Οξειδώσεις είναι χημικές αντιδράσεις με την κατανάλωση οξυγόνου. Στο σώμα, είναι ιδιαίτερα σημαντικά σε σχέση με την παραγωγή ενέργειας κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης. Οι οξειδώσεις του ίδιου του σώματος παράγουν οξειδωτικά απόβλητα, τα οποία σχετίζονται με τις διαδικασίες γήρανσης και διάφορες ασθένειες.
Τι είναι η οξείδωση;
Ο χημικός Antoine Laurent de Lavoisier επινόησε τον όρο οξείδωση. Χρησιμοποίησε το όνομα για να περιγράψει την ένωση στοιχείων ή χημικών ενώσεων με οξυγόνο. Ο όρος αργότερα επεκτάθηκε για να συμπεριλάβει αντιδράσεις αφυδρογόνωσης στις οποίες ένα άτομο υδρογόνου απομακρύνεται από τις ενώσεις. Η αφυδάτωση είναι μια σημαντική διαδικασία στη βιοχημεία.
Στις βιοχημικές διεργασίες, για παράδειγμα, τα άτομα υδρογόνου συχνά απομακρύνονται από οργανικές ενώσεις με συνένζυμα όπως NAD, NADP ή FAD. Στη βιοχημεία, μια αντίδραση μεταφοράς ηλεκτρονίων είναι τελικά γνωστή ως οξείδωση, στην οποία ένας αναγωγικός παράγοντας απελευθερώνει ηλεκτρόνια σε έναν οξειδωτικό παράγοντα. Ο αναγωγικός παράγοντας «οξειδώνεται» με αυτόν τον τρόπο.
Οι οξειδώσεις στο ανθρώπινο σώμα σχετίζονται γενικά με αντιδράσεις μείωσης. Αυτή η αρχή περιγράφεται στο πλαίσιο της οξειδοαναγωγικής αντίδρασης. Οι μειώσεις και οι οξειδώσεις πρέπει επομένως να γίνονται αντιληπτές μόνο ως μερικές αντιδράσεις της κοινής οξειδοαναγωγικής αντίδρασης. Η αντίδραση οξειδοαναγωγής αντιστοιχεί έτσι σε συνδυασμό οξείδωσης και αναγωγής, ο οποίος μεταφέρει ηλεκτρόνια από τον αναγωγικό παράγοντα στον οξειδωτικό παράγοντα.
Με τη στενότερη έννοια, κάθε χημική αντίδραση που καταναλώνει οξυγόνο θεωρείται βιοχημική οξείδωση. Με μια ευρύτερη έννοια, η οξείδωση είναι οποιαδήποτε βιοχημική αντίδραση με μεταφορά ηλεκτρονίων.
Λειτουργία & εργασία
Η οξείδωση αντιστοιχεί στην απελευθέρωση ηλεκτρονίων. Η μείωση είναι η πρόσληψη των δεδομένων ηλεκτρονίων. Μαζί, αυτές οι διαδικασίες είναι γνωστές ως αντίδραση οξειδοαναγωγής και αποτελούν τη βάση κάθε τύπου παραγωγής ενέργειας. Η οξείδωση απελευθερώνει την ενέργεια που απορροφάται κατά τη διάρκεια της μείωσης.
Η γλυκόζη είναι ένας εύκολα αξιοποιήσιμος προμηθευτής ενέργειας και ταυτόχρονα ένα σημαντικό δομικό στοιχείο για τα κύτταρα. Τα μόρια γλυκόζης αποτελούν αμινοξέα και άλλες ζωτικές ενώσεις. Στη βιοχημεία, ο όρος γλυκόλυση περιγράφει την οξείδωση των υδατανθράκων. Οι υδατάνθρακες κατανέμονται στα ξεχωριστά συστατικά τους στο σώμα, δηλαδή σε μόρια γλυκόζης και φρουκτόζης.
Μέσα στα κύτταρα, η φρουκτόζη μετατρέπεται σε γλυκόζη σχετικά γρήγορα. Στα κύτταρα, η γλυκόζη με τον μοριακό τύπο C6H12O6 χρησιμοποιείται για την παραγωγή ενέργειας καταναλώνοντας οξυγόνο με τον μοριακό τύπο Ο2, οπότε δημιουργούνται διοξείδιο του άνθρακα με τον μοριακό τύπο CO2 και νερό με τον τύπο Η2Ο. Αυτή η οξείδωση του μορίου γλυκόζης οδηγεί στο οξυγόνο και διασπά το υδρογόνο.
Ο στόχος κάθε οξείδωσης αυτού του είδους είναι να αποκτήσει τον προμηθευτή ενέργειας ATP. Για το σκοπό αυτό, η περιγραφείσα οξείδωση λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα, στο μιτοχονδριακό πλάσμα και στη μιτοχονδριακή μεμβράνη.
Σε πολλά πλαίσια, η οξείδωση αναφέρεται ως βάση για τη ζωή, καθώς εγγυάται την παραγωγή της ενέργειας του ίδιου του σώματος. Μια λεγόμενη αλυσίδα οξείδωσης λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια, η οποία είναι ζωτικής σημασίας για τον ανθρώπινο μεταβολισμό, επειδή όλη η ζωή είναι ενέργεια. Τα ζωντανά πράγματα λειτουργούν το μεταβολισμό για να παράγουν ενέργεια και έτσι να διασφαλίσουν την επιβίωση.
