CƠ CHẾ DIỆT KHUẨN CỦA OZONE (PHẦN 2)

1. Sơ đồ nguyên lý quá trình diệt khuẩn

Nói diệt khuẩn là nói tới phá hủy tế bào, trước hết là thành tế bào (chất béo phosphat), phá hủy các protein vì bản chất của khuẩn và mọi tế bào sống là protein, kể cả tế bào thực vật.

Hình 8.6. Sơ đồ phá hủy tế vào vi khuẩn bằng ozone và các chất oxy hóa: ozone phá hủy vách tế bào (phá hủy chất béo phospho), thâm nhập vào nội bào, tương tác với protein và phá hủy các bào quan, phá hủy màng nhân, phá hủy DNA và RNA. Đó chính là quá trình khoáng hóa chất hữu cơ bằng chất oxy hóa.

Cơ chế oxy hóa các cấu trúc hữu cơ (protein) là cơ chế chủ yếu trong quá trình diệt khuẩn. oxy hóa là quá trình trao đổi điện tử giữa chất oxy hóa (ozone, oxy, clo, thuốc tím, oxy già..., chất nhận điện tử, acceptor) với chất bị oxy hóa (protein trong tế bào vi khuẩn, chất cho điện tử, donor). Chất bị oxy hóa còn gọi là chất khử, chất cho điện tử, donor (tế bào đóng vai trò chất khử). Trong quá trình đó tế bào vi khuẩn mất điện tử nên có điện tích dương và oxy hay ozone nhận điện tử nên có điện tích âm. Chúng hút nhau và điều đó tạo ra các liên kết mới và thay đổi thành phần trong chuỗi protein làm giảm độ bền vững của chúng. Các chuỗi protein bị cắt nhỏ, oxy sẽ chen vào một số vị trí của chuỗi protein, các liên kết C-C có thể bị thay bởi liên kết C-O... Tất cả các điều đó làm thay đổi cấu trúc protein, phá hủy các chức năng của protein của vi khuẩn (chấm dứt quá trình trao đổi chất khi vách tế bào bị phá hủy, chấm dứt quá trình tổng hợp protein khi ribbosome bị phá hủy, tế bào cạn năng lượng vì ty thể bị phá hủy, chấm dứt quá trình nhân bản khi DNA và RNA bị phá hủy). Sau khi thành tế bào (thường là chất béo) bị phá hủy ozone bắt đầu tương tác với protein (chuỗi polypeptid). Trước tiên ozone hay gốc tự do/radical *(OH) phản ứng với protein (và cả carbon hydrat, chất béo)  và cắt chúng thành các phần tử hữu cơ nhỏ, tức là tạo ra các polypeptid ngắn hơn và tiếp là các phản ứng hóa học giữa ozone các gốc tự do với các phần tử  hữu cơ nhỏ, quá trình đó tạo ra rất nhiều các hợp chất trung gian khác nhau, đơn giản hơn, thí dụ như các acid amin và cuối cùng phân hủy chúng thành các chất vô cơ (quá trình khoáng hóa chất hữu cơ).

Vi khuẩn như một protein và có thể “mô phỏng” vi khuẩn bằng một công thức hóa học. Nhiều nghiên cứu cho thấy có thể viết “công thức” hóa học của vi khuẩn một cách gần đúng như sau: C5H7O2N (vi khuẩn). Vì vậy có thể viết một phương trình phản ứng giữa các chất oxy hóa với vi khuẩn.

Diệt khuẩn bằng ozone là quá trình oxy hóa các chất hữu cơ của tế bào khuẩn bởi các tác nhân oxy hóa (ozone, *(OH), *O2-...). Đó chính là quá trình khoáng hóa (mineralization), biến chất hữu cơ thành chất vô cơ, một mắt xích trong chu trình carbon, chu trình nitơ là các chu trình xảy ra liên tục để làm cân bằng vật chất trên Trái Đất, quá trình đó đã bắt đầu khoảng 3 tỷ năm trước, khi khởi đầu sự sống với sự xuất hiện protein, một hợp chất carbon hữu cơ trên Trái Đất. Sơ đồ rút gọn của quá trình đó là:

C5H7O2N (vi khuẩn, protein, hữu cơ) + O3 + O2 + *(OH)... --> các sản phẩm trung gian --> CO2 ­+ H2O¯ + NHy­ + NOx­... (chất khoáng) + năng  lượng.

