkčností enzymu a z toho vyplývá neschopnost fagocytárních buněk účinně potírat invazivní mikroorganismy. Superoxidy se také vytvářejí jako vedlejší produkt při dýchání mitochondrií, nebo při práci enzymů.[3][4]

Superoxidy mohou způsobovat patogenezi mnoha nemocí (důkazem je konkrétně silná radiace a následná hyperoxická otrava), a také pravděpodobně stárnutí díky oxidačnímu poškozování buněk. Přestože působení superoxidů může vyvolávat silnou patogenezi chorob, myši a krysy, přes již zmíněné účinky CuZnSOD nebo MnSOD, jsou více rezistentní vůči mrtvicím a infarktům, proto se tato myšlenka považuje za vědecky plně neprokázanou. Modelovým organismům (kvasinky, octomilky Drosophila a myši) CuZnSOD nabourává geny a zkracuje jim tak život, ba dokonce je i zpomaluje (katariakty, svalová atrofie, svalová degenerace, involuce thymu).[3]

Odkazy

[editovat | editovat zdroj]

Reference

[editovat | editovat zdroj]
  1. ↑ IUPAC: Red Book. p. 73 and 320.,
  2. ↑ ISBN 0-12-352651-5.
  3. ↑ a b MULLER, F. L.; LUSTGARTEN, M. S.; JANG, Y., et al. Trends in oxidative aging theories. Free Radic Biol Med.. 2007, roč. 43, čís. 4, s. 477–503. Dostupné online. ISSN 0891-5849. 
  4. ↑ WILHELM, J. Jak a proč dělají buňky superoxid [online]. Vesmír. Dostupné online. 

Související články

[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy

[editovat | editovat zdroj]
Superoxidy s prvkem v oxidačním čísle I.