ออกซิเดชั่น
ออกซิเดชั่น (Oxidation) คือ ปฏิกิริยาที่อะตอมหรือโมเลกุลสูญเสียหรือให้อิเล็กตรอนกับโมเลกุลหรืออะตอมอื่น เพื่อสร้างความเสถียรให้กับโมเลกุล ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นจะเกิดควบคู่กับปฏิกิริยารีดักชั่น (Reduction) เสมอ ตัวที่ให้อิเล็กตรอนเรียกว่า ตัวรีดิวซ์ (Reducing Agent) และตัวที่รับอิเล็กตรอนเรียกว่า ตัวออกซิไดซ์ (Oxidizing Agent) ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นสามารถเกิดขึ้นได้เองตามธรรมชาติหรือถูกสร้างด้วยกระบวนการวิทยาศาสตร์
ร่างกายของมนุษย์หรือสิ่งมีชีวิตจะมีการปฏิกิริยาออกซิเดชั่นเกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลา ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นที่เกิดขึ้นในร่างกายเราเรียกว่า กระบวนการเมตาบอลิซึม ( Metabolism )
ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นที่เกิดขึ้นในร่างกายมีหลายแบบคือ
เพื่อเปลี่ยนอาหารเป็นพลังงาน เช่น การเปลี่ยนไขมันเป็นพลังงาน เป็นต้น
2. เปลี่ยนอาหารเป็นหน่วยที่ย่อยเพื่อเก็บ เช่น การเปลี่ยนไขมันเป็นลิปิดเพื่อส่งเข้าไปสะสมภายในเซลล์ หรือเป็นแหล่งพลังงานให้กับเซลล์
3. ขจัดของเสียบางชนิดออกจากร่างกาย เช่น การขจัดเชื้อโรคที่เข้าสู่ร่างกายของเมล็ดเลือดขาว เป็นต้น
ปฏิกิริยาออกซิเดชั่น ( Oxidation ) คือ ปฏิกิริยาที่อะตอมหรือโมเลกุลเกิดการสูญเสียหรือให้อิเล็กตรอนกับโมเลกุลหรืออะตอมอื่นเพื่อสร้างความเสถียรให้กับโมเลกุล โดยปฏิกิริยาออกซิเดชั่นจะเกิดควบคู่กับปฏิกิริยารีดักชั่น ( Reduction ) เสมอ
ผลผลิตที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นนั้นมีทั้งสิ่งที่มีประโยชน์และไม่มีประโยชน์ต่อร่างกาย สิ่งที่มีประโยชน์ คือ พลังงาน น้ำ โปรตีน กรดนิวคลีอิก เอนไซต์ ออกซิเจน และอนุมูลอิสระที่ไม่มีประโยชน์ต่อร่างกาย ซึ่งสารอนุมูลอิสระนั้น คือ โมเลกุลหรืออะตอมที่ไม่เสถียรเนื่องจากมีอิเล็กตรอนอยู่รอบนอกและพร้อมที่จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นต่อไป อนุมูลอิสระนี้เป็นผลผลิตที่ร่างกายไม่ต้องการปกติแล้วร่างกายจะทำการกำจัดอนุมูลอิสระออกจากร่างกายได้ โดยระบบควบคุมปริมาณของอนุมูลอิสระให้อยู่ในสภาวะสมดุล ( Antioxidant defense system ) โดยการใช้สารต้านอนุมูลอิสระ ( Anti Oxidant ) ที่มีอยู่ในร่างกาย เช่น เอนไซต์ กลูตาไธโอน (Glutathione Peroxidase) ยูเรต เป็นต้น มาทำปฏิกิริยากับอนุมูลอิสระให้กลายเป็นโมเลกุลที่มีความเสถียรไม่สามารถก่อให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นได้อีก แต่ถ้าสารต้านอนุมูลอิสระในร่างกายไม่สามารถควบคุมปริมาณของอนุมูลอิสระให้อยู่ในสภาวะสมดุลจะทำให้เกิดสภาวะ Oxidative Stress คือสภาวะที่มีอนุมูลอิสระอยู่ในร่างกายมากเกินไปนั่นเอง ซึ่งสภาวะนี้อนุมูลอิสระจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นที่สร้างผลเสียต่อร่างกาย
ปฏิกิริยาOxidation สร้างผลเสียต่อร่างกายอย่างไร
1. ทำลายเซลล์ ผนังของเซลล์จะประกอบด้วยไขมัน เมื่อปฏิกิริยาออกซิเดชั่นจากอนุมูลอิสระจะทำให้ผนังเซลล์ถูกทำลาย ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เซลล์สูญเสียน้ำและอาหารหรือทำลายไมโตรคอนเดียวซึ่งเป็นแหล่งพลังงานของเซลล์ส่งผลให้เซลล์เสื่อมสภาพ อ่อนแอหรือตาย เป็นเหตุให้ผิวหนังเหี่ยวย่น เกิดริ้วรอยและภูมิต้านทานลดลงทำให้ป่วยได้ง่าย
