BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

Tiểu luận môn:

DINH DƯỠNG HỌC
ĐỀ TÀI SỐ 24:

GỐC TỰ DO: SỰ HÌNH
THÀNH, TÁC HẠI VÀ NHỮNG
YẾU TỐ GIẢM ẢNH HƯỞNG
CỦA CHÚNG TRONG CƠ THỂ
GVHD: Hồ Xuân Hương
Mã lớp HP: 210506004
Lớp : DHTP8B
SVTH: Hoàng Thị Bích Trâm
MSSV: 12132871

Tp.Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 10 năm 2014

MỤC LỤC


Tiểu luận môn: Dinh dưỡng học

GVHD: Hồ Xuân Hương

LỜI MỞ ĐẦU

Trong 30 năm trở lại đây, xu hướng nghiên cứu các gốc tự do của oxy và các chất chống oxy

hoá trong cơ thể ngày càng phát triển mạnh. Ở Việt Nam trong 15 năm qua đã có nhiều công trình
nghiên cứu về gốc tự do và các chất chống oxy hoá . Các gốc tự do của oxy (như gốc superoxit, gốc
hydroxyl,…) thường tồn tại trong các bào quan với lượng vô cùng thấp và được hệ thống các chất
chống oxy hoá (superoxyd dismutase, vitamin E,…) phân huỷ loại bỏ. Nhờ đó cơ thể luôn có một
cân bằng giữa các gốc tự do và các chất chông oxi hoá. Song do bản chất gốc tự do là những tiểu
phân có khả năng phản ứng cao, ảnh hưởng của các tác nhân gây bệnh (vi khuẩn, vi rút, chất độc,
…), nhiều yếu tố bất lợi tác động từ môi trường và hậu quả là làm gia tăng các gốc tự do của oxy.
Khi gốc tự do của oxy tăng quá mức và kéo dài dẫn đến sự thiếu hụt các chất chống oxy hoá, gây ra
rất nhiều tổn thương cho màng tế bào, cho các chất hoạt động sinh học, các phân tử protein, các
ADN… Mức độ tổn thương của các phân tử và các tổ chức trong cơ thể liên tục gia tăng, gắn với sự
phát sinh và tiến triển bệnh tật ở người. Hiện nay có hơn 60 bệnh ở người có liên quan tới gốc tự do.
Vì vậy, cần có những biện pháp ngăn ngừa những tác hại của gốc tự do gây ra cho cơ thể
con người. Một trong những biện pháp thông dụng và đơn giản là biện pháp dinh dưỡng thông qua

Page 2


Tiểu luận môn: Dinh dưỡng học

GVHD: Hồ Xuân Hương

bổ sung các hợp chất chống oxy hoá. Do đó, mục đích của bài tiểu luận “ Gốc tự do: sự hình thành,
tác hại và những yếu tố giảm ảnh hưởng của chúng trong cơ thể” là nêu rõ khái niệm, lịch sử phát
triển, sự hình thành, những lợi ích và tác hại của gốc tự do, những yếu tố làm giảm sự hình thành
gốc tự do cũng như biện pháp phòng tránh dưới khía cạnh dinh dưỡng học

1

Khái niệm về gốc tự do
Các gốc tự do hay nói chính xác hơn là các chất hoạt động chứa oxy và nito (Reactive

Oxygen Species – ROS và Reactive Nitrogen Species – RNS) là các dẫn xuất dạng khử của oxy và
nito phân tử. Chúng được chia thành 2 nhóm lớn: các gốc tự do và các dẫn xuất không phải gốc tự
do (Bảng 1) (Proctor, 1989; Favier, 2003; Pincemail & cs.,1998; Minn, 2005; Fouad, 2006)

• Các gốc tự do là các phân tử hoặc nguyên tử có một hoặc nhiều electron độc thân, có khả

•

năng phản ứng cao. Các electron này có xu hướng cặp đôi với electron khác để tạo ra liên
kết hóa học. Nó có thể phản ứng với gốc tự do khác hoặc phân tử trung hòa. Như vậy, gốc tự
do có thể biến các phân tử ban đầu trung hòa trở thành gốc tự do. Tác dụng kiểu con bài
đômino sẽ tạo ra phản ứng dây chuyền nhanh chóng.
Các dẫn xuất không phải gốc tự do như oxi đơn, hydroperoxide, nitroperoxide là tiền chất
của các gốc tự do

Thực chất một gốc tự do là một nguyên tử oxy “không ổn định”, sẵn sàng bám vào các phân
tử quanh nó (để trở thành ổn định), Thuyết này phát xuất từ ý kiến của BS. Denham Harman
(Trường Đại học Nebraska) đưa ra hồi 1950: các gốc tự do là nguyên nhân chính gây xáo trộn hoạt
động của các ty lạp thể (mitochondries), bám vào các ADN. Nguyên liệu chính của các mật mã di
truyền, gây đột biến bên trong các tế bào….Nói một cách khác là các gốc tự do là nguyên nhân của
sự tự hủy hoại, của sự lão hóa ở cấp tế bào
Bảng 1: Các ROS và RNS trong cơ thể sinh học (Fouad, 2006)