Trong tự nhiên, quá trình khoáng hóa sinh vật xảy ra chủ yếu nhờ vi khuẩn. Quá trình đó tạo ra sự cân bằng vật chất hữu cơ (protein...) và chất vô cơ (CO2, H2O...) tức là sự cân bằng giữa quá trình quang hợp và quá trình khoáng hóa nhờ đó mà sự sống tồn tại nhiều tỷ năm qua và sẽ còn tồn tại khi các điều kiện vật lý/hóa học trên Trái Đất còn như hiện nay. Điều đó phụ thuộc vào Mặt Trời, nguồn năng lượng cung cấp cho mọi quá trình vận động của vật chất trên Trái Đất. Trong vài tỷ năm nữa hydro trên Mặt Trời cạn dần, phản ứng nhiệt hạch proton+proton-->heli giảm, nhiệt độ giảm. Lúc đó nhiệt độ các hành tinh, trong đó có Trái Đất giảm, nước đóng băng, phản ứng quang hợp giảm dần và sự sống chấm dứt. Trái Đất sẽ trở lại trạng thái ban đầu: Chỉ tồn tại chất vô cơ, chất khoáng. Đó là chưa kể vụ nổ Mặt Trời khiến đường kính Mặt Trời có thể tăng khoảng 100 lần so với hiện nay và đạt đến 150 triệu km (hiện nay 1,5 triệu km) tức là Mặt Trời sẽ “chạm” vào Trái Đất.

2. Suy biến (denaturation)

Trong tế bào, các ribosome “sử dụng” bản “thiết kế” và thông tin của DNA và  RNA (tác nhân di truyền), cùng tRNA vận chuyển, lắp, nối các acid amin (đã có trong quá trình tiêu hóa thức ăn) tạo ra phân tử protein (translation process). Ribosome chính là “nhà máy” vi mô tổng hợp protein trong mọi cơ thế sống theo “thiết kế” của các phần tử di truyền. Lưu ý rằng các protein được tổng hợp từ các chất vô cơ (CO2, NOx. H2O...) trong thực vật nhờ quá trình quang hợp (vì thế mà nói rằng Mặt Trời là nguồn gốc sự sống). Động vật không tổng hợp được protein mà chỉ lắp ghép, chuyển dịch các acid amin nguồn gốc thực vật để tổng hợp protein cần thiết cho mình. (Tuy nhiên động vật có thể tổng hợp được vitanin D, một loại protein liên kết nhờ ánh sáng mặt trời). Sau giai đoạn chuyển dịch (nối các acid amin thành chuỗi) là hàng loạt các quá trình sau chuyển dịch (post-translational), đó là quá trình gấp khúc, xoắn, tạo ra cấu trúc 3D, cấu trúc cấp 4. Trong quá trình này các tương tác dipole-dipole, tương tác London, van de Waals và các tính chất hiếu nước (hút vào môi trường nước) và kỵ nước (tránh môi trường nước) của các phân tử protein sơ cấp làm cho chúng gấp khúc, xoắn lại và tạo hình 3D, tạo cấu trúc bậc 4. Môi trường quanh trong tế bào cũng đóng vai trò định hình cấu trúc 3D của protein. Như vậy thực thể protein là sự cân bằng giữa cấu trúc 3D và các tương tác tĩnh điện (dipole), các lực van de Walls, London, tính chất kỵ và hiếu nước luôn tồn tại trong cấu trúc protein. Tất cả chúng đều là tương tác yếu (so với tương tác đồng hóa trị, C=C, tương tác ion). Vì vậy bất kỳ tác động nào lên protein cũng có thế phá hủy các tương tác đó, tức là phá hủy cấu trúc 3D, cấu trúc bậc bốn của protein, biến các cấu trúc đó thành cấu trúc đơn giản hơn, thành các protein sơ cấp. Vậy quá trình phá hủy cấu trúc 3D mà chưa phá hủy chuỗi polypeptid gọi là quá trình suy biến protein (denaturation process). Sự phá hủy cấu trúc 3D là sự phá hủy các chức năng của protein.