2. ก่อมะเร็ง โดยปฏิกิริยาออกซิเดชั่นจะมีผลต่อการเกิดมะเร็งในร่างกายหลายรูปแบบ
2.1 ทำลายดีเอ็นเอ ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นที่เกิดจากอนุมูลอิสระเข้าไปทำลายองค์ประกอบของทำให้เกิดความเสียหายเกิดความผิดปกติ โดยเข้าไปกระตุ้นการทำงานของยีนส์ก่อมะเร็งให้ทำงานได้มากขึ้นและยับยั้งการทำงานของยีนส์ควบคุมมะเร็ง ทำให้เซลล์มีโอกาสกลายพันธุ์เป็นเซลล์มะเร็งได้
2.2 หยุดการตายของเซลล์ ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นจะเข้าไปทำลายโปรตีนที่ทำหน้าที่ในการควบคุมการตายของเซลล์ให้ไม่สามารถทำงานได้และเข้าไปกระตุ้นการสร้างเซลล์ให้มีจำนวนเพิ่มขึ้น เป็นเหตุให้เซลล์มีจำนวนเพิ่มขึ้นเกินความต้องการของร่างกายและกลายเป็นเซลล์มะเร็ง
2.3 ทำลายเซลล์ ทำให้ผนังหลอดเลือดเกิดการอักเสบจากการเกิดปฏิกริยาออกซิเดชั่น เมื่อเกิดการอักเสบแบบเรื้อรังจะทำให้เกิดกลายการพันธุ์ของเซลล์บริเวณนั้น ทำให้เซลล์มีการเจริญเติบโตแบบไม่หยุดยั้งกลายเป็นมะเร็ง
3. ทำให้เกิดโรคไขมันอุตตันในเส้นเลือดและโรคหัวใจ โดยการที่อนุมูลอิสระเข้าไปทำปฏิกิริยาออกซิเดชั่นกับไขมันที่มีความหนาแน่นต่ำ ( Low Density Lipoprotein ) เรียกว่าปฏิกิริยาลิปิดเปร์ออกซิเดชั่น ( Lipid Peroxidation ) ซึ่งไขมันที่ถูกออกซิเดชั่นร่างกายจะไม่สามารดูดซึม ไขมันจึงเกิดการสะสมอยู่ที่ผนังหลอดเลือดเป็นสาเหตุของโรคหลอดเลือดหัวใจอุตตัน โรคหัวใจ
4. โรคความจำเสื่อม อนุมูลอิสระจะเข้าไปทำปฏิกิริยาออกซิเดชั่นยับยั้งการสร้างเอนไซต์ Manganese Superoxide Dismutase ( MnSOD ) ที่ช่วยในการทำงานของเซลล์ประสาทให้สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นถ้าเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นที่เข้าไปยับยั้งการทำงานของเอนไซต์จะทำให้เซลลล์ประสาทของสมองทำงานผิดปกติหรือไม่ทำงานซึ่งทำให้เกิดโรคความจำเสื่อมหรือโรคอัลไซเมอร์
5. แก่ก่อนวัย การเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นจากอนุมูลอิสระมากเกินไป จะทำให้เซลล์มมีอายุที่สั้นลงและเสื่อมสภาพเร็วขึ้น ทำให้ร่างกายต้องทำการสร้างเซลล์ขึ้นมาทำแทนเซลล์ที่ตายไป แต่ถ้าร่างกายไม่สามารถสร้างเซลล์มาทดแทนเซลล์ที่ตายไปจะทำให้ร่างกายเสื่อมสภาพดูโทรมหรือการแก่ก่อนวัย
จะเห็นว่าปฏิกิริยาออกซิเดชั่นนั้นถ้าเกิดขึ้นในปริมาณที่เหมาะสมจะเกิดผลดีต่อร่างกาย แต่ถ้าร่างกายได้รับหรือสร้างอนุมูลอิสระมากเกินไปจะทำให้มีการปฏิกิริยาออกซิเดชั่นที่สร้างผลเสียให้กับร่างกาย เราจึงควรระวังอย่าให้เกิดการสะสมหรือรับอนุมูลอิสระเข้าสู่ร่างกาย ด้วยการเลือกรับประทานผักและผลไม้มากกว่าเนื้อสัตว์ ดื่มน้ำสะอาดมากๆ และควรหมั่นออกกำลังกายเพื่อเป็นการลดอนุมูลอิสระในร่างกาย
อ่านบทความที่เกี่ยวข้องเพิ่มเติมตามลิ้งค์ด้านล่าง
เอกสารอ้างอิง
W. M. Latimer. The Oxidation States of the Elements and their Potentials in Aqueous Solution, p. vii, Prentice-Hall, New York, NY (1938)
Jensen, William B. (2007). The Origin of the Oxidation-State Concept. Journal of Chemical Education 84 (9): 1418.
C. K. Jørgensen. Oxidation Numbers and Oxidation States, Springer, Berlin (1969).