Page 3


Tiểu luận môn: Dinh dưỡng học

GVHD: Hồ Xuân Hương


2

Lịch sử phát hiện
Gốc tự do được nhà bác học Nga gốc Do Thái Mose Gomberg phát hiện đầu tiên. Năm
1900, trong một lần thực hiện phản ứng của bột bạc với triphenylmetyl clorua (C 6H5)3CCl trong
dung dịch benzen, ông thu được một hợp chất không màu. Các phân tích cho thấy thành phần C và
H lại thấp hơn so với các tính toán đối với hợp chất (C 6H5)6C2 nên ông giả thiết rằng hợp chất thu
được có chứa oxy lấy từ không khí. Bằng cách ngăn sự tiếp xúc của không khí, ông thu được một
hyđro cacbon có hoạt tính rất mạnh. Hợp chất này tác dụng với oxy của không khí tạo thành
peroxit.
Từ các nghiên cứu tiếp theo về hợp chất này ông rút ra kết luận: thí nghiệm của mình đã
không tạo ra được hợp chất hexaphenyletan như mong muốn, mà chỉ thành hai nửa của phân tử này
là (C6H5)3C chứa một điện tử chưa ghép đôi. Đó là một gốc tự do chứa C hóa trị 3. Sự tồn tại của nó
hoàn toàn trái với lý thuyết đương thời. Giả thuyết này không phù hợp với các bằng chứng khác
như việc xác định khối lượng phân tử. Gốc tự do monome lại có khối lượng tương đương một đime.
Cuộc tranh luận về phát minh của ông diễn ra suốt một thập kỷ. Để phản bác lại sự bình luận của
các nhà khoa học, ông đã công bố nhiều bài viết và các thực nghiệm khó làm (như màu sắc phụ
thuộc vào sự tăng nhiệt độ, bằng chứng về sự tồn tại của các hợp chất ngoại lệ thể hiện tính chất của
gốc tự do). Mãi đến Năm 1981, lần đầu tiên hội nghị thế giới về góc tự do của oxy họp ở Texas
(Mỹ) mới có đủ chứng cứ xác nhận rằng các tiểu phân chứa oxy gồm: superoxyl, hydroperoxyl,
peroxyd lipid… là có thật, đang tồn tại ở trong bất kỳ cơ thể nào sử dụng oxy qua hệ hô hấp. Vì tính
phản ứng của các dạng oxy hoạt động rất mạnh, nên nồng độ của chúng trong cơ thể rất thấp (10 -8 –
10-11 M). Do đó chỉ những trang thiết bị hiện đại đủ nhạy mới xác định được chúng.
Ngày nay, phát minh về gốc tự do của Gomberg được xem là một trong những phát minh
quan trọng nhất trong ngành hóa hữu cơ của thế kỷ 20
3

Sự hình thành gốc tự do

3.1 Nguyên nhân

Gốc tự do là những chất độc hại được sinh ra trong quá trình chuyển hoá ở trong cơ thể (gọi
là gốc tự do nội sinh) hoặc có thể bị các gốc tự do ở ngoài môi trường xâm nhập vào cơ thể (gọi là

Page 4


Tiểu luận môn: Dinh dưỡng học

GVHD: Hồ Xuân Hương

gốc tự do ngoại sinh), chúng có khả năng oxy hóa cao, phát sinh những phản ứng dây chuyền làm
tổn hại đến tế bào, tổ chức, gây ra nhiều loại bệnh tật và làm tăng quá trình lão hóa của con người.
Gốc tự do nội sinh: khoảng 95% sinh ra trong hô hấp tế bào sinh năng lượng cho cơ thể.
Ngoài ra còn xuất hiện trong quá trình biến dưỡng, các tế bào của hệ thống miễn dịch trong cơ thể
cố ý tạo ra gốc tự do để tiêu diệt virút và vi khuẩn bằng cách lấy đi electron của chúng (ôxy hóa
phân tử của virus, vi khuẩn), cơ chế giải độc ở gan,…
Gốc tự do ngoại sinh: do nhiều yếu tố (chất gây ô nhiễm môi trường, khói thuốc lá, rượu,
thuốc, chất diệt côn trùng, diệt cỏ, tia phóng xạ, tia tử ngoại v.v…). Những loại gốc tự do này xuất
hiện ở mọi nơi: trong tế bào, ở màng tế bào, dịch ngoại bào, tức là ở những chỗ không có sẵn các
enzym chống oxy hóa, nên tác hại gây ra nghiêm trọng và phức tạp hơn nhiều

