oksidacije kemijske su reakcije s potrošnjom kisika. U tijelu su one posebno važne u vezi s stvaranjem energije tijekom glikolize. Vlastite oksidacije tijela proizvode oksidativni otpad, koji je povezan s procesima starenja i različitim bolestima.
Što je oksidacija?
Kemičar Antoine Laurent de Lavoisier skovao je termin oksidacija. Ime je koristio za opisivanje spoja elemenata ili kemijskih spojeva s kisikom. Termin je kasnije proširen na dehidracijske reakcije u kojima je atom vodika uklonjen iz spojeva. Dehidracija je važan proces u biokemiji.
Na primjer, u biokemijskim procesima, vodikovi se atomi često uklanjaju iz organskih spojeva koenzimima poput NAD, NADP ili FAD. U biokemiji je reakcija prijenosa elektrona u konačnici poznata kao oksidacija, pri kojoj reducirajući agens oslobađa elektrone u oksidirajuće sredstvo. Na taj se način reducirajuće sredstvo oksidira.
Oksidacije u ljudskom tijelu uglavnom su povezane s reakcijama redukcije. Ovaj je princip opisan u kontekstu redoks reakcije. Redukcije i oksidacije stoga uvijek treba shvatiti samo kao djelomične reakcije uobičajene redoks reakcije. Redoks reakcija stoga odgovara kombinaciji oksidacije i redukcije, koja prenosi elektrone iz reducirajućih tvari u oksidirajuće sredstvo.
U užem smislu, svaka kemijska reakcija koja troši kisik smatra se biokemijskom oksidacijom. U širem smislu, oksidacija je svaka biokemijska reakcija s prijenosom elektrona.
Funkcija i zadatak
Oksidacija odgovara oslobađanju elektrona. Redukcija je unos datih elektrona. Zajedno, ovi procesi su poznati kao redoks reakcija i čine osnovu bilo koje vrste proizvodnje energije. Oksidacija oslobađa energiju koja se apsorbira tijekom redukcije.
Glukoza je opskrbljivač energijom koje se lako skladišti i ujedno je važan građevni blok stanica. Molekule glukoze čine aminokiseline i druge vitalne spojeve. U biokemiji izraz glikoliza opisuje oksidaciju ugljikohidrata. Ugljikohidrati se razgrađuju na njihove pojedinačne građevne dijelove u tijelu, tj. Na molekule glukoze i fruktoze.
U stanicama se fruktoza relativno brzo pretvara u glukozu. U stanicama se glukoza s molekularnom formulom C6H12O6 koristi za stvaranje energije trošeći kisik molekularnom formulom O2, pri čemu nastaju ugljični dioksid s molekularnom formulom CO2 i voda s formulom H2O. Oksidacija molekule glukoze na taj način daje kisik i razgrađuje vodik.
Cilj svake takve oksidacije je dobivanje ATP-a dobavljača energije. U tu svrhu se opisana oksidacija odvija u citoplazmi, u mitohondrijskoj plazmi i u mitohondrijskoj membrani.
U mnogim se kontekstima oksidacija navodi kao osnova života, jer jamči proizvodnju vlastite energije tijela. Unutar mitohondrija se odvija takozvani lanac oksidacije koji je presudan za ljudski metabolizam, jer sav život je energija. Živa bića upravljaju metabolizmom kako bi stvorila energiju i na taj način osigurala preživljavanje.
U slučaju oksidacija unutar mitohondrija, osim energije reakcijskog produkta, postoji i oksidacijski otpad. Taj smeće odgovara kemijski aktivnim spojevima koji se smatraju slobodnim radikalima i tijelo ih kontrolira enzimima.
Bolesti i bolesti
Oksidacija u smislu raspada visokoenergetskih do niskoenergetskih spojeva nastaje kontinuirano u ljudskom tijelu dok stvara energiju. U tom se kontekstu oksidacija koristi za stvaranje energije i odvija se u mitohondrijama, koji su poznati i kao stanice malih elektrana. Tijelo vlastiti energetski bogati spojevi pohranjuju se u tijelu kao ATP nakon ove vrste oksidacije.
Izvor energije za oksidaciju je hrana za čiju je pretvorbu potreban kisik. Ova vrsta oksidacije stvara agresivne radikale. Tijelo normalno presreće te radikale zaštitnim mehanizmima i neutralizira ih. Jedan od najvažnijih zaštitnih mehanizama u ovom kontekstu je aktivnost neenzimskih antioksidanata. Bez ovih tvari, radikali bi napadali ljudsko tkivo i prije svega uzrokovali trajna oštećenja mitohondrija.
Visok fizički i mentalni stres povećava metabolizam i potrošnju kisika, što dovodi do povećanja stvaranja radikala. Isto se odnosi na upalu u tijelu ili izloženost vanjskim čimbenicima kao što su UV zračenje, radioaktivne zrake i kozmičke zrake ili okolišni toksini i cigaretni dim.
Zaštitni antioksidanti poput vitamina A, vitamina C, vitamina E i karotenoida ili selena više nisu u stanju apsorbirati štetne učinke radikalne oksidacije ako su izloženi povećanoj izloženosti radikalima. Ovaj scenarij povezan je s prirodnim starenjem i s patološkim procesima, poput razvoja raka.
Pothranjenost, konzumiranje otrova, izloženost zračenju, veliki sport, mentalni stres i akutne i kronične bolesti stvaraju više slobodnih radikala nego što ih tijelo može podnijeti. Slobodni radikali ili imaju jedan elektron previše ili premalo. Da bi nadoknadili, pokušavaju uzeti elektrone iz drugih molekula, što može dovesti do oksidacije tjelesnih vlastitih komponenti, poput lipida u membrani.
Slobodni radikali mogu izazvati mutacije u DNA jezgri i mitohondrijskoj DNK. Osim raka i procesa starenja, povezani su s arteriosklerozom, dijabetesom, reumatizmom, MS-om, Parkinsonovom, Alzheimerovom i imunodeficijencijom ili kataraktom i visokim krvnim tlakom.
Slobodni radikali međusobno povezuju [bjelančevine], šećere, bjelančevine i ostale osnovne sastojke tvari i tako otežavaju uklanjanje kiselog metaboličkog otpada. Okoliš postaje sve povoljniji za patogene, jer vezivno tkivo posebno "zakiseli".
