Oxidace jsou chemické reakce se spotřebou kyslíku. V těle jsou zvláště důležité ve spojení s vytvářením energie během glykolýzy. Vlastní oxidace těla produkuje oxidační odpad, který je spojován se stárnutím a různými chorobami.
Co je to Oxidace?
Chemik Antoine Laurent de Lavoisier razil termín oxidace. Jméno použil k popisu spojení prvků nebo chemických sloučenin s kyslíkem. Termín byl později rozšířen tak, aby zahrnoval dehydrogenační reakce, ve kterých je atom vodíku odstraněn ze sloučenin. Zejména dehydratace je důležitým procesem v biochemii.
V biochemických procesech jsou například atomy vodíku často odstraňovány z organických sloučenin koenzymy, jako je NAD, NADP nebo FAD. V biochemii je reakce přenosu elektronů konečně známá jako oxidace, při níž redukční činidlo uvolňuje elektrony oxidačnímu činidlu. Redukční činidlo je tímto způsobem "oxidováno".
Oxidace v lidském těle jsou obvykle spojeny s redukčními reakcemi. Tento princip je popsán v souvislosti s redoxní reakcí. Snížení a oxidace je proto vždy třeba chápat pouze jako částečné reakce běžné redoxní reakce. Redoxní reakce tedy odpovídá kombinaci oxidace a redukce, která přenáší elektrony z redukčního činidla na oxidační činidlo.
V užším smyslu je každá chemická reakce, která spotřebovává kyslík, považována za biochemickou oxidaci. V širším smyslu je oxidace jakákoli biochemická reakce s přenosem elektronů.
Funkce a úkol
Oxidace odpovídá uvolňování elektronů. Redukce je absorpce daných elektronů. Společně jsou tyto procesy známé jako redoxní reakce a tvoří základ jakéhokoli typu výroby energie. Oxidace uvolňuje energii, která je absorbována během redukce.
Glukóza je snadno skladovatelným dodavatelem energie a zároveň důležitým stavebním kamenem pro buňky. Molekuly glukózy tvoří aminokyseliny a další životně důležité sloučeniny. V biochemii termín glykolýza popisuje oxidaci uhlohydrátů. Sacharidy se rozkládají na jednotlivé složky v těle, tj. Na molekuly glukózy a fruktózy.
V buňkách je fruktóza přeměněna na glukózu relativně rychle. V buňkách se glukóza s molekulárním vzorcem C6H12O6 používá k výrobě energie spotřebou kyslíku s molekulárním vzorcem O2, čímž se vytvoří oxid uhličitý s molekulárním vzorcem CO2 a voda se vzorcem H2O. Tato oxidace molekuly glukózy tedy dodává kyslík a štěpí vodík.
Cílem každé oxidace tohoto druhu je získat dodavatele energie ATP. Za tímto účelem probíhá popsaná oxidace v cytoplazmě, v mitochondriální plazmě a v mitochondriální membráně.
V mnoha kontextech je oxidace označována jako základ pro život, protože zaručuje produkci vlastní energie těla. V mitochondriích dochází k tzv. Oxidačnímu řetězci, který je zásadní pro lidský metabolismus, protože veškerý život je energie. Živé bytosti používají svůj metabolismus k výrobě energie, a tím k zajištění přežití.
V případě oxidací v mitochondriích existuje kromě energie reakčního produktu také oxidační odpad. Tento odpad odpovídá chemicky aktivním sloučeninám, které jsou považovány za volné radikály a jsou tělem udržovány enzymy.
Nemoci a nemoci
Oxidace ve smyslu rozkladu vysokoenergetických sloučenin na nízkoenergetické sloučeniny probíhá v lidském těle nepřetržitě a vytváří energii. V této souvislosti se oxidace používá k výrobě energie a probíhá v mitochondriích, které jsou také označovány jako malé elektrárny buněk. Po tomto typu oxidace jsou v těle uloženy vlastní vysoce energetické sloučeniny jako ATP.
Zdrojem energie pro oxidaci je jídlo, pro přeměnu kterého je vyžadován kyslík. Tento druh oxidace vytváří agresivní radikály. Tělo obvykle zachycuje tyto radikály pomocí ochranných mechanismů a neutralizuje je. Jedním z nejdůležitějších ochranných mechanismů v této souvislosti je aktivita neenzymatických antioxidantů. Bez těchto látek by radikály napadly lidskou tkáň a především způsobily trvalé poškození mitochondrií.
Vysoký fyzický a duševní stres zvyšuje metabolismus a spotřebu kyslíku, což vede ke zvýšené tvorbě radikálů. Totéž platí pro zánět v těle nebo vystavení vnějším faktorům, jako je UV záření, radioaktivní paprsky a kosmické paprsky nebo environmentální toxiny a cigaretový kouř.
Ochranné antioxidanty, jako je vitamin A, vitamin C, vitamin E a karotenoidy nebo selen, již nejsou schopny absorbovat škodlivé účinky radikálové oxidace, pokud jsou vystaveny zvýšené expozici radikálům. Tento scénář je spojen jak s přirozeným stárnutím, tak s patologickými procesy, jako je vývoj rakoviny.
Podvýživa, konzumace jedů, ozáření, extenzivní sport, duševní stres a akutní a chronická onemocnění vytvářejí více volných radikálů, než je tělo schopné zvládnout. Volné radikály mají jeden elektron příliš mnoho nebo příliš málo. Pro kompenzaci se snaží odebrat elektrony z jiných molekul, což může vést k oxidaci vlastních složek těla, jako jsou lipidy, uvnitř membrány.
Volné radikály mohou způsobit mutace v jádrové DNA a mitochondriální DNA. Kromě rakoviny a procesu stárnutí jsou spojeny s arteriosklerózou, cukrovkou, revmatismem, RS, Parkinsonovou chorobou, Alzheimerovou chorobou a imunodeficiencí nebo katarakta a vysoký krevní tlak.
Volné radikály spojují [bílkoviny], cukrové proteiny a další složky základních látek navzájem a tím ztěžují odstraňování kyselého metabolického odpadu. Pro patogeny je prostředí stále příznivější, protože pojivová tkáň zejména "okyselí".