3.2 Cơ chế
Các gốc tự do thì không ổn định, chúng phản ứng nhanh chóng với những tổ hợp khác, cố
gắng lấy những electron mà chúng cần để có sự ổn định. Một cách tổng quát, các gốc tự do tấn công
phân tử ổn định gần nhất để lấy electron của chúng. Khi phân tử ổn định bị mất electron, bản thân
nó biến thành gốc tự do và bắt đầu một chuỗi phản ứng tương tự. Một khi quá trình này bắt đầu, nó
có thể lan truyền, cuối cùng cho kết quả là một tế bào sống bị phá hủy.
Các gốc tự do thường được tạo ra với số lượng lớn bởi quá trình trao đổi chất ở sinh vật hiếu
khí. Hằng ngày chúng ta hít thở oxy được máu vận chuyển đến tận tế bào, oxy tham gia nhiều quá
trình sinh hoá học quan trọng. Với cơ thể bình thường quá trình sinh hoá quan trọng nhất là chuỗi

phản ứng hoá học sinh năng lượng ở các ty thể, gọi là chuỗi hô hấp tế bào. Ở mắt xích cuối cùng
của chuỗi hô hấp tế bào, oxy nhận điện tử và kết hợp với hydro tạo ra nước. Cơ chế oxy nhận điện
tử qua nhiều bước trung gian. Mỗi bước trung gian oxy chỉ nhận một điện tử. Phân tử oxy nhận một
điện tử đầu tiên như sau:
O2 + 1 e  •O2−
•

O2− gọi là anion gốc superoxyd. Các gốc này nhanh chóng được enzym superoxyd dismutase
(SOD) biến đổi theo phản ứng sau:
•

O2− + •O2− + 2H+ 

H2O2 + O2

Với hằng số tốc độ cực lớn (K= 1010 M/s), nên nồng độ •O2− trong tế bào cực thấp. Lượng
H2O2 trong tế bào khoảng 10-8M và được các enzym glutathionperoxydase (GSHPx) hoặc catalase
phân huỷ tiếp như sau:
H2O2 + 2GSH  2H2O + GSSG
Như vậy ở chuỗi hô hấp tế bào cuối cùng là oxy nhận điện tử và tạo ra H 2O. Có điều trước
khi tạo ra H2O thì xuất hiện các dạng trung gian là •O2−, H2O2. Cơ thể khoẻ mạnh thì lượng các
enzyme: SOD, GSH, GSHPx, catalase…đủ dư thừa để loại bỏ chúng. Vì thế mà lượng •O2− , H2O2
còn lại trong cơ thể quá ít (tới mức trước đây người ta coi như không có).
Mặc dù ít như vậy nhưng theo năm tháng chúng luôn có mặt trong cơ thể. Và sẽ có những
xác suất va đập ngẫu nhiên giữa các tiểu phân này, khi đó sẽ xảy ra những bất lợi sau:
•

O2− + H2O2 •OH + 1O2 + OH-

Phản ứng này được xúc tác rất nhanh khi có Fe +2 (phản ứng Fenton). Như vậy khi có một lý

do nào đó làm cho lượng •O2− , H2O2, Fe+2 tăng lên bất thường trong cơ thể thì phản ứng fenton sinh

Page 5


Tiểu luận môn: Dinh dưỡng học

GVHD: Hồ Xuân Hương

ra ngay lập tức và rất nhiều gốc •OH, 1O2 (oxy đơn bội – một dạng có tính oxy hoá mạnh nhất, chỉ
tồn tại 0.2giây trong nước) được nhanh chóng sinh ra
Các gốc •OH, 1O2 xuất hiện ở nơi nào thì nó phản ứng ngay với các chất hữu cơ mà nó gặp ở
nơi đó tạo ra peroxyd và làm tăng quá trình peroxyd hoá lipid, gọi tắt là quá trình POL:
LH + 1O2 LOOH
L1H + •OH •L1 + H2O
L1OO•
L1OOH + •L2
Và như vậy khi gốc •OH, 1O2 xuất hiện nhiều, nguy cơ phản ứng gốc tự do lan truyền mạnh.
Ở giai đoạn lan truyền mạnh, nhiều gốc mới xuất hiện và tạo ra nhiều mạch phản ứng kiểu:
gốc + phân tử  gốc mới + phân tử mới. Gốc mới xuất hiện lại phản ứng với phân tử khác và cứ
thế lan truyền. Điều đáng chú ý là ở giai đoạn này có sự phân cắt của các gốc peroxyd lipid (LOO•)
Ví dụ: sự phân cắt của gốc superoxyd từ acid arachidonic (thành phần chính của tổ chức
màng) được trình bày ở sơ đồ sau:

Hình 1: Sự phân cắt của gốc peroxyd lipid (GS.TS. Nguyễn Văn Nguyên và cộng sự (2003). Nghiên
cứu bào chế ứng dụng các chế phẩm chống oxy hoá, chống lão hoá từ dược liệu trong nước, bảo vệ
các đối tượng tiếp xúc với tác nhân độc hại)
Như vậy, hậu quả của quá trình POL mạnh thì nhiều phân tử sinh học bị biến đổi, các acid
béo chưa no như acid arachidonic… bị cắt mạch tạo ra nhiều aldehyd độc hại…
Một số khác phản ứng enzyme liên quan đến oxidase cũng sản xuất các gốc superoxide với

một ước tính 0,15M O2•- sản xuất trong cơ thể mỗi ngày.

