ปฏิกิริยาออกซิเดชั่น (Oxidation) คืออะไร?

ปฏิกิริยาออกซิเดชั่น (Oxidation)
ปฏิกิริยาออกซิเดชั่น (Oxidation)

ปฏิกิริยาออกซิเดชั่น (Oxidation) คืออะไร?

ปฏิกิริยาออกซิเดชั่น (Oxidation) คือ ปฏิกิริยาที่อะตอมหรือโมเลกุลเกิดการสูญเสียหรือให้อิเล็กตรอนกับโมเลกุลหรืออะตอมอื่นเพื่อสร้างความเสถียรให้กับโมเลกุล โดยปฏิกิริยาออกซิเดชั่นจะเกิดควบคู่กับปฏิกิริยารีดักชั่น (Reduction) เสมอ ตัวที่ให้อิเล็กตรอนเรียกว่า ตัวรีดิวซ์ (Reducing Agent) ตัวที่ทำหน้าที่รับอิเล็กตรอนเรียกว่า ตัวออกซิไดซ์ (Oxidizing Agent) ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นมีเกิดขึ้นได้เองตามธรรมชาติและสามารถสร้างด้วยกระบวนการวิทยาศาสตร์

ร่างกายของมนุษย์หรือสิ่งมีชีวิตจะมีการปฏิกิริยาออกซิเดชั่นเกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลา ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นที่เกิดขึ้นในร่างกายเราเรียกว่า กระบวนการเมตาบอลิซึม (Metabolism) ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นที่เกิดขึ้นในร่างกายมีหลายแบบด้วยกัน

1.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

1.ทำลายเซลล์ ผนังของเซลล์จะประกอบด้วยไขมัน เมื่อปฏิกิริยาออกซิเดชั่นจากอนุมูลอิสระจะทำให้ผนังเซลล์ถูกทำลาย ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เซลล์สูญเสียน้ำและอาหารหรือทำลายไมโตรคอนเดียวซึ่งเป็นแหล่งพลังงานของเซลล์ส่งผลให้เซลล์เสื่อมสภาพ อ่อนแอหรือตาย เป็นเหตุให้ผิวหนังเหี่ยวย่น เกิดริ้วรอยและภูมิต้านทานลดลงทำให้ป่วยได้ง่าย

2.ก่อมะเร็ง โดยปฏิกิริยาออกซิเดชั่นจะมีผลต่อการเกิดมะเร็งในร่างกายหลายรูปแบบ

2.1 ทำลายดีเอ็นเอ ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นที่เกิดจากอนุมูลอิสระเข้าไปทำลายองค์ประกอบของทำให้เกิดความเสียหายเกิดความผิดปกติ โดยเข้าไปกระตุ้นการทำงานของยีนส์ก่อมะเร็งให้ทำงานได้มากขึ้นและยับยั้งการทำงานของยีนส์ควบคุมมะเร็ง ทำให้เซลล์มโอกาสกลายพันธุ์เป็นเซลล์มะเร็งได้

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).

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here