सभी जीवित प्रजातियों को लगातार प्रतिक्रियाशील एजेंटों के संपर्क में लाया जाता है जो बाहर और अंदर से जीवों पर हमला करते हैं। पिछले कुछ दशकों में, अनुसंधान का ध्यान विशेष रूप से कई रोगों की शुरुआत और विकास में शामिल होने के कारण मुक्त कणों पर केंद्रित है।
एक या एक से अधिक अप्रकाशित इलेक्ट्रॉनों की संरचना में उपस्थिति के कारण मुक्त कण अत्यधिक अस्थिर रासायनिक प्रजातियां हैं। अजीब इलेक्ट्रॉनिक वितरण मुक्त कणों को बहुत प्रतिक्रियाशील बनाता है और अन्य अणुओं या परमाणुओं के साथ युग्मन करके अपने हाइड्रोजन परमाणुओं को "चोरी" या अन्य कट्टरपंथी प्रजातियों के साथ संपर्क करके अधिक स्थिर स्थिति तक पहुंचने का प्रयास करता है।
एक बार बनने के बाद, मुक्त कण एक स्थिर इलेक्ट्रॉनिक विन्यास को प्राप्त करने के लिए ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रियाओं (रेडॉक्स) के माध्यम से अन्य अणुओं के साथ तेजी से प्रतिक्रिया करता है। इस प्रकार की प्रतिक्रिया के दौरान प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले यौगिकों के बीच इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण होता है, जिसमें एक प्रजाति दूसरे के लाभ के लिए इलेक्ट्रॉनों (ऑक्सीकरण प्रक्रिया) को खो देती है जो उन्हें प्राप्त करता है (कमी प्रक्रिया): अणु जो इलेक्ट्रॉनों को खो देता है, वह कम करने वाला एजेंट होता है, जबकि जो उन्हें हासिल करता है वह ऑक्सीडेंट होता है।
जब एक फ्री-रेडिकल गैर-रेडिकल प्रजातियों के साथ प्रतिक्रिया करता है तो यह इलेक्ट्रॉनों को खो सकता है या प्राप्त कर सकता है या केवल अणु में शामिल हो सकता है। किसी भी मामले में, गैर-कट्टरपंथी प्रजाति एक नए कट्टरपंथी में बदल जाती है जो एक चेन रिएक्शन को ट्रिगर करती है, जिसमें एक फ्री रेडिकल एक और फ्री रेडिकल उत्पन्न करता है, जब तक कि दो रैडिकल मिलते हैं, प्रतिक्रियाओं का झरना रोकते हैं।
आरओएस (प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजाति) और अन्य प्रतिक्रियाशील कट्टरपंथी प्रजातियां सामान्य शारीरिक प्रक्रियाओं के दौरान कोशिकाओं द्वारा स्वयं उत्पन्न होती हैं, या उनके पास एक बहिर्जात उत्पत्ति हो सकती है। शरीर के अंदर आमतौर पर एरोबिक श्वसन, कुछ एंजाइमैटिक प्रक्रियाओं और प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं के चयापचय उपोत्पाद के रूप में जारी किए जाते हैं, जबकि मुख्य बाहरी कारक जो मुक्त कणों के निर्माण के लिए नेतृत्व करते हैं वे वायुमंडलीय प्रदूषण, पराबैंगनी विकिरण, रसायन और तनाव हैं। ।
शारीरिक परिस्थितियों में, जीवित प्रणालियों में अंतर्जात रक्षा प्रणालियां होती हैं जो संरचनात्मक और कार्यात्मक बायोमोलेक्यूल्स को मुक्त कट्टरपंथी हमले से बचाती हैं। ये रक्षा प्रणालियाँ, जो एंजाइमैटिक (ग्लूटाथियोन, सुपरऑक्साइड डिसूटेज, कैटलेज़) और गैर-एंजाइमैटिक (आहार के साथ लिया जाने वाला एंटीऑक्सीडेंट अणु और विटामिन) हो सकती हैं, जैविक प्रजातियों पर हमला करने से पहले उनकी मूल प्रजातियों पर प्रतिक्रिया कर सकती हैं हानिकारक।
