oxidácia

oxidácia sú chemické reakcie so spotrebou kyslíka. V tele sú obzvlášť dôležité v súvislosti s výrobou energie počas glykolýzy. Vlastné oxidácie tela produkujú oxidačný odpad, ktorý je spojený so starnutím a rôznymi chorobami.

Čo je to oxidácia?

Chemik Antoine Laurent de Lavoisier razil termín oxidácia. Názov použil na opis spojenia prvkov alebo chemických zlúčenín s kyslíkom. Tento výraz sa neskôr rozšíril o dehydrogenačné reakcie, pri ktorých sa zo zlúčenín odstráni atóm vodíka. Najmä dehydratácia je dôležitým procesom v biochémii.

V biochemických procesoch sa napríklad atómy vodíka často odstraňujú z organických zlúčenín koenzýmami, ako sú NAD, NADP alebo FAD. V biochémii je reakcia na prenos elektrónov nakoniec známa ako oxidácia, pri ktorej redukčné činidlo uvoľňuje elektróny do oxidačného činidla. Redukčné činidlo sa týmto spôsobom oxiduje.

Oxidácie v ľudskom tele sú zvyčajne spojené s redukčnými reakciami. Tento princíp je opísaný v kontexte redoxnej reakcie. Redukcie a oxidácie sa preto majú vždy chápať iba ako čiastočné reakcie bežnej redoxnej reakcie. Redoxná reakcia teda zodpovedá kombinácii oxidácie a redukcie, ktorá prenáša elektróny z redukčného činidla na oxidačné činidlo.

V užšom zmysle je každá chemická reakcia, ktorá spotrebúva kyslík, považovaná za biochemickú oxidáciu. V širšom zmysle je oxidáciou akákoľvek biochemická reakcia s prenosom elektrónov.

Funkcia a úloha

Oxidácia zodpovedá uvoľňovaniu elektrónov. Redukcia je absorpcia daných elektrónov. Spoločne sú tieto procesy známe ako redoxná reakcia a tvoria základ akéhokoľvek druhu výroby energie. Oxidácia uvoľňuje energiu, ktorá je absorbovaná počas redukcie.

Glukóza je ľahko skladovateľným dodávateľom energie a zároveň dôležitým stavebným kameňom pre bunky. Molekuly glukózy tvoria aminokyseliny a ďalšie životne dôležité zlúčeniny. V biochémii termín glykolýza opisuje oxidáciu uhľohydrátov. Sacharidy sa rozdeľujú na jednotlivé zložky v tele, t. J. Na molekuly glukózy a fruktózy.

V bunkách sa fruktóza pomerne rýchlo premieňa na glukózu. V bunkách sa glukóza s molekulovým vzorcom C6H12O6 používa na výrobu energie pri spotrebovaní kyslíka s molekulovým vzorcom O2, čím sa vytvára oxid uhličitý s molekulovým vzorcom CO2 a voda so vzorcom H20. Táto oxidácia molekuly glukózy teda dodáva kyslík a štiepi vodík.

Cieľom každej oxidácie tohto druhu je získať dodávateľa energie ATP. Na tento účel sa opísaná oxidácia uskutočňuje v cytoplazme, v mitochondriálnej plazme a v mitochondriálnej membráne.

Oxidácia sa v mnohých kontextoch označuje ako základ pre život, pretože zaručuje produkciu vlastnej energie tela. V mitochondriách prebieha tzv. Oxidačný reťazec, ktorý je rozhodujúci pre ľudský metabolizmus, pretože všetok život je energia. Živé bytosti využívajú svoj metabolizmus na výrobu energie, a tým na zabezpečenie prežitia.

V prípade oxidácií v mitochondriách existuje okrem energie reakčného produktu aj oxidačný odpad. Tento odpad zodpovedá chemicky aktívnym zlúčeninám, ktoré sa považujú za voľné radikály a ktoré sú organizmom udržiavané pod kontrolou enzýmov.

Choroby a choroby

Oxidácia v zmysle rozkladu vysokoenergetických zlúčenín na nízkoenergetické zlúčeniny prebieha v ľudskom tele nepretržite, zatiaľ čo sa vytvára energia. V tomto kontexte sa oxidácia používa na výrobu energie a prebieha v mitochondriách, ktoré sú známe aj ako malé elektrárne buniek. Po tomto type oxidácie sa v tele ukladajú vlastné vysoko energetické zlúčeniny v tele ako ATP.

Zdrojom energie pre oxidáciu sú potraviny, pre ktoré je potrebný konverzný kyslík. Tento typ oxidácie vytvára agresívne radikály. Telo zvyčajne zachytáva tieto radikály pomocou ochranných mechanizmov a neutralizuje ich. Jedným z najdôležitejších ochranných mechanizmov v tomto kontexte je aktivita neenzymatických antioxidantov. Bez týchto látok radikály napádajú ľudské tkanivo a predovšetkým spôsobujú trvalé poškodenie mitochondrií.

Vysoký fyzický a duševný stres zvyšuje metabolizmus a spotrebu kyslíka, čo vedie k zvýšenej tvorbe radikálov. To isté platí pre zápaly v tele alebo vystavenie vonkajším faktorom, ako je UV žiarenie, rádioaktívne lúče a kozmické lúče alebo environmentálne toxíny a cigaretový dym.

Ochranné antioxidanty ako vitamín A, vitamín C, vitamín E a karotenoidy alebo selén už nie sú schopné absorbovať škodlivé účinky radikálnej oxidácie, keď sú vystavené zvýšenej expozícii radikálom. Tento scenár súvisí s prirodzeným starnutím a patologickými procesmi, ako je rozvoj rakoviny.

Podvýživa, konzumácia jedov, ožiarenie, rozsiahly šport, emocionálny stres a akútne aj chronické choroby vytvárajú viac voľných radikálov, ako dokáže telo zvládnuť. Voľné radikály majú jeden elektrón príliš veľa alebo príliš málo. Na kompenzáciu sa snažia odobrať elektróny z iných molekúl, čo môže viesť k oxidácii vlastných zložiek tela, napríklad lipidov, v membráne.

Voľné radikály môžu spôsobiť mutácie v jadre DNA a mitochondriálnej DNA. Okrem rakoviny a procesu starnutia sú spojené s artériosklerózou, cukrovkou, reumatizmom, MS, Parkinsonovou chorobou, Alzheimerovou chorobou a imunodeficienciou alebo katarakta a vysoký krvný tlak.

Voľné radikály spájajú proteíny, cukor-proteíny a ďalšie zložky základných látok navzájom, a preto sťažujú odstraňovanie kyslého metabolického odpadu. Prostredie pre patogény sa stáva stále priaznivejším, pretože najmä spojivové tkanivo "okyslí".