Oxidácia vysvetlená! Funkcia, úloha, choroby; Porucha

vysvetlená

Oxidácia u ľudí

Oxidácia v ľudskom tele

Oxidácia je proces, pri ktorom sa molekula vzdá elektrónu. Možno to pozorovať na mnohých miestach v každodennom živote. Napríklad, ak železný sud hrdzavie, železo oxiduje kyslíkom alebo ak horí kus dreva, celulóza oxiduje pomocou tepla.

Oxidácia je dôležitá aj v našom tele. Mnoho metabolických procesov v našich bunkách využíva kyslík, ktorý dýchame, na oxidáciu látok a výrobu energie. Z tohto dôvodu je pre nás ľudí oxidácia nevyhnutná.

Čo je to oxidácia?

Pojem oxidácia odvodený z francúzskeho slova oxyder popisuje, ako už bolo spomenuté, proces, pri ktorom molekula, atóm alebo ión uvoľňujú elektrón. Počas tohto chemického procesu, odlúčenia elektrónu, sa uvoľňuje energia, vytvárajú sa nové spojenia a molekula získava mierne pozitívny náboj. Ako sa to deje presnejšie, je zrejmé z každodenného príkladu spaľovania dreva.

Na spaľovanie dreva obvykle potrebujete:

→ Horľavé drevo
→ kyslík
→ teplo

Drevo pozostáva z uhlíkových zlúčenín, drevnej celulózy, ktoré sú horľavé. Uhlík v celulóze sa uvoľňuje teplom vznietenia a uvoľňuje elektróny, ktoré sú absorbované kyslíkom. Oxid uhličitý vzniká s jednou molekulou uhlíka a dvoma molekulami kyslíka a vodík, ktorý sa tiež uvoľňuje spolu s kyslíkom, vytvára vodu.

Teplo uvoľnené oxidáciou uhlíka potom uvoľňuje uhlík z ďalších molekúl celulózy. Pokiaľ je prítomný kyslík, dôjde k reťazovej reakcii.

Redukcia a oxidácia

Antagonista oxidácie, absorpcia voľného elektrónu molekulou, sa nazýva redukcia. V našich príkladoch sú látkami, ktoré sa znižujú, spaľovanie dreva a tvorba chloridu sodného, ​​kyslíka a chlóru.

Ktorá molekula sa oxiduje a ktorá sa pri takýchto reakciách redukuje, závisí od takzvaného oxidačného čísla prvku v zlúčenine. V našom prvom príklade má uhlík oxidačné číslo +4, čo dáva celkom štyri elektróny, zatiaľ čo kyslík má oxidačné číslo -2.

Na „zachytenie“ všetkých elektrónov uvoľnených uhlíkom sú teda potrebné dve molekuly kyslíka. Pri tvorbe chloridu sodného má sodík oxidačné číslo +1 a chlór má -1. Oxidačné číslo však nie je konštantné pre každý prvok, to znamená, že sa mení v závislosti od prvku, s ktorým sa vstupuje do reakcie. Celý proces oxidácie a redukcie je zhrnutý v pojme redoxná reakcia.

História a použitie

V 18. storočí to bol Antoine de Lavoiser, francúzsky vedec, ktorý vytvoril termín oxidácia. Pri svojich experimentoch s rôznymi kovmi zistil, že kovy po reakcii so vzduchom vážili viac ako predtým, a pozorovali tak oxidačný proces.

Výstižne nazval reakciu látky s oxidáciou vzduchu. De Lavoiser by neskôr okrem iného zistil, že voda je kombináciou vodíka a kyslíka.

Keď veda o oxidácii lepšie pochopila, v 19. storočí ju použil vedec Gotthard Hofstädter na výrobu mastných kyselín, ktoré boli zase dôležitou súčasťou mydiel. Týmto spôsobom oxidácia významne prispela k hygienickej revolúcii, ktorú umožnila moderná medicína.

V technológii sa používa aj oxidácia. Proces LOCOS sa dlho používal vo výrobe tranzistorov na spojenie častí polovodičov pod vplyvom tepelnej energie. Tento proces bol v 20. storočí samozrejmosťou a má dlhoročný pokrok v oblasti výpočtovej techniky.

Funkcie a úlohy

Funkcie a úlohy oxidácie u ľudí

Počas oxidácie sa nášmu telu stávajú dve veľmi dôležité veci. Keď sa elektrón oddelí od molekuly, energia sa uvoľní. To využívajú najmä naše mitochondrie na zásobovanie našich buniek energiou.

