Oksidacija: funkcija, naloge, vloga in bolezni

Oksidacije so kemične reakcije, ki vključujejo uživanje kisik. V telesu so še posebej ključne v kontekstu proizvodnje energije med glikolizo. Pri endogenih oksidacijah nastajajo oksidativni odpadki, ki so povezani s procesi staranja in različnimi boleznimi.

Kaj je oksidacija?

Oksidacije so kemične reakcije, ki vključujejo uživanje kisik. V telesu so še posebej ključne v kontekstu proizvodnje energije med glikolizo. Izraz oksidacija je skoval kemik Antoine Laurent de Lavoisier. Izraz je uporabil za opis združitve elementov ali kemičnih spojin z kisik. Kasneje je bil izraz razširjen na reakcije dehidrogenacije, pri katerih spojine nimajo a vodik atom. Zlasti dehidrogenacija je pomemben proces v biokemiji. Na primer v biokemijskih procesih vodik atome iz organskih spojin pogosto odstranjujejo koencimi, kot so NAD, NADP ali FAD. Oksidacija v biokemiji je navsezadnje znana kot reakcija prenosa elektronov, pri kateri redukcijsko sredstvo donira elektrone oksidacijskemu sredstvu. Reducent je tako "oksidiran". V človeškem telesu so oksidacije v osnovi povezane z redukcijskimi reakcijami. To načelo je opisano v okviru redoks reakcije. Redukcije in oksidacije je zato treba vedno razumeti le kot delne reakcije običajne redoks reakcije. Redoks reakcija tako ustreza kombinaciji oksidacije in redukcije, ki prenaša elektrone iz reduktorja v oksidacijo. V ožjem smislu se katera koli kemična reakcija, ki vključuje porabo kisika, šteje za biokemijsko oksidacijo. V širšem smislu je oksidacija vsaka biokemična reakcija, ki vključuje prenos elektronov.

Funkcija in naloga

Oksidacija ustreza darovanju elektronov. Zmanjšanje je sprejem podarjenih elektronov. Ti procesi se skupaj imenujejo redoks reakcije in predstavljajo osnovo za vsako vrsto proizvodnje energije. Oksidacija tako sprosti energijo, ki se absorbira v redukciji. Glukoza je lahko shranjen vir energije in tudi pomemben gradnik celic. Glukoza molekule obrazec aminokisline in druge vitalne spojine. Izraz glikoliza se v biokemiji uporablja za opis oksidacije ogljikovi hidrati. Ogljikovi hidrati se v telesu razgradijo na posamezne gradnike, tj glukoze in tudi fruktoza molekule. V celicah, fruktoza se relativno hitro pretvori v glukozo. V celicah se glukoza molekulske formule C6H12O6 uporablja za proizvodnjo energije s porabo kisika molekulske formule O2, ki proizvaja ogljika dioksid z molekulsko formulo CO2 in voda formule H2O. Ta oksidacija molekule glukoze tako doda kisik in odstrani vodik. Cilj vsake tovrstne oksidacije je pridobiti dobavitelja energije ATP. V ta namen opisana oksidacija poteka v citoplazmi, v mitohondrijski plazmi in v mitohondrijski membrani. V mnogih okoliščinah je oksidacija navedena kot osnova za življenje, saj zagotavlja proizvodnjo endogene energije. Znotraj mitohondriji, poteka tako imenovana oksidacijska veriga, ki je za človeški metabolizem najpomembnejša, saj je vse življenje energija. Živa bitja sodelujejo v metabolizmu, da bi ustvarila energijo in s tem zagotovila preživetje. Vendar pa oksidacije znotraj mitohondriji ne proizvajajo samo energije reakcijskega produkta, temveč tudi oksidacijske odpadke. Ti odpadki ustrezajo kemično aktivnim spojinam, znanim kot prosti radikali, ki jih telo nadzoruje encimi.

Bolezni in bolezni

Oksidacija v smislu razgradnje z energijo bogatih spojin na energetsko revne spojine se neprestano pojavlja v človeškem telesu pri proizvodnji energije. V tem okviru oksidacija služi za proizvodnjo energije in poteka v mitohondriji, ki jih imenujemo tudi majhne elektrarne v celicah. Energijsko bogate spojine, ki jih telo proizvede, se po tej vrsti oksidacije shranijo v telesu kot ATP. Nosilec energije za oksidacijo v tem procesu je hrana, za pretvorbo katere je potreben kisik. Ta vrsta oksidacije proizvaja agresivne radikale. Telo običajno te radikale prestreže in nevtralizira s pomočjo zaščitnih mehanizmov. Eden najpomembnejših zaščitnih mehanizmov v tem okviru je aktivnost ne-encimskih antioksidantov, ki bi radikali napadli človeška tkiva brez teh snovi in ​​povzročili trajne poškodbe, zlasti mitohondrijem. Visoka fizična in duševna stres povečajo metabolizem in porabo kisika, kar vodi do povečanega tvorjenja radikalov. Enako velja za vnetje v telesu ali izpostavljenost zunanjim dejavnikom, kot so UV sevanje, radioaktivni žarki in višinsko sevanje ali toksini v okolju in cigaretni dim. Zaščitni antioksidanti, kot so vitamin A, vitamin C, vitamin E in karotenoidi or selen ne morejo več preprečevati škodljivih učinkov radikalne oksidacije, če so izpostavljeni povišanim radikalom. Ta scenarij je povezan tako z naravnim staranjem kot s patološkimi procesi, kot je razvoj rak. Tako je dr. podhranjenost, uživanje toksičnih snovi, izpostavljenost sevanju, obsežna telesna vadba, duševna stresin akutne ter kronične bolezni ustvarjajo več prostih radikalov, kot jih telo zmore. Prosti radikali imajo bodisi en elektron preveč ali premalo. Za kompenzacijo poskušajo vzeti elektrone drugim molekule, ki lahko vodi do oksidacije endogenih komponent, kot so lipidov znotraj membrane. Prosti radikali lahko povzročijo mutacije jedrske DNA in mitohondrijske DNA. Poleg rak in proces staranja so bili kot vzročni dejavnik povezani z aterosklerozo, sladkorna bolezen, revmatizem, GOSPA, Parkinsonova bolezen, Alzheimerjeva bolezen bolezni in imunske pomanjkljivosti ali sive mrene in hipertenzija. Prosti radikali zamrežujejo [beljakovine] s, sladkorja-beljakovin in druge sestavine osnovnih snovi skupaj, kar otežuje odstranjevanje kislih presnovnih odpadkov. Okolje postaja vse bolj naklonjeno patogeni as vezivnega tkiva, zlasti „zakisa“.