Cấu trúc bậc 4 gồm các protein khác nhau liên kết với nhau, trong quá trình suy biến, chúng bị tách rời ra và phá hủy cấu trúc bậc 4. Trong cấu trúc 3D, liên kết đồng hóa trị giữa acid amin với nhóm chức R bị phá hủy, các liên kết dipole-dipole bị phá hủy, các tương tác dipole cảm ứng (van de Waals) giữa các acid amin và nhóm R cũng bị phá hủy. Cấu trúc của protein thứ cấp (cấu trúc gấp khúc và xoắn) cũng bị hỏng. Chỉ có protein sơ cấp, trong đó các acid amin liên kết đồng hóa trị (peptid) không bị phá hủy trong quá trình suy biến. Tóm lại quá trình suy biến protein là quá trình phá hủy các cấu trúc bậc bốn, cấu trúc không gian 3D và cấu trúc xoắn, gấp khúc, khi đó protein chỉ tồn tại dưới dạng protein sơ cấp (chuỗi dài, polypeptid) (hình 8.10). Các chức năng lý - hóa - sinh của protein cũng mất đi và tế bào bị tiêu diệt. Như vậy oxy hóa protein là quá trình phá hủy protein triệt để, biến protein thành các chất vô cơ, trong khi đó quá trình suy biến là làm mất cấu trúc bậc 4 và vì vậy làm mất các chức năng của protein.

Rất nhiều tác nhân có thể làm suy biến protein, đó là nhiệt độ (nhiệt phân), nước và dung môi hòa tan (thủy phân), áp suất, độ pH, độ muối, các hóa chất, các chất oxy hóa, cồn, áp suất... là các tác nhân gây nên sự suy biến của protein. Một thí dụ: Lòng trắng trứng là albumin (một dạng của protein), rất khó tiêu. Tuy nhiên khi luộc, albumin bị suy biến, mất cấu trúc bậc bốn, trở thành protein sơ cấp nên có thể tiêu hóa tốt trong cơ thể người. Thịt nấu chín trở nên mềm hơn cũng do lý do trên (suy biến trong quá trình nhiệt phân).

Một số chuỗi acid amin không bị oxy hóa hoàn toàn mà chỉ bị suy biến (denaturation) tức là chúng mất cấu trúc thứ cấp, cấu trúc gấp khúc, mất cấu trúc 3 chiều và cấu trúc bậc bốn (cấu trúc bậc 4 /quaternary: khi nhiều phân tử protein với các acid amin khác nhau cùng tham gia vào cấu trúc không gian protein). Khi đó nhiều chức năng của protein bị mất đi nhưng các chuỗi các acid amin (protein sơ cấp) có thể vẫn tồn tại. Thí dụ khi thịt cá được đun nóng, các cấu trúc phức tạp (ba chiều) của protein mất đi, chỉ còn protein sơ cấp. Protein này dễ phân hủy thành các acid amin riêng lẻ để hấp thụ vào cơ thể. Như vậy ozone có khả năng làm suy biến cấu trúc protein tức là phá cấu trúc ba chiều của protein. Protein (ba chiều) trong vi sinh vật bảo đảm các chức năng sống, khi cấu trúc đó mất đi, vi sinh vật không hoạt động và vì vậy bị tiêu diệt.

Hình 8.10. Quá trình suy biến protein (denaturation). Cồn, ozone… phá hủy cấu trúc tự nhiên (ba chiều, bậc bốn) của các protein, biến chúng thành protein sơ cấp.

3. Phá hủy thành tế bào

Thành tế bào (cell wall hay còn gọi là cell membrane) là cấu trúc phức tạp, nhiều lớp. Thành tế bào vừa đóng vai trò phân cách tế bào với môi trường liên tế bào đồng thời có vai trò thẩm thấu chọn lọc giữa tế bào và dung dịch liên tế bào. Thành tế bào bao gồm các carbohydrat, polysaccharide (polysaccharides là các phân tử carbohydrat nối dài), protein, cấu trúc sợi (cellulose, chitin) và đặc biệt là chất béo phospholipid (hình 8.11). Ozone trước hết làm suy biến (denaturation), làm hỏng chất béo trên thành tế
bào trong quá trình per-oxidation/siêu oxy hóa (khác với quá trình oxidation/oxy hóa). Quá trình đó lại tạo ra các peroxit (khác với oxit) chứa điện tử không tạo cặp, tức là tạo ra một gốc tự do mới, tham gia vào quá trình oxy hóa tiếp theo. Tóm lại, quá trình tương tác giữa ozone và tế bào khuẩn gồm rất nhiều giai đoạn và rất nhiều tác nhân oxy hóa thứ cấp ngoài ozone (sơ cấp). Ozone có thể phản ứng với tất cả các thành phần tế bào, phá hủy thành tế bào và thâm nhập vào tế bào. Tại đây ozone và các gốc tự do phản ứng với các bào quan, trong đó có ribosome (cơ quan chế tạo protein), và chất lỏng bào tương (cytoplasm). Tiếp theo ozone phá hủy màng bọc nhân tế bào và tấn công các DNA và RNA (chúng là các sợi polysaccharid và base). Như vậy tế bào bị phân hủy và khuẩn bị diệt.

