في الكيمياء, الجذور الحرة (أو الشقائق) هي عبارة عن ذرات أو جزيئات بها إلكترونات غير زوجية أو بها غلاف مفتوح. وهذه الإلكترونات الغير مزدوجة (الفردية) غالبا ما تكون نشيطة, ولذلك فإنها تلعب دورا في التفاعلات الكيميائية. فتلعب الجذور دورا في تفاعلات الاحتراق, كيمياء الغلاف الجوي, البلمرة, كيمياء البلازما, الكيمياء الحيوية, وعديد من التفاعلات الكيميائية الأخرى. وتستخدم كل من "الجذور الحرة" و"الجذور" يستخدما بالتبادل, وعموما فإن الجذر الحر يمكن أن يقع في مصيدة مذيب أو أن يكون مترابط. وتاريخيا فإن, الجذر كانت تستخدم كمرجع لمجموعة من الذرات التي لا تتغير خلال التفاعل, ولكن هذا الاستخدام للمصطلح جذر لم يعد يستخدم هذه الأيام. وقد كان أول جذر حر عضوي يتم التعرف عليه هو (جذر ترايفينيل ميثيل) عن طريق موسي جومبيرج في عام 1900.
التسمية
تلعب الجذور في الكيمياء دورا في التفاعلات الآتية: إضافة جذر, واستبدال جذر كوسيط نشيط. وغالبا ما تنقسم التفاعلات التي تتضمن الجذور إلى ثلاث مراحل: البداية, الانتشار, الانتهاء.
تفاعلات البداية هي التي ينشأ عنها زيادة في عدد الجذور الحرة. وقد تتضمن تكون جذور حرة من فئات ثابتة مثل التفاعل رقم 1 بالأعلى, أو قد تتضمن تفاعل الجذور الحرة مع فئات ثابتة لتكوين مزيد من الجذور الحرة.
تفاعلات الانتشار وهي التي تتضمن تفاعلات الجذور الحرة بحيث أن العدد النهائي للجذور الحرة يظل كما هو.
تفاعلات الانتهاء وهي التي بنشأ عنها قلة عدد الجذور الحرة. وغالبا ما تتضمن اتحاد جذرين لتكوين فئات أكثر ثباتا, فمثلا: 2Cl•→ Cl2.
الجذور الحرة في علم الأحياء
تلعب الجذور الحرة دورا مهما في كثير من العمليات الحيوية, وبعضها هام للغاية للحياة, مثل قتل البكتربا داخل الخلايا. وأهم الجذور التي لها مركز أكسيجيني هي الأكاسيد الفائقة والجذور الهيدروكسيلية. ويتم الحصول عليهم من الأكسيجين العادى بتعريضه لظروف اختزالية. وعموما, فإنه نظرا لنشاطيتهم فإن الجذور يمكن أن تساهم في تفاعلات جانبية أخرى تدمر الخلية. وهناط اعتقاد بأن أنواع عديدة من السرطان تنشأ بسبب تفاعلات الجذور الحرة مع DNA, مما يؤدى لحدوث تحولات قد تؤثر في دورة الخلية. كما أن مرض تصلب الشرايين المصاحب للتقدم في العمر يعتقد أنه بسبب تفاعل الجذور الحرة مع المواد المكونة للجسم. وتساعد الجذور الحرة الموجودة في السجائر على تقليل نشاطية ألفا 1-أنتي ترايبسين وذلك يؤدي لحدوث مرض انتفاخ الرئة.
ونظرا لأن الجذور الحرة مهمة للحياة, فإن للجسم كثير من الطرق التي يستخدمها لتقليل الأخطار التي يمكن أن تحدث, أو إصلاح الأضرار التي قد تكون حدثت, مثل الإنزيمات. وبالإضافة لذلك فإن مضادات الأكسدة تلعب دورا رئيسيا في مثل هذه الطرق الدفاعية. وغالبا ما تكون هذه الموانع هي الفيتامينات إيه, سي, إي. كما أن هناك أدلة في الوقت الحالى على أن بيليروبين وحمض اليوريك يمكن أن ينهجا نفس نهج مضادات الأكسدة والمساعدة في معادلة بعض الجذور. بيليروبين يتم الحصول عليه من تكسر محتويات خلايا الدم الحمراء, بينما يتم الحصول على حمض اليوريك كناتج من البورين. وتحدث الإصابة بالصفراء عند وجود زيادة من البيليروبين في الدم, مما يضر بنظام الأعصاب المركزي, بينما يؤدى تزايد حمض اليوريك لوجود مرض النقرس.
الجذور الحرة والخلية
تكمن خطورة الجذور الحرة بإمكانية تفاعلها مع الأحماض النووية (nucleic acid) والتي هي المشكل الرئيسي للمادة الوراثية للخلية، الـ دي.ان.ايه (DNA)، مما يؤدي للإضرار بالخلية وقد يسبب تدميرها.
دراسة الجذور الحرة
تتضمن طرق دراسة الجذور عدة تقنيات منها:
دوران الإلكترونات الرنيني:
وهو من التقنيات المستخدمة بتوسع لدراسة الجذور الحرة, والأنواع ذات النفاذية المغناطيسية الأخرى, مثل مطياف الرنين الإلكتروني (ESR).
رنين نووي مغناطيسي والذي يستخدم ظاهرة تسمى الاستقطاب الكيميائي المحثوث.
التصنيف الكيميائي:
ويتم ذلك بالتبريد بواسطة الجذور الحرة, مثل NO أو DPPH, متبوعا بأى طريقة طيفية مثل مطياف إلكترون ضوئي سيني.
الموقع