Sistemi antiossidanti in piante di Fraxinus ornus sottoposte a stress abiotici

I radicali liberi sono, per definizione, specie chimiche molto reattive per la presenza di uno o più elettroni spaiati. Questa condizione rende la molecola altamente reattiva, energizzata ed instabile dal momento che cercherà di cedere o, come più comunemente avviene, di acquistare un elettrone a spese di un'altra molecola, al fine di ottenere un assetto stabile.

Nei sistemi viventi i radicali che si possono formare spontaneamente sono numerosi e quelli di maggiore interesse biologico sono le Specie Reattive dell'Ossigeno, cioè quelli nei quali l'elettrone spaiato ê sull'ossigeno come ad esempio il radicale superossido (.O2-), (.idrossilico OH), idroperossilico (.HOO), perossilico (.ROO) e alcossile (.RO). Esistono anche Specie Reattive dell'Azoto (RNS) quali ossido nitrico (.NO), biossido d'azoto (.NO2) e perossido nitrico (OONO -); queste molecole, pur potendo essere paragonabili per pericolosità alle ROS, sono molto meno frequenti nelle piante rispetto ad animali e microrganismi. Questo perché l'ossigeno risulta molto più abbondante dell'azoto nei sistemi vegetali e coinvolto in un maggior numero di reazioni; pertanto, nel proseguimento della trattazione, la loro azione non sarà ulteriormente delineata.

L'ossigeno si trova in natura sotto forma di molecole biatomiche che presentano due elettroni spaiati di spin uguali sistemati su due orbitali diversi (tripletto), e che quindi possiedono caratteristiche paramagnetiche. Il fatto di possedere elettroni disaccoppiati rende l'ossigeno particolarmente propenso a formare legami covalenti, ma, in caso di riduzione incompleta, si possono generare le ROS. I radicali reagiscono velocemente con altri composti, per acquisire gli elettroni necessari alla stabilità chimica. Questi composti perdono quindi il loro elettrone e divengono essi stessi radicali, iniziando una reazione a catena.
Una volta che tale processo prende avvio, si determina nella cellula una cascata di reazioni che inizia con la perossidazione dei lipidi di membrana e la sua destabilizzazione e continua con l'ossidazione di altri componenti cellulari come proteine e DNA, fino alla distruzione dell'intera cellula.
Le reazioni a cui le molecole radicaliche possono prendere parte sono molteplici e variano molto, ad esempio, a seconda del comparto o dell'organello cellulare in cui si originano e dei sistemi antiossidanti presenti, delle molecole che aggrediscono, dalle condizioni idriche e nutritive della cellula, ecc…