Hình 8.11. Thành tế bào: Tấm chắn bảo vệ tế bào đồng thời là lớp thẩm thấu chọn lọc. Thành tế bào là lớp kép, bao gồm các phân tử chất béo phosphat, phân tử này có một đầu phosphat (hiếu nước, thấm nước và mang điện tích) hướng vào phía trong tế bào và đuôi kỵ nước hướng vào nhau. Đuôi tế bào phosphat gồm 2 sợi polysaccharit (chất bột đường) bão hòa (liên kết đơn C-C) và không bão hòa (liên kết C=C). Ozone phản ứng với đuôi không bão hòa C=C và phá hủy thành tế bào.

Chi tiết hơn có thể viết: Bước đầu (trong các tài liệu chuyên khảo về ozone, bước đầu còn gọi là initiation phase): Phá hủy thành tế bào, thành phần quan trọng trong thành tế bào là phospholipid (chất béo chứa phospho, không no). Trong quá trình này các chất béo bị suy biến bởi quá trình siêu oxy hóa (lipid peroxidation), trong đó các gốc tự do *(OH)  (gốc tự do *OH là sản phẩm của quá trình tương tác của ozone với nước) “cướp” một hydro của chất béo trong chuỗi phân tử acid béo. Trong phân tử chất béo không no, luôn có một cặp carbon liên kết kép với nhau C=C, carbon nằm bên cạnh liên kết kép chỉ liên kết với 1 hydro, vậy khi 1 hydro rời bỏ phân tử chất béo do *OH thì bản thân chất béo trở thành một gốc tự do (radical). Radical hữu cơ mới hình thành từ một phân tử chất béo không no phản ứng với oxy và tạo ra một radical mới nữa (-OO*: radical peroxyl), radical này tương tác với chất béo để tạo sản phẩm cuối cùng là các “siêu” oxit béo (lipid per-oxide). Sơ đồ các bước phản ứng để phá hủy chất béo (trong thành tế bào khuẩn) lipid --> Lipid peroxide (“siêu” oxit béo) như sau:

Chất béo không no + *(OH) --> chất béo radical;  chất béo radical + O2 --> radical chất béo peroxide –OO*, radical chất béo peroxide + chất béo --> “siêu” oxit béo (lipid peroxide -OOH)

Hình 8.12. Một đoạn của axit béo không no (thành phần chính của thành tế bào). Bên cạnh các nguyên tử carbon có liên kết kép C=C là nguyên tử C mất hydro và trở thành gốc tự do (*). Phản ứng tiếp theo là tại vị trí điện tử không tạo cặp, các nguyên tử oxy, OH sẽ liên kết với carbon đó tạo thành siêu oxit chất béo (lipid peroxit). Cấu trúc như vậy của chất béo làm suy giảm chức năng của thành tế bào. Đó chính là cơ chế phá hủy thành tế bào của ozone.

“Siêu” oxit béo (lipid peroxide) làm mất các tính chất hóa sinh của thành tế bào và vì vậy thành tế bào không còn khả năng bảo vệ các phần tử bên trong tế bào kể cả nhân tế bào và các DNA, RNA (hình 8.12).

4. Phản ứng của ozone với acid amin và protein

Tương tác của ozone, gốc tự do (radical) với các acid amin:

Rất nhiều các nghiên cứu về tương tác giữa ozone và các acid amin (protein) đã được công bố. Các công cụ quan sát như các loại phổ, hiển vi phân giải cao... được sử dụng để nghiên cứu các điều kiện để thực hiện phản ứng này.

Theo Virender K. Sharma  & Nigel J.D. Graham, ozone phản ứng mạnh với các  acid amin thuộc nhóm không proton hóa (proton hóa, protonation hay hydrogen hóa, hydrogenation được hiểu như sau: Protonation là thêm proton tức là thêm hydro ion H+, deprotonation, dehydronation: mất proton hay mất H+, lưu ý rằng proton chính là ion H+. Vậy acid amin mất  hydro thì gọi là deprotonated  amino acid). Tương tác giữa ozone và protein  phụ thuộc mạnh vào độ pH. Tại pH ~8, thứ tự độ mạnh trong tương tác của các acid amin với ozone là: cysteine > tryptophan ≈ methionine > phenylalanine ≈ histidine > các amin khác. Oxy hóa protein làm thay đổi khả năng gấp khúc và cấu trúc bậc ba của phân tử protein.

