oksidacija

Oksidacije so kemične reakcije s porabo kisika. V telesu so še posebej pomembne v povezavi s pridobivanjem energije med glikolizo. Telesne lastne oksidacije proizvajajo oksidativne odpadke, kar je povezano s procesi staranja in različnimi boleznimi.

Kaj je oksidacija?

Kemik Antoine Laurent de Lavoisier je skoval izraz oksidacija. Ime je uporabil za opis združitve elementov ali kemičnih spojin s kisikom. Pojem smo pozneje razširili na dehidrogenacijske reakcije, v katerih je atom vodika odstranjen iz spojin. Zlasti dehidracija je pomemben postopek v biokemiji.

V biokemijskih procesih se na primer vodikovi atomi pogosto odstranijo iz organskih spojin s koencimi, kot so NAD, NADP ali FAD. V biokemiji je reakcija prenosa elektronov na koncu znana kot oksidacija, pri kateri reducent odda elektrone oksidanti. Redukcija se na ta način "oksidira".

Oksidacije v človeškem telesu so na splošno povezane z reakcijami redukcije. To načelo je opisano v kontekstu redoks reakcije. Redukcije in oksidacije je treba vedno razumeti le kot delne reakcije običajne redoks reakcije. Redoks reakcija tako ustreza kombinaciji oksidacije in redukcije, ki elektrone iz reducirnega sredstva prenaša v oksidacijsko sredstvo.

V ožjem smislu se vsaka kemijska reakcija, ki porabi kisik, šteje za biokemično oksidacijo. V širšem smislu je oksidacija vsaka biokemična reakcija s prenosom elektronov.

Funkcija in naloga

Oksidacija ustreza sproščanju elektronov. Redukcija je privzem danih elektronov. Skupaj so ti procesi znani kot redoks reakcija in so osnova za kakršno koli ustvarjanje energije. Oksidacija sprosti energijo, ki se absorbira med redukcijo.

Glukoza je dobavitelj energije, ki jo je mogoče enostavno skladiščiti, hkrati pa je pomemben gradnik celic. Molekule glukoze sestavljajo aminokisline in druge vitalne spojine. V biokemiji izraz glikoliza opisuje oksidacijo ogljikovih hidratov. Ogljikovi hidrati se razgradijo na njihove posamezne sestavine v telesu, to je na molekule glukoze in fruktoze.

V celicah se fruktoza relativno hitro pretvori v glukozo. V celicah se glukoza z molekularno formulo C6H12O6 uporablja za ustvarjanje energije med porabo kisika z molekularno formulo O2, pri čemer nastajata ogljikov dioksid z molekularno formulo CO2 in voda s formulo H2O. Ta oksidacija molekule glukoze tako oskrbuje kisik in razgrajuje vodik.

Cilj vsake tovrstne oksidacije je pridobiti ATP dobavitelja energije. V ta namen se opisana oksidacija odvija v citoplazmi, mitohondrijski plazmi in mitohondrijski membrani.

V mnogih okoliščinah oksidacijo imenujemo osnova za življenje, saj zagotavlja proizvodnjo lastne energije telesa. Znotraj mitohondrij poteka tako imenovana veriga oksidacije, ki je ključna za človekov metabolizem, saj je vse življenje energija. Živa bitja uporabljajo svoj metabolizem za pridobivanje energije in s tem za preživetje.

V primeru oksidacij znotraj mitohondrijev poleg energije reakcijskega produkta obstajajo tudi oksidacijski odpadki. Ta smeti ustreza kemično aktivnim spojinam, ki veljajo za proste radikale in jih telo nadzoruje z encimi.

Bolezni in bolezni

Oksidacija v smislu razpada visokoenergijskih na nizkoenergijske spojine se v človeškem telesu neprestano pojavlja, medtem ko ustvarja energijo. V tem okviru se oksidacija uporablja za pridobivanje energije in poteka v mitohondrijah, ki jih imenujemo tudi celice v malih elektrarnah. Telesne lastne visokoenergijske spojine se po tej vrsti oksidacije shranijo v telesu kot ATP.

Vir energije za oksidacijo je hrana, za pretvorbo katere je potreben kisik. Ta vrsta oksidacije proizvaja agresivne radikale. Telo običajno prestreže te radikale z zaščitnimi mehanizmi in jih nevtralizira. Eden najpomembnejših zaščitnih mehanizmov v tem okviru je aktivnost neenzimskih antioksidantov. Brez teh snovi bi radikali napadli človeško tkivo in predvsem povzročili trajno škodo mitohondrijem.

Visok fizični in duševni stres poveča metabolizem in porabo kisika, kar vodi v povečano tvorbo radikalov. Enako velja za vnetja v telesu ali izpostavljenost zunanjim dejavnikom, kot so UV sevanje, radioaktivni žarki in kozmični žarki ali okoljski toksini in cigaretni dim.

Zaščitni antioksidanti, kot so vitamin A, vitamin C, vitamin E in karotenoidi ali selen, ne morejo absorbirati škodljivih učinkov radikalne oksidacije, kadar so izpostavljeni večji izpostavljenosti radikalom. Ta scenarij je povezan tako z naravnim staranjem kot s patološkimi procesi, kot je razvoj raka.

Podhranjenost, uživanje strupov, izpostavljenost sevanju, obsežen šport, duševni stres ter akutne in kronične bolezni ustvarjajo več prostih radikalov, kot jih telo zmore. Prosti radikali imajo bodisi en elektron preveč ali premalo. Za kompenzacijo poskušajo odvzeti elektrone iz drugih molekul, kar lahko privede do oksidacije telesnih lastnih komponent, kot so lipidi znotraj membrane.

Prosti radikali lahko povzročijo mutacije v jedru DNK in mitohondrijski DNK. Poleg raka in procesa staranja so povezani z arteriosklerozo, diabetesom, revmo, MS, Parkinsonovo boleznijo, Alzheimerjevo boleznijo in imunsko pomanjkljivostjo ali katarakto in visokim krvnim tlakom.

Prosti radikali povezujejo [beljakovine], sladkorne beljakovine in druge sestavine osnovnih snovi, kar otežuje odstranjevanje kislih metaboličnih odpadkov. Okolje za patogene postaja vse bolj ugodno, saj vezno tkivo zlasti "zakisa".