Στην περίπτωση οξειδώσεων στα μιτοχόνδρια, εκτός από την ενέργεια του προϊόντος αντίδρασης, υπάρχουν επίσης απόβλητα οξείδωσης. Αυτά τα σκουπίδια αντιστοιχούν σε χημικά δραστικές ενώσεις που θεωρούνται ελεύθερες ρίζες και διατηρούνται υπό έλεγχο από το σώμα από ένζυμα.
Ασθένειες και παθήσεις
Η οξείδωση με την έννοια της ανάλυσης ενώσεων υψηλής ενέργειας σε χαμηλής ενέργειας συμβαίνει συνεχώς στο ανθρώπινο σώμα ενώ παράγει ενέργεια. Σε αυτό το πλαίσιο, η οξείδωση χρησιμοποιείται για την παραγωγή ενέργειας και λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια, τα οποία αναφέρονται επίσης ως μικροί σταθμοί παραγωγής ενέργειας των κυττάρων. Οι πλούσιες σε ενέργεια ενώσεις του σώματος αποθηκεύονται στο σώμα ως ATP μετά από αυτόν τον τύπο οξείδωσης.
Η πηγή ενέργειας για την οξείδωση είναι η τροφή, για την οποία απαιτείται μετατροπή οξυγόνου. Αυτός ο τύπος οξείδωσης δημιουργεί επιθετικές ρίζες. Το σώμα συνήθως αναχαιτίζει αυτές τις ρίζες χρησιμοποιώντας προστατευτικούς μηχανισμούς και τις εξουδετερώνει. Ένας από τους σημαντικότερους προστατευτικούς μηχανισμούς σε αυτό το πλαίσιο είναι η δραστηριότητα των μη ενζυματικών αντιοξειδωτικών. Χωρίς αυτές τις ουσίες, οι ρίζες θα προσβάλλουν τον ανθρώπινο ιστό και, πάνω από όλα, θα προκαλέσουν μόνιμη βλάβη στα μιτοχόνδρια.
Το υψηλό σωματικό και ψυχικό στρες αυξάνει το μεταβολισμό και την κατανάλωση οξυγόνου, γεγονός που οδηγεί σε αυξημένο σχηματισμό ριζών. Το ίδιο ισχύει για τη φλεγμονή στο σώμα ή την έκθεση σε εξωτερικούς παράγοντες όπως η υπεριώδης ακτινοβολία, οι ραδιενεργές ακτίνες και οι κοσμικές ακτίνες ή οι περιβαλλοντικές τοξίνες και ο καπνός των τσιγάρων.
Τα προστατευτικά αντιοξειδωτικά όπως η βιταμίνη Α, η βιταμίνη C, η βιταμίνη Ε και τα καροτενοειδή ή το σελήνιο δεν είναι πλέον ικανά να απορροφήσουν τις επιβλαβείς επιδράσεις της ρίζας οξείδωσης όταν εκτίθενται σε αυξημένη έκθεση σε ρίζες. Αυτό το σενάριο σχετίζεται τόσο με τη φυσική γήρανση όσο και με τις παθολογικές διαδικασίες όπως η ανάπτυξη καρκίνου.
Ο υποσιτισμός, η κατανάλωση δηλητηρίων, η έκθεση σε ακτινοβολία, ο εκτεταμένος αθλητισμός, το συναισθηματικό στρες και οι οξείες και χρόνιες ασθένειες δημιουργούν περισσότερες ελεύθερες ρίζες από ό, τι μπορεί να αντιμετωπίσει το σώμα. Οι ελεύθερες ρίζες έχουν ένα ηλεκτρόνιο πάρα πολλά ή πολύ λίγα. Για να αντισταθμίσουν, προσπαθούν να πάρουν ηλεκτρόνια από άλλα μόρια, τα οποία μπορούν να οδηγήσουν στην οξείδωση των συστατικών του ίδιου του σώματος, όπως τα λιπίδια μέσα στη μεμβράνη.
Οι ελεύθερες ρίζες μπορούν να προκαλέσουν μεταλλάξεις στο DNA του πυρήνα των κυττάρων και στο μιτοχονδριακό DNA. Εκτός από τον καρκίνο και τη διαδικασία γήρανσης, σχετίζονται με αρτηριοσκλήρωση, διαβήτη, ρευματισμούς, σκλήρυνση κατά πλάκας, νόσο του Πάρκινσον, Αλτσχάιμερ και ανοσοανεπάρκεια ή καταρράκτη και υψηλή αρτηριακή πίεση.
Δίκτυο ελεύθερων ριζών [πρωτεΐνες], πρωτεΐνες σακχάρου και άλλα συστατικά βασικών ουσιών μεταξύ τους και έτσι καθιστούν δύσκολη την απομάκρυνση των όξινων μεταβολικών αποβλήτων. Το περιβάλλον γίνεται όλο και πιο ευνοϊκό για τα παθογόνα, καθώς ο συνδετικός ιστός συγκεκριμένα "οξινίζεται".
