окисления са химични реакции с консумацията на кислород. В организма те са особено важни във връзка с генерирането на енергия по време на гликолиза. Собствените окисления на тялото произвеждат окислителни отпадъци, което е свързано с процесите на стареене и различни заболявания.
Какво е окисляването?
Химикът Антоан Лоран дьо Лавоазие измисли термина окисляване. Той използва името, за да опише съединението на елементи или химически съединения с кислород. По-късно терминът се разширява и включва реакции на дехидрогениране, при които водороден атом се отстранява от съединенията. По-специално дехидратацията е важен процес в биохимията.
Например в биохимичните процеси водородните атоми често се отстраняват от органични съединения чрез коензими като NAD, NADP или FAD. В биохимията реакцията на пренос на електрон в крайна сметка е известна като окисляване, при което редуциращият агент отделя електрони на окислител. Редукторът се "окислява" по този начин.
Окисленията в човешкото тяло обикновено са свързани с редукционни реакции. Този принцип е описан в контекста на редокс-реакцията. Следователно редукциите и окисленията винаги трябва да се разбират само като частични реакции на обикновената редокс реакция. Следователно редукционната реакция съответства на комбинация от окисляване и редукция, която прехвърля електрони от редуциращия агент към окислителя.
В по-тесен смисъл всяка химическа реакция, която консумира кислород, се счита за биохимично окисляване. В по-широк смисъл окисляването е всяка биохимична реакция с пренос на електрон.
Функция и задача
Окисляването съответства на освобождаването на електрони. Намаляването е поемането на дадените електрони. Заедно тези процеси са известни като редокс-реакция и формират основата на всякакъв вид производство на енергия. Окисляването освобождава енергията, която се абсорбира по време на редукцията.
Глюкозата е лесно съхранен енергиен доставчик и същевременно важен градивен елемент за клетките. Молекулите на глюкозата съставят аминокиселини и други жизненоважни съединения. В биохимията терминът гликолиза описва окисляването на въглехидратите. Въглехидратите се разграждат до техните отделни компоненти в организма, т.е. в молекули на глюкоза и фруктоза.
В рамките на клетките фруктозата се преобразува в глюкоза сравнително бързо. В клетките глюкозата с молекулна формула C6H12O6 се използва за генериране на енергия чрез консумация на кислород с молекулната формула O2, при което се създават въглероден диоксид с молекулна формула CO2 и вода с формула H2O. По този начин окисляването на молекулата глюкоза доставя кислород и разгражда водорода.
Целта на всяко окисляване от този вид е да се получи енергийният доставчик ATP. За тази цел описаното окисляване се извършва в цитоплазмата, в митохондриалната плазма и в митохондриалната мембрана.
В много контексти окисляването се посочва като основа за живота, тъй като гарантира производството на собствената енергия на тялото. В рамките на митохондриите се осъществява така наречената верига на окисляване, която е от решаващо значение за човешкия метаболизъм, тъй като целият живот е енергия. Живите същества използват своя метаболизъм, за да генерират енергия и по този начин да осигурят оцеляване.
В случай на окисления в митохондриите, в допълнение към енергията на продукта на реакцията, има и отпадъци от окисляване. Този боклук съответства на химически активни съединения, които се считат за свободни радикали и се контролират от организма чрез ензими.
Болести и неразположения
Окисляването в смисъл на разпад на високоенергийни до нискоенергийни съединения се случва непрекъснато в човешкото тяло, докато генерира енергия. В този контекст окисляването се използва за генериране на енергия и се осъществява в митохондриите, които се наричат и малките електроцентрали на клетките. Високо енергийните съединения на организма се съхраняват в организма като АТФ след този тип окисляване.
Източникът на енергия за окисляване е храна, за чиято конверсия е необходим кислород. Този тип окисляване произвежда агресивни радикали. Тялото нормално прихваща тези радикали, използвайки защитни механизми и ги неутрализира. Един от най-важните защитни механизми в този контекст е активността на не ензимните антиоксиданти. Без тези вещества, радикалите биха атакували човешката тъкан и най-вече биха причинили трайни щети на митохондриите.
Силният физически и психически стрес увеличава метаболизма и консумацията на кислород, което води до повишено образуване на радикали. Същото се отнася за възпаление в тялото или излагане на външни фактори, като UV лъчение, радиоактивни лъчи и космически лъчи или токсини от околната среда и цигарен дим.
Защитните антиоксиданти като витамин А, витамин С, витамин Е и каротеноиди или селен вече не са в състояние да абсорбират вредните ефекти на радикалното окисляване, когато са изложени на повишено излагане на радикали. Този сценарий е свързан както с естественото стареене, така и с патологичните процеси, като например развитието на рак.
Недохранването, консумацията на отрови, излагането на радиация, обширният спорт, умственият стрес и острите и хроничните заболявания създават повече свободни радикали, отколкото тялото може да се справи. Свободните радикали или имат един електрон твърде много, или твърде малко. За да компенсират, те се опитват да вземат електрони от други молекули, което може да доведе до окисляване на собствените компоненти на тялото, като липиди в мембраната.
Свободните радикали могат да причинят мутации в нуклеарната ДНК и митохондриалната ДНК. В допълнение към рака и процеса на стареене те се свързват с артериосклероза, диабет, ревматизъм, МС, Паркинсон, Алцхаймер и имунодефицит, или катаракта и високо кръвно налягане.
Свободните радикали свързват [протеин]], захар-протеини и други основни компоненти на веществата помежду си и по този начин затрудняват отстраняването на киселинните метаболитни отпадъци. Средата става все по-благоприятна за патогени, тъй като по-специално съединителната тъкан „подкислява“.