Theo Mudd, Leavitt, Ongun, Alpaslan, McManus, các acid amin chịu tác động của ozone lần lượt theo thứ tự giảm dần là: cysteine, methionine, tryptophan, tyrosine, histidine, cystine và phenylalanine (chúng là nguyên liệu để tạo ra nhiều protein khác nhau). Trong khi đó các acid amin khác không chịu tác động của ozone. Quá trình oxy hóa các acid amin phụ thuộc vào pH. Độ pH cao, tác động của ozone càng mạnh.

Theo Franco Cataldo (2005), ozone gây nên sự ozone hóa hay ozonlysis đối với một số acid amin như: tryptophan (Try/W), tyrosine (có nhiều trong sữa, trứng, thịt cá, đậu...) và cysteine (HO2CCH(NH2)CH2SH). Phản ứng của ozone làm cho protein mất cấu trúc không gian: Phá hủy cấu trúc gấp khúc, cấu trúc 3D của protein (gọi là quá trình suy biến/denaturation) và vì vậy làm giảm mạnh các khả năng sinh học, khả năng đàn hồi của protein. Một loại protein đặc biệt là hemoglobin (tế bào hồng cầu) gồm 4 protein khác nhau và 4 heme (hoặc heame), phần tử chứa ion Fe (II) để chuyên chở  oxy. Các nghiên cứu tiến hành khá kỹ: Tách riêng các heme (prosthetic heme), tách riêng hemoglobin để nghiên cứu và kết quả cho thấy ozone bám vào các heme và phân hủy các heme biến chúng thành các phần tử oxy hóa. Các acid nucleic RNA and DNA cũng tương tác mạnh với ozone. Với tỷ số mol RNA/O3 ~1,5-2 thì RNA bị phân hủy hoàn toàn. DNA còn tương tác với ozone mạnh hơn và cũng bị phá hủy bởi ozone. Như vậy là ozone phản ứng với các đại phân tử protein, với hồng cầu và với các phần tử di truyền trong tế bào. Cơ chế trong tương tác này là cơ chế oxy hóa (ozone hóa).

Jacob A. Theruvathu nghiên cứu tốc độ phản ứng của ozone với DNA thông qua hằng số phản ứng k. Tùy vào mức độ mất hydro (hydro được coi là proton, vì vậy khi thiếu hydro người ta thường dùng thuật ngữ mất hydro hay dehydronated, deprotonated), tốc độ phản ứng thay đổi mạnh.

Tốc độ của một phản ứng hóa học R phụ thuộc vào nồng độ các cấu tử tham gia phản ứng thí dụ trong phản ứng giữa A=ozone và B=acid amin, hằng số phản ứng k (đơn vị dm3 mol−1 s−1) thì tốc độ phản ứng bằng: V=k [1/Am.Bn] (trong đó m và n là bậc phản ứng, chúng có thể bằng 1 (tốc độ phản ứng không phụ thuộc nồng độ A hay B) và bằng 2 (tốc độ phản ứng phụ thuộc nồng độ).

Đối với acid amin cytosine, k=1,8´10 (bậc 1), (khi phân tử có hydro, protonated), k=1.4×103 (bậc 3) (phân tử trung hòa điện tích) và
k =1,5×106 (bậc 6) (phân tử mất hydro-deprotonated). Qua đó khẳng định rằng ozone rất nhạy cảm với mức độ mất hydro (proton) của acid amin. Mức độ mất hydro của phân tử amin phụ thuộc vào pH của dung dịch. Khi bị thiếu hydro (deprotonated amin) acid amin mang điện tích âm, trong khi ozone là một dipole điện, nên dễ dàng hút phân tử amin và tạo ra phản ứng oxy hóa hay ozone hóa. Điều đó làm tăng tốc độ phản ứng lên nhiều bậc. Trong nghiên cứu này k tăng từ 101 lên 103 và đạt  106 dm3 mol−1 s−1 (tăng 1 triệu lần) khi, lần lượt, phân tử acid amin có proton (có hydro, có điện tích +), không proton (trung hòa điện tích) và mất proton (deprotonated), có điện tích âm (hình 8.13).

