oksidasjon

oksidasjoner er kjemiske reaksjoner med forbruk av oksygen. I kroppen er de spesielt viktige i forbindelse med generering av energi under glykolyse. Kroppens egne oksidasjoner produserer oksidativt avfall, som er assosiert med aldringsprosesser og forskjellige sykdommer.

Hva er oksidasjonen?

Kjemikeren Antoine Laurent de Lavoisier myntet begrepet oksidasjon. Han brukte navnet for å beskrive forening av elementer eller kjemiske forbindelser med oksygen. Begrepet ble senere utvidet til å omfatte dehydrogeneringsreaksjoner hvor et hydrogenatom fjernes fra forbindelser. Spesielt dehydrering er en viktig prosess i biokjemi.

I biokjemiske prosesser blir for eksempel hydrogenatomer fjernet fra organiske forbindelser ved hjelp av koenzymer som NAD, NADP eller FAD. I biokjemi er en elektronoverføringsreaksjon til slutt kjent som oksidasjon, der et reduksjonsmiddel avgir elektroner til et oksidasjonsmiddel. Reduksjonsmidlet blir "oksidert" på denne måten.

Oksidasjoner i menneskekroppen er vanligvis assosiert med reduksjonsreaksjoner. Dette prinsippet er beskrevet i sammenheng med redoksreaksjonen. Reduksjoner og oksidasjoner er derfor alltid bare å forstå som delvise reaksjoner av den vanlige redoksreaksjonen. Redoksreaksjonen tilsvarer således en kombinasjon av oksidasjon og reduksjon, som overfører elektroner fra reduksjonsmiddelet til oksydasjonsmiddelet.

I den smalere forstand regnes hver kjemisk reaksjon som bruker oksygen som en biokjemisk oksidasjon. I en større forstand er oksidasjon enhver biokjemisk reaksjon med elektronoverføring.

Funksjon & oppgave

Oksidasjon tilsvarer frigjøring av elektroner. Reduksjon er opptaket av de gitte elektronene. Til sammen er disse prosessene kjent som redoksreaksjonen og danner grunnlaget for enhver type energiproduksjon. Oksidasjonen frigjør energien som blir absorbert under reduksjonen.

Glukose er en lett lagringsbar energileverandør og samtidig en viktig byggestein for celler. Glukosemolekyler utgjør aminosyrer og andre viktige forbindelser. I biokjemi beskriver begrepet glykolyse oksidasjonen av karbohydrater. Karbohydrater brytes ned i deres individuelle komponenter i kroppen, dvs. til glukose- og fruktosemolekyler.

Innen celler omdannes fruktose til glukose relativt raskt. I cellene brukes glukose med molekylformelen C6H12O6 til å generere energi ved å konsumere oksygen med molekylformelen O2, hvorved karbondioksid med molekylformelen CO2 og vann med formelen H2O blir til. Denne oksidasjonen av glukosemolekylet tilfører således oksygen og bryter ned hydrogen.

Målet med enhver oksidasjon av denne typen er å skaffe energileverandøren ATP. For dette formål finner den beskrevne oksydasjonen sted i cytoplasma, i mitokondrialt plasma og i mitokondriell membran.

I mange sammenhenger kalles oksidasjon livsgrunnlaget, da det garanterer produksjonen av kroppens egen energi. En såkalt oksidasjonskjede finner sted innenfor mitokondriene, som er avgjørende for menneskelig metabolisme, fordi alt liv er energi. Levende vesener bruker stoffskiftet for å generere energi og dermed for å sikre overlevelse.

For oksidasjoner i mitokondriene, i tillegg til reaksjonsproduktets energi, er det også oksidasjonsavfall. Dette søppelet tilsvarer kjemisk aktive forbindelser som anses som frie radikaler og holdes i sjakk av kroppen av enzymer.

Sykdommer og plager

Oksidasjon i betydningen nedbrytning av høye energi til lavenergiforbindelser skjer kontinuerlig i menneskekroppen mens den genererer energi. I denne sammenheng brukes oksidasjon til å generere energi og foregår i mitokondriene, som også omtales som cellers små kraftverk. Kroppens egne høyenergiforbindelser lagres i kroppen som ATP etter denne typen oksidasjon.

Energikilden for oksidasjon er mat, hvis oksygen er nødvendig. Denne typen oksidasjon produserer aggressive radikaler. Kroppen avskjærer normalt disse radikalene ved å bruke beskyttelsesmekanismer og nøytraliserer dem. En av de viktigste beskyttelsesmekanismene i denne sammenhengen er aktiviteten til ikke-enzymatiske antioksidanter. Uten disse stoffene ville radikaler angripe menneskelig vev og fremfor alt føre til permanent skade på mitokondriene.

Høy fysisk og mental stress øker stoffskiftet og oksygenforbruket, noe som fører til økt radikal dannelse. Det samme gjelder betennelse i kroppen eller eksponering for ytre faktorer som UV-stråling, radioaktive stråler og kosmiske stråler eller miljøgifter og sigarettrøyk.

Beskyttende antioksidanter som vitamin A, vitamin C, vitamin E og karotenoider eller selen er ikke lenger i stand til å absorbere skadelige effekter av radikal oksidasjon når de utsettes for økt eksponering for radikaler. Dette scenariet er assosiert både med naturlig aldring og med patologiske prosesser, for eksempel utvikling av kreft.

Underernæring, giftforbruk, stråleeksponering, omfattende idrett, psykisk stress og akutte og kroniske sykdommer skaper flere frie radikaler enn kroppen klarer. Frie radikaler har enten ett elektron for mange eller for lite. For å kompensere prøver de å ta elektroner fra andre molekyler, noe som kan føre til oksidasjon av kroppens egne komponenter som lipider i membranen.

Frie radikaler kan forårsake mutasjoner i kjerne-DNA og mitokondrielt DNA. I tillegg til kreft og aldringsprosessen, er de assosiert med arteriosklerose, diabetes, revmatisme, MS, Parkinsons, Alzheimers og immunsvikt, eller grå stær og høyt blodtrykk.

Frie radikaler knytter [protein]] s, sukkerproteiner og andre basiske stoffkomponenter med hverandre og gjør det dermed vanskeligere å fjerne surt metabolsk avfall. Miljøet blir mer og mer gunstig for patogener, da bindevevet spesielt "forsurer".