Page 6


Tiểu luận môn: Dinh dưỡng học

GVHD: Hồ Xuân Hương

4

Tác hại của gốc tự do
Các gốc tự do có thể tấn công bất kỳ các đại phân tử sinh học (nucleotic, chất béo, protein,
carbohydrate) thay đổi cấu trúc và chức năng của chúng do quá trình oxi hoá. Dược sĩ Bruce Ames,
Đại học California, đã ước lượng mỗi tế bào trong cơ thể chúng ta (và cơ thể có đến hàng tỷ tỷ tế
bào) phải hứng chịu khoảng 10.000 gốc tự do tấn công mỗi ngày. Trải qua 70 năm cuộc đời, cơ thể
hình thành ước chừng đến 17 tấn gốc tự do.
Theo các nhà khoa học thì gốc tự do có thể là thủ phạm gây ra tới trên 60 bệnh, đáng kể nhất
gồm có: bệnh vữa xơ động mạch, ung thư, Alzheimer, Parkinson, đục thuỷ tinh thể, bệnh tiểu
đường, cao huyết áp không nguyên nhân, xơ gan.
Chúng có thể gây ra tổn thương cho tất cả các chất liệu và mô trong cơ thể. Mô mỡ là nơi bị
tổn thương sớm nhất và thường gặp nhất, vì đó là loại mô có xu hướng đặc biệt dễ bị oxy hóa. Làm
cho quá trình peroxyd hoá lipid (POL) gia tăng quá mức. Khi đó, nhiều sản phẩm POL được tạo ra
như malonul dialdehyd (MDA), các alkan… Đó là những sản phẩm độc cho tế bào. Quá trình POL
càng mạnh, tế bào càng bị phá huỷ nghiêm trọng..
Các gốc tự do có thể tấn công vào các phân tử protein. Sự tấn công này ít hơn so với khả
năng tấn công vào acid béo chưa no. Hậu quả nhiều protein bị thay đổi về cấu trúc và chất năng.
Những tổn thương này lúc đầu chỉ ở một số vị trí nà đó của mạch cao phân tử protein. Nhưng dần
dần các tổn thương có thể chiếm một phạm vi rông, tích tụ lại dần. Tới một lúc nào đó các lớp phân
tử protein trở thành hoàn toàn đổi khác. Đó là khi cơ thể đã trở nên già, lão hoá, bệnh tật… Ngoài

ra, Các phân tử của chất tạo keo collagen (vốn đứng riêng rẽ với nhau) bị các gốc tự do dán vào
nhau, gây nên những “liên kết chéo” (cross-linkage): cấu trúc căn bản của collagen bị xáo trộn. Các
tế bào của mô liên kết chịu trách nhiệm bài tiết và trùng tu collagen cũng bịhư hại… nên da mất dần
tình đàn hồi. Các vết nhăn xuất hiện.
Gốc tự do cũng có thể tấn công vào các phân tử ADN và các chất liệu di truyền khi chúng
găp. Nơi nào càng sinh ra nhiều gốc tự do thì ở đó càng nhiều phân tử ADN bị tổn thương. Đáng
chú ý là gốc tấn công vào các vị trí guanidin, tạo ra 8-oxoguanidin. Sự thay đổi về cấu trúc này đã
dẫn đến những thay đổi tiếp theo về liên kết hydro, tạo ra cấu trúc xoắn quanh trục của sợi ADN
hoàn toàn khác trước. Đó là những sai lệch cấu tạo gen, là tiền đề của các đột biến ung thư… Người
già có tỷ lệ đột biến cao gấp 9 lần so với trẻ em
Làm tổn thương màng tế bào và bất hoạt cơ chế nhận diện của cơ thể chống lại sự hình
thành và phát triển của các tế bào bất thường.
Nhiều bệnh mãn tính, bao gồm cả xơ vữa động mạch, một số loại ung thư, đục thủy tinh thể,
miễn dịch bệnh tự miễn dịch và các điều kiện thoái hóa của tuổi được cho là kết quả của sự tích tụ
của các đại phân tử, hư hỏng do các gốc tự do, mà cơ thể đã không thể sửa chữa.
5

