окисление

окислениях химические реакции с потреблением кислорода. В организме они особенно важны в связи с выработкой энергии во время гликолиза. Собственное окисление организма производит окислительные отходы, которые связаны с процессами старения и различными заболеваниями.

Что такое окисление?

Химик Антуан Лоран де Лавуазье ввел термин «окисление». Он использовал это имя для описания союза элементов или химических соединений с кислородом. Позднее этот термин был расширен, чтобы включить реакции дегидрирования, в которых атом водорода удаляется из соединений. В частности, обезвоживание - важный процесс в биохимии.

Например, в биохимических процессах атомы водорода часто удаляются из органических соединений с помощью коферментов, таких как НАД, НАДФ или ФАД. В биохимии реакция переноса электрона известна как окисление, при которой восстанавливающий агент высвобождает электроны к окислителю. Таким образом восстанавливающий агент «окисляется».

Окисления в организме человека обычно связаны с реакциями восстановления. Этот принцип описан в контексте окислительно-восстановительной реакции. Поэтому восстановление и окисление всегда следует понимать только как частичные реакции общей окислительно-восстановительной реакции. Таким образом, окислительно-восстановительная реакция соответствует комбинации окисления и восстановления, при которой электроны передаются от восстанавливающего агента к окислителю.

В более узком смысле каждая химическая реакция с потреблением кислорода считается биохимическим окислением. В более широком смысле окисление - это любая биохимическая реакция с переносом электрона.

Функция и задача

Окисление соответствует высвобождению электронов. Восстановление - это захват данных электронов. Вместе эти процессы известны как окислительно-восстановительная реакция и составляют основу любого типа выработки энергии. Окисление высвобождает энергию, которая поглощается во время восстановления.

Глюкоза является легко хранимым источником энергии и в то же время важным строительным блоком для клеток. Молекулы глюкозы составляют аминокислоты и другие жизненно важные соединения. В биохимии термин гликолиз описывает окисление углеводов. В организме углеводы расщепляются на отдельные компоненты, то есть на молекулы глюкозы и фруктозы.

Внутри клеток фруктоза относительно быстро превращается в глюкозу. В клетках глюкоза с молекулярной формулой C6H12O6 используется для выработки энергии за счет потребления кислорода с молекулярной формулой O2, в результате чего образуется углекислый газ с молекулярной формулой CO2 и вода с формулой H2O. Таким образом, окисление молекулы глюкозы поставляет кислород и расщепляет водород.

Целью любого такого окисления является получение АТФ, являющегося поставщиком энергии. С этой целью описанное окисление происходит в цитоплазме, в митохондриальной плазме и в митохондриальной мембране.

Во многих случаях окисление называют основой жизни, поскольку оно гарантирует производство собственной энергии организмом. В митохондриях происходит так называемая цепь окисления, которая имеет решающее значение для метаболизма человека, потому что вся жизнь - это энергия. Живые существа используют свой метаболизм для выработки энергии и, таким образом, для выживания.

В случае окисления внутри митохондрий, помимо энергии продукта реакции, также возникают отходы окисления. Этот мусор соответствует химически активным соединениям, которые считаются свободными радикалами и контролируются организмом ферментами.

Болезни и недуги

Окисление в смысле распада высокоэнергетических соединений на низкоэнергетические соединения происходит непрерывно в организме человека при генерации энергии. В этом контексте окисление используется для выработки энергии и происходит в митохондриях, которые также называют небольшими электростанциями клеток. Собственные высокоэнергетические соединения организма сохраняются в организме в виде АТФ после этого типа окисления.

Источником энергии для окисления является пища, для преобразования которой требуется кислород. Этот тип окисления приводит к образованию агрессивных радикалов. Организм обычно перехватывает эти радикалы с помощью защитных механизмов и нейтрализует их. Одним из наиболее важных защитных механизмов в этом контексте является активность неферментативных антиоксидантов. Без этих веществ радикалы атаковали бы ткани человека и, прежде всего, нанесли бы непоправимый ущерб митохондриям.

Высокие физические и умственные нагрузки увеличивают метаболизм и потребление кислорода, что приводит к усилению образования радикалов. То же самое относится к воспалениям в организме или воздействию внешних факторов, таких как УФ-излучение, радиоактивные и космические лучи или токсины окружающей среды и сигаретный дым.

Защитные антиоксиданты, такие как витамин A, витамин C, витамин E и каротиноиды или селен, больше не могут поглощать вредные эффекты радикального окисления при повышенном воздействии радикалов. Этот сценарий связан как с естественным старением, так и с патологическими процессами, например, с развитием рака.

Недоедание, употребление ядовитых веществ, радиационное облучение, обширные занятия спортом, психическое напряжение, а также острые и хронические заболевания создают больше свободных радикалов, чем может выдержать организм. У свободных радикалов на один электрон либо слишком много, либо слишком мало. Чтобы компенсировать это, они пытаются забирать электроны у других молекул, что может привести к окислению собственных компонентов организма, таких как липиды внутри мембраны.

Свободные радикалы могут вызывать мутации в ядерной ДНК и митохондриальной ДНК. Помимо рака и процесса старения, они связаны с артериосклерозом, диабетом, ревматизмом, рассеянным склерозом, болезнью Паркинсона, Альцгеймера и иммунодефицитом или катарактой и высоким кровяным давлением.

Свободные радикалы связывают [белки], сахар-белки и другие компоненты основных веществ друг с другом и, таким образом, затрудняют удаление кислотных метаболических отходов. Окружающая среда становится все более благоприятной для болезнетворных микроорганизмов, так как соединительная ткань, в частности, «закисляется».