Nhân đây, chú thích thêm về mức độ mất proton (mất hydro) và điện tích của acid amin. Mức độ mất hydro phụ thuộc vào độ pH của dung dịch trong tế bào. pH chỉ độ mạnh (số lượng) của ion hydro H+ của dung dịch, còn pK chỉ số lượng H+ của phân tử. Khi pH < pK (trái), hai hydro H gắn với phân tử (protonated), phân tử mang điện tích dương (+) khi pK1 <pH<pK2 (giữa) phân tử mất một hydro, trung hòa điện tích và khi pH cao, pK2<pH phân tử mất cả hai hydro (deprotonated), điện tích âm (-). Như vậy khi pH thay đổi, acid amin thay đổi điện tích (do thêm,
bớt hydro) từ dương (+) (protonated) --> trung hòa và --> âm (-) (deprotonated). Hằng số và tốc độ phản ứng (với ozone) thay đổi mạnh, từ 101 --> 106, (6 bậc). Đó là lý do vì sao một số acid amin bị oxy hóa và một số khác ít hoặc không bị oxy hóa bởi ozone và tốc độ oxy hóa acid amin phụ thuộc mạnh vào độ pH.

Hình 8.13. Các axit amin mất/ nhận proton (H+). Sự hình thành các axit amin thừa/ thiếu hydro (deprotonated, protonnated axit amino) phụ thuộc vào pH. Khi độ pH cao (hình phải, dung dịch nhiều H+) phân tử thường mất H+ (deprotonated, OH®O) và có điện tích âm. Khi độ pH thấp (hình trái, nhận hydro+, protonated, dương). Tại pH trung bình (hình giữa): nhận H+(H2N®NH3) và mất H+, (OH®O), trung hòa điện tích. Ozone nhạy cảm hơn đối với axit amin thiếu H+ (deptotonated), tốc độ phản ứng rất cao (k~106). Hằng số và tốc độ phản ứng thay đổi mạnh, từ (k~101) (protonated, +) ®(k~106) (deptotonated, -), (6 bậc).

5. Các phản ứng đặc trưng khác của ozone với chất hữu cơ ozonolysis và phản ứng dipole cộng vòng (dipolar cycleaddition reaction)

Phân tử ozone là một dipole điện và nó phản ứng như một dipole điện, nhờ vậy mà ozone có thể thực hiện phản ứng dipole cộng (dipole addition reaction) tại nơi có liên kết không bão hòa (liên kết kép C=C, N=N... như trong thành tế bào) để tạo ra ozonid trong phản ứng ozonolysis.

Ozonolysis là một loại phản ứng trong hóa học hữu cơ, trong đó các liên kết kép C=C (trong alkene, alkyne (hydrocarbon không no, chất béo không no chứa liên kết kép đôi C=C hay N=N (nhóm alkene) hoặc kép ba CºC) bị phá hủy bởi ozone và thay thế bằng các liên kết C=O (nhóm carbonyl) (hình 8.14).

C=C, nhóm alkene(ethane)  ®  C=O, nhóm carbonyl (aldehyde)

Hình 8.14. Phản ứng ozonolysis.

Khi ozone (dipole điện) phản ứng với alkene (carbonhydro), hình thành pha trung gian molozonid và sau đó là trioxolane (thuật ngữ này gồm 3 từ gốc cụ thể là: tri~3; ox~oxy ; olane~bão hòa --> trioxolane). Các pha này gọi là ozonid. Như vậy carbohydro không bão hòa (có liên kết C=C) trở thành trioxolane bão hòa (cấu trúc vòng vẫn giữ đủ 3 oxy và 2 carbon, trong đó không còn liên kết C=C (không no, không bão hòa) mà thay bằng C-O (no, bão hòa). Phản ứng này có tên là phản ứng dipole cộng-vòng (các phân tử nhỏ như ozone và alkene tạo thành trioxolane, phân tử to hơn, nhiều nguyên tử hơn (cộng), có cấu trúc vòng (R là các nhóm chức) và no, bão hòa (liên kết đơn giữa C-O) (hình 8.15).

Hình 8.15. Phản ứng dipole cộng - vòng: Các phân tử nhỏ cộng với nhau và mạch thẳng trở  thành mạch vòng nhờ phản ứng dipole cộng vòng (dipolar cycleaddition reaction).

Trong các polyme dẻo (cao su tự nhiên và cao su nhân tạo như polybutadiene, styrene-butadiene...) ozone có thể phá hủy liên kết kép C=C và làm hỏng lốp xe hơi (ozone cracking). Vậy ozone là chất oxy hóa mạnh biến nhóm alkenes thành nhóm carbonyl.