Những ích lợi từ gốc tự do
Gốc tự do sinh ra để thực hiện rất nhiều chức năng sinh lý mà dần dần con người khám phá
ra. Đó là chức năng trung gian của nhiều dạng oxy hoá khử trong vô vàn các cặp oxy hoá khử sinh
học, mà đa phần trong đó là các chất có cấu trúc quinol  quinon
Đồng thời gốc tự do của oxy còn có vai trò trong cơ chế “thực bào” của bạch cầu, của các
dại thực bào và là yếu tố điều biến sự ức chế, hay tăng tiết các chất PGI 2,NO… có tác dụng chống
dính bám ngưng kết của tiểu cầu trong dòng máu lưu thông. Đặc biệt các gốc NO đóng vai trò quan
trọng như là tác nhân góp phần điều hòa huyết áp, tham gia dẫn truyền tín hiệu ở các xinap thần
kinh, điều hoà sự co dãn của cơ trơn thành mạch, điều hòa cảm nhận đau, điều khiển quá trình tư
duy và trí nhớ; có khả năng giết chết các mầm bệnh và tế bào ung thư…

Page 7



Tiểu luận môn: Dinh dưỡng học

GVHD: Hồ Xuân Hương

Cơ thể sử dụng gốc tự do để phá hủy các mầm bệnh. Hơn nữa, là nguồn cung cấp năng
lượng cho cơ thể; tạo ra chất màu melanine cần cho thị giác; góp phần sản xuất prostaglandins có
công dụng ngừa nhiễm trùng; tăng cường tính miễn dịch; làm dễ dàng cho sự truyền đạt tín hiệu
thần kinh, co bóp cơ thịt.
Ngoài ra, ở nồng độ thấp các gốc tự do là tín hiệu làm nhiệm vụ điều hoà phân ly tế bào
(apoptosis), kích hoạt các yếu tố phiên mã (NFkB, p38-MAP kinase,…) cho các gen miễn dịch,
kháng viêm, điều hoà biểu hiện các gen mã hoá cho các enzyme chống oxy hoá (Favier, 2003;
Pincemail & cs.,1998; Pincemail, 2006)
6

Những yếu tố làm giảm ảnh hưởng tác hại của gốc tự do
Cho đến cách đây 10 – 15 năm vẫn chưa có nhiều nhà nghiên cứu khảo sát về gốc tự do và
chất chống oxy hóa. Năm 1959, chỉ có vài chuyên gia nghiên cứu về vai trò của các dưỡng chất
chống oxy hóa trên tuổi tác, ung thư, bệnh tim mạch và đối với sức khỏe nói chung. Ngày nay có
đến hàng nghìn nhà khoa học nghiên cứu về vấn đề này
Để có được thành tựu như ngày hôm nay, các nhà khoa học đã phải trải qua một quá trình
lao động khó khăn và vất vả trong việc thông dụng hóa và chuyên dụng hóa vai trò và lợi ích của
các dưỡng chất chống oxy hóa. Cũng vì vậy mà mãi cho đến gần đây, các dưỡng chất này vẫn chưa
được sử dụng rộng rãi trong giới chuyên môn y học. Các chế phẩm bổ sung vấp phải những trở ngại
lớn. Mọi liều cao hơn RDA (Recommended Dietary Allowance) bị coi là mạo hiểm
Và càng ngày càng có nhiều sự kiện được báo cáo, nó trở thành tin tức thời sự. Các bác sĩ
dần dần thay đổi lập trường của họ, từ chỗ: “Không uống vì chúng có thể làm tổn hại bạn” đến chỗ
“Hãy uống chúng nếu bạn thích, nhưng đó chỉ là cách lãng phí tiền bạc thôi”. Ngày nay tỷ lệ các
thầy thuốc sử dụng chế phẩm bổ sung cho bản thân và cho bệnh nhân của họ rất cao. Trong hội nghị
tim mạch 1995, khoảng 90% người thừa nhận có sử dụng chế phẩm bổ sung vitamin E, tuy nhiên số

kê đơn cho bệnh nhân chỉ khoảng 75%.

6.1 Chất chống oxi hoá
Để tồn tại, các tế bào đã phát triển một hệ thống phòng thủ chống oxy hóa phức tạp liên
quan đến các enzym chống oxy hóa như catalase, superoxide dismutase, và peroxidaza glutathione
và chất chống oxy hóa phân tử nhỏ. Các phân tử nhỏ có thể hòa tan trong lipid (-tocopherol,
-carotene, carotenoid khác) hoặc nước hòa tan (axit ascorbic, glutathione, urate). Nếu cơ thể khoẻ
mạnh, còn trẻ, không hút thuốc thì các phân tử này có thể chống lại tác động có hại của gốc tự do.
Tuy nhiên khi con người lớn tuổi, tiếp xúc nhiều với các yếu tố ô nhiễm của môi trường, hoạt tính
cuả các enzyme và các hợp chất chống oxy hoá không thể ngăn chặn sự tổn hại đến mô và các cơ
quan của các gốc tự do. Vì vậy, việc bổ sung các hợp chất chống oxy hoá vào cơ thể là cần thiết.
Một trong những con đường dễ dàng hấp thu và thông dụng nhất là thông qua chế độ ăn uống