इस "एंटीऑक्सिडेंट बाधा" की अनुपस्थिति में, मुक्त कण जीवन-धमकी वाले बायोमोलेक्यूल जैसे डीएनए, लिपिड और प्रोटीन के साथ जल्दी से प्रतिक्रिया करते हैं, जिससे गंभीर सेलुलर क्षति और यहां तक कि कोशिका मृत्यु भी होती है।
अत्यधिक प्रतिक्रियाशील ऑक्सीकरण प्रजातियों के अत्यधिक जोखिम के कारण, मुक्त कण और एंटीऑक्सिडेंट के बीच संतुलन कम हो सकता है; इससे ऑक्सीडेटिव तनाव की स्थिति उत्पन्न होती है, जो प्रमुख क्षति के लिए जिम्मेदार है जो कोशिकाओं और ऊतकों की कार्यक्षमता से समझौता करता है और कई पुरानी बीमारियों से जुड़ा होता है, जैसे कार्डियो-संचार संबंधी विकार (एथेरोस्क्लेरोसिस, इस्केमिक, स्ट्रोक), मधुमेह, कैंसर, रोग न्यूरोडीजेनेरेटिव (जैसे पार्किंसंस रोग, अल्जाइमर)। इसके अलावा, ऑक्सीडेटिव तनाव सेलुलर उम्र बढ़ने के मुख्य कारणों में से एक है। आरओएस वास्तव में लिपिड के पॉलीसाइड पर हमला करते हैं जिससे उनके ऑक्सीकरण (लिपिड पेरोक्सीडेशन) होता है। लिपिड श्रृंखलाओं का परिवर्तन कोशिका झिल्ली की गंभीर क्षति का प्रतिनिधित्व करता है, जो अधिक पारगम्य हो जाते हैं और कोशिकाओं और ऊतकों के परिणामी समय से पहले उम्र बढ़ने के साथ अपनी दक्षता खो देते हैं।
रासायनिक दृष्टिकोण से, मुक्त कण यौगिकों के एक बड़े परिवार का गठन करते हैं, जो सरल बनाने के लिए, दो मुख्य श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: आरओएस (रिएक्टिव ऑक्सीजन प्रजातियां), जो प्रतिक्रियाशील प्रजातियां हैं जिनमें ऑक्सीजन होती है और जिसमें गैर-कट्टरपंथी भी शामिल हैं पेरोक्साइड, और आरएनएस (रिएक्टिव नाइट्रोजन प्रजातियां) जिसमें नाइट्रोजन की मूल प्रजातियां (नाइट्रिक ऑक्साइड कट्टरपंथी सं और पेरोक्सीनाइट्री) शामिल हैं।
ROS शारीरिक रूप से श्वसन चयापचय के माध्यमिक उत्पादों के रूप में कम मात्रा में बनते हैं, लेकिन पर्यावरणीय कारकों, जैसे कि यूवी विकिरण और प्रदूषण के कारण, या प्रतिरक्षा प्रणाली की कार्रवाई के कारण उच्च मात्रा में उत्पन्न हो सकते हैं, ट्रिगर होने के बाद भड़काऊ प्रतिक्रियाओं। आरओएस में सुपरॉक्साइड एनियन, हाइड्रॉक्सिल रेडिकल और हाइड्रोपरॉक्सिल रेडिकल, और गैर-कट्टरपंथी प्रजातियां जैसे हाइड्रोजन पेरोक्साइड (एच 2 ओ 2 ) और सिंगलेट ऑक्सीजन दोनों शामिल हैं। हाइड्रॉक्सिल कट्टरपंथी और एकल ऑक्सीजन मुक्त कणों के बीच सबसे अधिक प्रतिक्रियाशील रूप हैं, क्योंकि वे सभी जैविक अणुओं को तेजी से ऑक्सीकरण करते हैं, विशेष रूप से असंतृप्त वसा, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड में, कोशिकाओं को गंभीर नुकसान पहुंचाते हैं।