Ďalej môžu byť nové molekuly tvorené oxidáciou, čo znamená, že inak môžu byť neutralizované škodlivé látky. Oxidácia je nevyhnutná, aby mohlo dôjsť k procesom, ako je syntéza bielkovín alebo spracovanie cukru.

Oxidácia hrá úlohu v dýchacom reťazci v nasledujúcich krokoch:

  • oxidačná dekarboxylácia
    Tu sa pomocou oxidácie odštiepi oxid uhličitý z karboxylovej kyseliny a vytvorí sa NADH, ktorý je neskôr potrebný v metabolizme.
  • Citrátový cyklus
    V citrátovom cykle sa oxidácia používa na viacerých miestach, vrátane toho, aby sa aminokyseliny a karboxylové kyseliny stali použiteľnými pre iné enzýmy.
  • Koniec oxidácie
    Veľká časť energie, ktorá sa získava bunkovým dýchaním, sa generuje na konci oxidácie. Tento proces, ktorý prebieha v membránach mitochondrií, využíva štyri enzýmové komplexy, ktoré všetky oxidujú alebo redukujú rôzne molekuly na výrobu energie.

Oxidácia sa nepoužíva iba pri bunkovom dýchaní. Oxidácia sa tiež používa pri premene mastných kyselín na náš metabolizmus alebo pri odbúravaní alkoholu v krvi. V skutočnosti takmer všetky zlúčeniny uhlíka, ktoré prijmeme, nech už majú akúkoľvek formu, sú v určitom okamihu oxidované našim telom. Počas oxidácie však tiež vznikajú vedľajšie produkty, ako sú voľné radikály.

Voľné radikály

Voľné radikály sú molekuly, ktoré majú po procese oxidácie v tele stále voľný elektrón, čo znamená, že veľmi rýchlo reagujú s inými molekulami. Voľné radikály môžu byť pre ľudí nezdravé, pretože voľné bunky môžu poškodiť DNA v bunkách.

Ak sa táto bunka potom pokúsi rozdeliť, môže to mať za následok chybnú kópiu. Voľné radikály sa vytvárajú vždy tam, kde dochádza k oxidácii. To znamená, že viac oxidácie prostredníctvom bunkového metabolizmu nemusí byť pre naše bunky nevyhnutne dobré.

Aby sa bunky chránili pred týmito radikálmi, produkujú antioxidanty, ktoré majú hlavne dve formy:

  • Radikálne metače
    Tieto antioxidanty inhibujú reakčný potenciál radikálov, aby im zabránili vo vstupe do reakčného reťazca
  • Redukčné činidlo
    Pretože radikály majú často málo voľných elektrónov, môžu sa viazať redukčným činidlom. Vzniká nová, menej nebezpečná molekula.

Pri vysokom metabolizme alebo požití určitých látok však môže dôjsť k prebytku radikálov. Ak sa vytvorí príliš veľa radikálov alebo telo nemá dostatok antioxidantov, zvyšuje sa oxidačný stres, ktorý, ak sa zvýši po dlhšiu dobu, môže viesť k poškodeniu zdravia.

Choroby a choroby

Ochorenia, poruchy a ťažkosti: Poruchy oxidácie beta

Tento kolektívny pojem zahŕňa niektoré genetické choroby a mutácie, ktoré sťažujú alebo znemožňujú spracovanie a mastné kyseliny. Aj keď má telo alternatívne metabolické cesty pre mastné kyseliny, ako je oxidácia alfa alebo omega, porucha beta oxidácie má pre dotknutú osobu vážne následky.

Pri niektorých typoch defektov beta-oxidácie sa mastné kyseliny spracovávajú iba čiastočne alebo nesprávne a vedie k zvýšenej koncentrácii tukových metabolitov, ktoré môžu byť pre organizmus toxické. Ako genetické ochorenie sa nedajú vyliečiť defekty beta-oxidácie, ale ich príznaky sa dajú liečiť. Na zníženie symptómov a účinkov je povinná strava, ktorá sa skladá prevažne z uhľohydrátov a bielkovín.

Mitochiálne diopatie

Mitochondrie sú elektrárne bunky a využívajú oxidáciu v niekoľkých procesoch. Mitochondriálne choroby sú dedičné choroby, ktoré narúšajú jeden alebo viac mitochondriálnych procesov. Patria sem napríklad aj poruchy oxidácie pyruvátu, pri ktorých sa produkuje látka používaná na spaľovanie glukózy, a poruchy dýchacieho reťazca, pri ktorých sa pomocou kyslíka vytvára voda a energia.