 Khái niệm
Các chất chống oxi hoá là các hợp chất có khả năng làm chậm lại, ngăn cản hoặc đảo ngược
quá trình oxy hoá các hợp chất có trong tế bào của cơ thể (Jovanovic và Simic, 2000; Lachman &
cs., 2000; Singh và Rajini, 2004)

6.2 Phân loại, cơ chế tác động của các chất oxy hoá
Dựa trên nguyên tắc hoạt động, các chất chống oxy hoá được phân thành 2 loại: các chất
oxy hoá bậc một và các chất chống oxy hoá bậc hai

• Các chất chống oxy hoá bậc một khử hoặc kết hợp với các gốc tự do, do đó kìm hãm pha
khởi phát hoặc bẽ gãy dây chuyền phản ứng của quá trình oxy hoá

Page 8


Tiểu luận môn: Dinh dưỡng học


GVHD: Hồ Xuân Hương

• Các chất chống oxy hoá bậc hai kìm hãm sự tạo thành các gốc tự do (hấp thụ tia cực tím; tạo
phức với các kim loại kích hoạt sự tạo gốc tự do như Cu, Fe; vô hoạt oxi đơn

Bảng 2: Cơ chế hoạt động của các chất chống oxy hoá (Shi và Noguchi, 2001)

Hệ thống các chất chống oxy hoá của cơ thể người được cung cấp bởi 2 nguồn: bên
trong và bên ngoài
6.2.1

Các chất chống oxy hoá ở bên trong
Hệ thống chống oxy hoá ở bên trong tế bào gồm các protein (ferritine, transferrine,
albumine, protein sốc nhiệt) và các enzym chống oxy hoá chủ yếu sau:

 Các enzym superoxyd dismutase (SOD) phân huỷ gốc O2•SOD là một protein, có ở tất cả các tế bào của vi sinh vật hiếu khí, có trọng lượng phân tử
cao, có khả năng xúc tác đặc hiệu, phân huỷ các gốc anion superoxyd O2•O2•- + O2•- + 2H+ H2O2 + O2
MnSOD: trong ty thể, xúc tác cho các phản ứng oxy hoá khử các gốc superoxyd
CuZnSOD: ở bào tương, loại các anion gốc superoxyd thoát ra bào tương
Các chất phân giải H2O2 và các peroxyd: GSHPx, GSH, catalase,…

Page 9


Tiểu luận môn: Dinh dưỡng học

GVHD: Hồ Xuân Hương

GSHPx: xúc tác cho phản ứng khử H2O2, lipoperoxyd mới hình thành ở nồng độ nhỏ hơn 10 8


mol/l
H2O2 + 2GSH  GSSG + 2 H2O
LOOH + 2GSH GSSG + LOH + H2O
Ngoài tác dụng phân huỷ các peroxyd, glutathion còn có thể loại bỏ các gốc •OH theo phản

ứng:
GSH + •OH  GS• + H2O
GS• + GS•  GSSG
Catalase: phân huỷ H2O2, khi ở nồng độ lớn hơn 10-8 mol/l
H2O  2 H2O + O2
Transferin có trong huyết thanh và lactoferin có trong các dịch (sữa, nước mắt, nước mũi,
nước bọt,…) làm mất hoạt tính xúc tác của Fe+2 ở các dich trên
Ceruloplasmin tạo phức với đồng, làm mất hoạt tính xúc tác cho phản ứng fenton
Albumin: liên kết Cu+2 và Fe+2 làm ức chế phản ứng fenton
6.2.2

Các chất chống oxy hoá bên ngoài
Tác dụng chống oxy hoá bên ngoài chủ yếu do những phân tử nhỏ, không phải enzyme như
các hợp chất phenol, vitamin E, vitamin C,…

 Các chất chống oxy hoá hoà tan trong nước
Các hợp chất phenol
Cấu trúc của các hợp chất phenol quyết định cơ chế hoạt động chống oxy hoá. Các cơ chế
chống oxy hoá của các hợp chất phenol như sau:
Khử và vô hoạt các gốc tự do như peroxyl, alkoxyle và hydroxyle nhờ thế oxy hoá thấp
bằng cách nhường nguyên tử hydro. Gốc flavonoid sau đó lại kết hợp với một gốc tự do khác để tạo
thành hợp chất bền
Tạo phức với các ion Fe2+ và Cu+, hạn chế những kim loại này tham gia phản ứng Fenton và
Haber-Weiss để tạo nên các gốc tự do
Kìm hãm hoạt động của các enzyme có khả năng tạo các gốc tự do như xanthine oxidase do

các hợp chất phenol có cấu tạo vòng A giống như vòng purin của xanthine được coi như chất kìm
hãm cạnh tranh của xanthine oxidase do đó ngăn ngừa sự tạo ion superoxide (Nicole, 2001)

