Oksüdeerimised on keemilised reaktsioonid, mis hõlmavad hapnik. Kehas on need glükolüüsi ajal energiatootmise kontekstis eriti olulised. Endogeensetes oksüdatsioonides tekivad oksüdatiivsed jäätmed, mis on seotud vananemisprotsesside ja erinevate haigustega.
Mis on oksüdeerumine?
Oksüdeerimised on keemilised reaktsioonid, mis hõlmavad hapnik. Kehas on need glükolüüsi ajal energiatootmise kontekstis eriti olulised. Mõiste oksüdeerimine mõtles välja keemik Antoine Laurent de Lavoisier. Ta kasutas seda terminit elementide või keemiliste ühendite ühendamise kirjeldamiseks hapnik. Hiljem laiendati mõistet dehüdrogeenimisreaktsioonidele, kus ühendid jäeti ilma a vesinik aatom. Biokeemias on oluline protsess eelkõige dehüdrogeenimine. Näiteks biokeemilistes protsessides vesinik orgaaniliste ühendite aatomid eemaldatakse sageli koensüümide, näiteks NAD, NADP või FAD abil. Oksüdeerumine biokeemias on lõppkokkuvõttes tuntud kui elektronide ülekandmise reaktsioon, kus redutseeriv aine annetab elektrone oksüdeerivale ainele. Redutseerija on seega "oksüdeerunud". Inimese kehas on oksüdatsioonid põhimõtteliselt seotud redutseerimisreaktsioonidega. Seda põhimõtet kirjeldatakse redoksreaktsiooni kontekstis. Redutseerimisi ja oksüdeerumisi tuleb seega mõista ainult kui tavalise redoksreaktsiooni osalisi reaktsioone. Redoksreaktsioon vastab seega oksüdeerimise ja redutseerimise kombinatsioonile, mis viib elektronid redutseerijast oksüdeerivale ainele. Kitsas tähenduses peetakse igasugust keemilist reaktsiooni, mis hõlmab hapniku tarbimist, biokeemiliseks oksüdatsiooniks. Laiemas tähenduses on oksüdatsioon igasugune biokeemiline reaktsioon, mis hõlmab elektronide ülekannet.
Funktsioon ja ülesanne
Oksüdeerimine vastab elektronide annetamisele. Reduktsioon on annetatud elektronide aktsepteerimine. Koos nimetatakse neid protsesse redoksreaktsioonid ja moodustavad aluse igale energiatootmisviisile. Oksüdeerimisel vabastatakse seega reduktsioonis neelduv energia. Glükoos on kergesti salvestatav energiaallikas ja ka rakkude oluline ehituskivi. Glükoos molekulid vorm aminohapped ja muud elutähtsad ühendid. Terminit glükolüüs kasutatakse biokeemias metüüloksüdatsiooni oksüdatsiooni kirjeldamiseks süsivesikuid. Süsivesikud on kehas jaotatud üksikuteks ehitusplokkideks, st glükoos ja ka fruktoos molekulid. Lahtrites fruktoos muundub suhteliselt kiiresti glükoosiks. Rakkudes kasutatakse glükoosi molekulvalemiga C6H12O6 energia tootmiseks molekulaarse valemiga O2 hapnikutarbimisega, saades süsinik dioksiid molekulvalemiga CO2 ja vesi valemiga H2O. See glükoosimolekuli oksüdeerumine lisab seega hapnikku ja eemaldab selle vesinik. Iga sellise oksüdatsiooni eesmärk on saada energia tarnija ATP. Sel eesmärgil toimub kirjeldatud oksüdeerumine tsütoplasmas, mitokondriaalses plasmas ja mitokondriaalmembraanis. Paljudes olukordades nimetatakse oksüdeerumist elu aluseks, kuna see tagab endogeense energia tootmise. jooksul mitokondrid, toimub nn oksüdatsiooniahel, mis on inimese ainevahetuse jaoks ülitähtis, sest kogu elu on energia. Elusolendid osalevad ainevahetuses energia genereerimiseks ja seeläbi ellujäämise tagamiseks. Oksüdeerumine aga mitokondrid tekitavad mitte ainult reaktsioonisaaduse energiat, vaid ka oksüdatsioonijäätmeid. Need jäätmed vastavad keemiliselt aktiivsetele ühenditele, mida tuntakse vabade radikaalidena ja mida keha hoiab läbi ensüümide.
Haigused ja vaevused
Oksüdeerumine energiarikaste ühendite lagunemise mõttes energiavaesteks ühenditeks toimub energia tootmise käigus inimkehas pidevalt. Selles kontekstis toimub oksüdeerumine energia tootmiseks ja see toimub mitokondrid, mida nimetatakse ka rakkude väikesteks elektrijaamadeks. Keha toodetud energiarikkad ühendid salvestatakse organismis ATP-na pärast seda tüüpi oksüdeerumist. Selle protsessi oksüdeerumise energiakandja on toit, mille muundamiseks on vaja hapnikku. Seda tüüpi oksüdatsioon tekitab agressiivseid radikaale. Keha tavaliselt kaitseb neid radikaale ja neutraliseerib need kaitsemehhanismide abil. Selles kontekstis on üks olulisemaid kaitsemehhanisme mitteensümaatiliste antioksüdantide aktiivsus. Radikaalsed ravimid ründaksid inimkudesid ilma nende aineteta ja põhjustaksid püsivaid kahjustusi, eriti mitokondritele. Kõrge füüsiline ja vaimne stress suurendada ainevahetust ja hapnikutarbimist, mis viib radikaalide suurenenud moodustumiseni. Sama kehtib ka põletik kehas või kokkupuude välisteguritega nagu UV-kiirgus, radioaktiivsed kiired ja kõrguskiirgus või keskkonnamürgid ja sigaretisuits. Kaitsvad antioksüdandid nagu A-vitamiini, C-vitamiini, E-vitamiin ja karotenoidid or seleen ei ole enam võimelised radikaalide oksüdeerumise kahjulikke mõjusid ületama, kui nad puutuvad kokku radikaalide suurenenud tasemega. Seda stsenaariumi seostatakse nii loodusliku vananemise kui ka patoloogiliste protsessidega, näiteks vähk. Seega alatoitumine, mürgine tarbimine, kokkupuude kiirgusega, ulatuslik treening, vaimne stressning ägedad ja kroonilised haigused tekitavad rohkem vabu radikaale, kui keha suudab. Vabadel radikaalidel on kas ühte elektroni liiga palju või liiga vähe. Kompenseerimiseks püüavad nad võtta elektrone teistelt molekulid, mis võib viima endogeensete komponentide, näiteks lipiidid membraani sees. Vabad radikaalid võivad põhjustada tuuma-DNA ja mitokondriaalse DNA mutatsioone. Lisaks vähk vananemisprotsessi, on neid seostatud ateroskleroosi põhjustava tegurina, diabeet, reuma, PRL, Parkinsoni tõbi, Alzheimeri haigus ja immuunpuudulikkus või katarakt ja hüpertensioon. Vabad radikaalid ristsiduvad [valk]] id, suhkur-valgud ja muud põhiaine komponendid koos, mis muudab happeliste metaboolsete jäätmete eemaldamise keeruliseks. Keskkond muutub üha soodsamaks patogeenid as sidekoe, eriti “hapestab”.