Príznaky tohto typu ochorenia sa veľmi líšia, pretože rôzne časti metabolizmu môžu byť nefunkčné, ale najčastejšie príznaky pozorované u pacientov sú:

  • Poruchy srdca
  • Poruchy obličiek
  • Svalová slabosť
  • Zlá koordinácia

Rovnako ako defekty beta-oxidácie, aj mitochondriálne choroby sú genetickými poruchami, a preto ich nemožno napraviť. Aby sa zmiernili príznaky, je potrebné prispôsobiť stravu v závislosti od metabolickej poruchy a pokúsiť sa všetkými možnými prostriedkami, aby sa čo najmenej znížila potreba metabolizmu.

Oxidačný stres

Oxidačné stresové choroby

Ak oxidačný stres v tele dlhodobo zvyšujú voľné radikály, môže to spôsobiť vážne ochorenia. Aj keď veda stále skúma, existujú už jasné súvislosti medzi oxidačným stresom a rakovinou, okrem iného Parkinsonovou chorobou a Alzheimerovou chorobou.

Reprezentácia rakovinovej bunky

Pretože môžu voľné radikály poškodiť mitochondriálnu DNA, sú tiež zodpovedné za proces starnutia, čo znamená, že zvýšený oxidačný stres môže rýchlejšie viesť k zlej koncentrácii, svalovej slabosti a ďalším degeneratívnym javom.

Imunitný systém môže byť tiež oslabený zvýšeným oxidačným stresom a zvyšuje sa riziko zápalu alebo infekcie. Bohužiaľ neexistujú žiadne príznaky, ktoré by jasne naznačovali vysoký oxidačný stres, ale môžu viesť k bolestiam hlavy, únave, zlej koncentrácii, strate pamäti a mnohým ďalším sťažnostiam.

Zatiaľ nie je úplne jasné, ako silno oxidačný stres ovplyvňuje naše zdravie, ale účinky sú rozsiahle a treba ich brať veľmi vážne.

Často kladené otázky a odpovede

Tu nájdete odpovede na často kladené otázky o oxidácii v ľudskom tele.

Kedy riskovať je vysoký oxidačný stres?

V modernom každodennom živote existuje veľa príčin vysokého oxidačného stresu. Ak ste fajčiarom, každá cigareta, ktorá horí oxidáciou, spotrebuje veľmi veľké množstvo voľných radikálov alebo ak pijete alkohol, znižujete tiež oxidačný stres.

Ale aj keď žijete aktívne a zdravo, môžete mať nezdravý oxidačný stres, pretože UV žiarenie a cvičenie tiež vedú k zvýšenej tvorbe voľných radikálov. Zníženie oxidačného stresu je preto dôležitou a dôležitou témou, na ktorú musí každý myslieť.

Ako môžem zmerať oxidačný stres?

Ak si myslíte, že je možné, že sa zvýšil oxidačný stres v tele, môžete to skontrolovať krvným testom. Meria sa koncentrácia v krvi metabolického produktu malondialdehydu a antioxidantov, aby sa zistilo, či je v tele dostatok redukčných činidiel a rakidových lapačov, aby splnili túto požiadavku. Takéto krvné testy sa robia v nemocniciach alebo v kanceláriách športových lekárov.

Ako je možné regulovať môj oxidačný stres?

Vysoký oxidačný stres vzniká predovšetkým vtedy, keď bunky vykonávajú vysoký metabolizmus. To znamená, že zvýšený prírastok kalórií a zvýšené spaľovanie tukov cvičením môžu zvýšiť oxidačný stres.

Vitamín C je antioxidant

Výskum zistil súvislosť medzi nízkokalorickou diétou a dlhovekosťou, preto je pri chudnutí vhodné chudnutie. Diéta môže tiež pomôcť znížiť oxidačný stres.

Antioxidanty ako:

sú vynikajúce zachytávače voľných radikálov alebo redukčné činidlá a nájdete ich hlavne v ovocí a zelenine. Tie by mali byť v zdravej výžive veľkoryso zastúpené. Je však potrebné poznamenať, že účinnosť konkrétnych antioxidačných produktov ešte nebola preukázaná a extrémny nadbytok antioxidantov môže byť dokonca škodlivý.

Náš záver o oxidácii

Oxidácia si ale od nás ľudí vyžaduje zdravú výživu a životný štýl, pretože tak ako pri mnohých procesoch tela, aj tu je potrebné nájsť rovnováhu, aby tento proces nespôsoboval škody. Dúfame, že tieto informácie boli užitočné a želáme vám veľa zdravia!