Page 10


Tiểu luận môn: Dinh dưỡng học

GVHD: Hồ Xuân Hương

Hình 2 : Cơ chế tạo phức giữa các flavonoid và các ion kim loại (Men+) (Nicole, 2001; Marfak,
2003)
Vitamin C: có khả năng vô hoạt các gốc tự do rất tốt do nó có thể chuyển cho các gốc tự do
hai nguyên tử hidro của nó và khi đó trở thành dehydroascorbic acid . Ngoài khả năng vô hoạt trực
tiếp các gốc tự do, vitamin C còn có khả năng hoạt động hiệp lực với các chất chống oxy hoá khác
trong cơ thể như vitamin E, carotenoid và flavonoid. Khi có sự tiếp xúc giữa vitamin E và gốc tự do
peroxide của acid béo, vitamin E chuyển điện tử của nó cho gốc tự do nhưng đồng thời trở thành
gốc tự do tocopheryl (vitamin E ở dạng oxy hoá). Vitamin C tiến hành khử gốc tocopheryl thành
vitamin E, sẵn sàng vô hoạt các gốc tự do peroxide mới. Các carotenoid và flavonoid khi vô hoạt
các gốc tự do cũng được hoàn nguyên với cơ chế tương tự bởi vitamin C. Điều này góp phần hạn
chế sự tự kích hoạt oxy hoá (pro-oxydante) của các gốc vitamin E và flavonoid (Burke & cs., 2001;
Jovanovic và Simic, 2000)

 Các chất chống oxy hoá hoà tan trong chất béo
Carotenoid
Đối với con người, các carotenoid là các chất chống oxy hoá quan trọng vì nó có mặt trong
rất nhiều loại thực phẩm đồng thời nó có khả năng hoạt động trong môi trường chất béo là nơi rất dễ
xảy ra sự oxy hoá và gây hậu quả nghiêm trọng (màng tế bào)
Cơ chế hoạt động chống oxy hoá bao gồm:


• Vô hoạt oxy dơn
• Vô hoạt gốc tự do
Oxy đơn là sản phẩm phụ của quá trình oxy hoá sinh học và là một cấu tử có mặt trong
không khí (Jovanovic và Simic, 2000; Corol & cs., 2002; Baier &cs., 2006)
Trong số tất cả các chất chống oxy hoá tự nhiên, các carotenoid có khả năng vô hoạt oxy
đơn mạnh nhất (Krinsky,1998) bởi một cơ chế vật lý. Năng lượng dư của oxy đơn được chuyển cho
carotenoid, oxy trở về trạng thái bình thường trong khi carotenoid được chuyển lên trạng thái kích

Page 11


Tiểu luận môn: Dinh dưỡng học

GVHD: Hồ Xuân Hương

thích. Các carotenoid này sau đó quay trở lại trạng thái bình thường bằng cách phát ra môi trường
năng lượng du thừa mà nó nhận được từ oxy đơn
Ngoài khả năng vô hoạt oxy đơn, các carotenoid còn vô hoạt các gốc tự do bằng cách kết
hợp với các gốc này theo một trong các cơ chế sau (Britton, 1995; Mortensen &cs., 2001; ElAgamey & cs., 2004)

• Chuyển điện tử: Car + ROO  Car+ + ROO• Chuyển hydro: Car + ROO  Car + ROOH
• Cộng hợp: Car + ROO  ROOCar
Trong cơ thể, các carotenoid hoạt động hiệp lực với các chất chống oxy hoá khác. Các gốc
tocopheryl được khử thành dạng hoạt động tocopherol nhờ nhận được hydro từ vitamin C với chất
vận chuyển trung gian là carotenoid (Niki & cs., 1995; Stahl và Sies, 2003)
Các carotenoid hoà tan trong chất béo được tích luỹ trong cơ thể, xâm nhập dễ dàng vào các
vị trí dễ bị oxy hoá như màng tế bào do đó hiệu quả chống oxy hoá cao hơn các chất oxy hoá hoà
tan trong nước (Huang &cs., 2002; Brown &cs., 2003)
Vitamn E: có trong màng tế bào, dễ dàng phản ứng với gốc peroxyt LOO•
Tính chất hoà trong chất béo của vitamin E giúp chúng có khả năng thâm nhập sâu vào các

màng sinh học vốn chứa nhiều acid béo không no và ngăn cản chuỗi phản ứng oxy hoá lipid. Các
vitamin E sẽ chuyển hydro của nó cho gốc tự do peroxide. Gốc tocopheryl tạo thành được khử về
trạng thái ban đầu nhờ vitamin C (Niki &cs., 1995; Huang &cs., 2002; Pincemail, 2006)
Vitamin E (OH)2 + 2 LOO•  Vitamin E (O2) + 2LOOH
Vitamin E dạng oxy hoá được hoàn nguyên lại nhờ vitamin C dạng khử:
Vitamin E (O2) + vitamin C khử = Vitamin E (OH) + vitamin C oxy hoá
Vitamin E và các chất –caroten còn có khả năng chuyển oxy đơn bội về dạng tam bội:
1

O2 + Vit E  O2 + Vit E*

1

O2 + -caroten  O2 + -caroten*

Vitamin E* và –caroten* là trạng thái kích thích kém bền, dễ chuyển về trạng thái cơ bản,
do năng lượng cao ở trạng thái kích thích dễ truyền cho tương tác mạng
Như vậy, một trong những tác dụng chống oxy hoá chính của các chất chống oxy hoá bên
ngoài là ngăn chặn các ion kim loại chuyển tiếp xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng sinh gốc tự do
Cơ chế chống oxy hoá của các chất chống oxi hoá như polyphenol, vitamin E, vitamin C,
carotenoid đã được sáng tỏ. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng, việc sử dụng các chất chống
oxy hoá ở dạng vốn có của nó trong thực phẩm (rượu vang đỏ, trà xanh…) có tác dụng tốt đối với
cơ thể nhưng việc sử dụng các chất chống oxy hoá ở dạng tổng hợp thì không có tác dụng. Điều này
có lẽ bị ảnh hưởng bởi con đường chuyển hoá của các chất ở các dạng khác nhau là khác nhau,
đồng thời các chất chống oxy hoá thường hoạt động ở dạng hiệp đồng

Page 12


Tiểu luận môn: Dinh dưỡng học


GVHD: Hồ Xuân Hương

7

Biện pháp tránh sự hình thành gốc tự do
Sự tạo ra gốc tự do là quá trình tất yếu của mọi tế bào sinh học. để giữ cho cơ thể khoae
mạnh, điều quan trọng cần phải duy trì là sự cân bằng giữa gốc tự do và các hợp chất chống oxy
hoá. Điều này được đảm bảo bằng cách:
Chống ô nhiễm môi trường, tránh ăn uống quá thừa năng lượng, vận động hợp lý
Hãy tránh xa những thói quen không tốt như (thuốc lá, rượu, v v...) và thực phẩm được bảo
quản và chế biến có chứa phụ gia.
Có một chế độ ăn uống cân bằng thực phẩm giàu chất xơ hòa tan được tìm thấy trong bột
cám yến mạch, trái cây và rau quả. Một chế độ ăn uống lành mạnh bao gồm nhiều loại trái cây và
rau quả chứa nhiều hợp chất có đặc tính chống oxy hóa cũng như khoáng chất, chất xơ. Các chất xơ
này giúp giải độc cho cơ thể và cung cấp dinh dưỡng mà cơ thể cần. TS David Gems, ĐH College
London, chuyên gia nghiên cứu về quá trình lão hóa sinh học, nói: “Nhiều người nghĩ rằng các chất
chống ôxy hóa trong thực phẩm không có tác dụng nhưng thực tế là do bạn chưa ăn đủ lượng cần
thiết. Ngoài ra, hãy tập luyện thật nhiều. Nuôi 1 chú chó và dắt nó đi dạo hằng ngày để không bao
giờ xao lãng”.

Page 13


Tiểu luận môn: Dinh dưỡng học

GVHD: Hồ Xuân Hương

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. GS.TS. Nguyễn Văn Nguyên và cộng sự (2003). Nghiên cứu bào chế ứng dụng các chế


2.
3.
4.
5.

phẩm chống oxy hoá, chống lão hoá từ dược liệu trong nước, bảo vệ các đối tượng tiếp xúc
với tác nhân độc hại. Bộ Khoa học và Công nghệ - Bộ Quốc phòng, Học viện Quân Y, p 119
Lại Thị Ngọc Hà, Vũ Thị Thư. Stress oxi hoá và các chất chống oxi hoá tự nhiên. NXB Tạp
chí Khoa học và phát triển 2009, tập 7, số 5, Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội, p 667 677
Bùi Hữu Trung, Nguyễn Thị Thanh Mai (2009). Nghiên cứu mối quan hệ giữa hoạt tính ức
chế gốc tự do no với cấu trúc của các hoạt chất cô lập từ hoa cúc trắng. Science &
technology Development, Vol 12, No.10 – 2009, p 48 - 49
Frank N. Kotsonis and Maureen A. Mackey (2002). Nutritional Toxicology. Taylor &
Francis in London and New York, p 1 - 40
Ted Wilson, Noman J. Temple (2001). Nutritional Health, Strategies for Disease
Prevention. Humana Press Inc. Totowa, New Jersey, p 89 – 100

 Tài liệu Internet
/> />
Page 14

ho