أكسدة

الأكسدة هي تفاعلات كيميائية مع استهلاك الأكسجين. في الجسم ، لها أهمية خاصة فيما يتعلق بتوليد الطاقة أثناء تحلل السكر. تنتج أكسدة الجسم نفسها نفايات مؤكسدة مرتبطة بعمليات الشيخوخة والأمراض المختلفة.

ما هي الأكسدة؟

ابتكر الكيميائي أنطوان لوران دي لافوازييه مصطلح الأكسدة. استخدم الاسم لوصف اتحاد العناصر أو المركبات الكيميائية بالأكسجين. تم توسيع المصطلح لاحقًا ليشمل تفاعلات نزع الهدرجة التي يتم فيها إزالة ذرة الهيدروجين من المركبات. يعتبر الجفاف عملية مهمة في الكيمياء الحيوية.

في العمليات الكيميائية الحيوية ، على سبيل المثال ، غالبًا ما تتم إزالة ذرات الهيدروجين من المركبات العضوية بواسطة الإنزيمات المساعدة مثل NAD أو NADP أو FAD. في الكيمياء الحيوية ، يُعرف تفاعل نقل الإلكترون في النهاية بالأكسدة ، حيث يطلق عامل الاختزال الإلكترونات إلى عامل مؤكسد. يتأكسد عامل الاختزال بهذه الطريقة.

ترتبط الأكسدة في جسم الإنسان بشكل عام بتفاعلات الاختزال. يوصف هذا المبدأ في سياق تفاعل الأكسدة والاختزال. لذلك ، يجب فهم التخفيضات والأكسدة دائمًا على أنها تفاعلات جزئية لتفاعل الأكسدة والاختزال الشائع. وبالتالي فإن تفاعل الأكسدة والاختزال يتوافق مع مزيج من الأكسدة والاختزال ، والذي ينقل الإلكترونات من عامل الاختزال إلى العامل المؤكسد.

بالمعنى الضيق ، يعتبر كل تفاعل كيميائي يستهلك الأكسجين أكسدة كيميائية حيوية. بمعنى أوسع ، الأكسدة هي أي تفاعل كيميائي حيوي مع نقل الإلكترون.

الوظيفة والمهمة

الأكسدة تتوافق مع إطلاق الإلكترونات. الاختزال هو امتصاص الإلكترونات المعطاة. تُعرف هذه العمليات معًا باسم تفاعل الأكسدة والاختزال وتشكل الأساس لأي نوع من أنواع توليد الطاقة. تطلق الأكسدة الطاقة التي يتم امتصاصها أثناء الاختزال.

الجلوكوز هو مورد للطاقة يمكن تخزينه بسهولة وفي نفس الوقت يعتبر لبنة مهمة لبناء الخلايا. تشكل جزيئات الجلوكوز الأحماض الأمينية والمركبات الحيوية الأخرى. في الكيمياء الحيوية ، يصف مصطلح تحلل السكر أكسدة الكربوهيدرات. يتم تقسيم الكربوهيدرات إلى وحدات بنائية فردية في الجسم ، أي إلى جزيئات الجلوكوز والفركتوز.

داخل الخلايا ، يتم تحويل الفركتوز إلى جلوكوز بسرعة نسبية. في الخلايا ، يتم استخدام الجلوكوز مع الصيغة الجزيئية C6H12O6 لتوليد الطاقة عن طريق استهلاك الأكسجين مع الصيغة الجزيئية O2 ، حيث يتم إنشاء ثاني أكسيد الكربون مع الصيغة الجزيئية CO2 والماء مع الصيغة H2O. وبالتالي ، فإن أكسدة جزيء الجلوكوز تزود الأكسجين وتكسر الهيدروجين.

الهدف من كل أكسدة من هذا النوع هو الحصول على مورد الطاقة ATP. لهذا الغرض ، تحدث الأكسدة الموصوفة في السيتوبلازم ، في بلازما الميتوكوندريا وفي غشاء الميتوكوندريا.

في العديد من السياقات ، يُشار إلى الأكسدة على أنها أساس الحياة ، لأنها تضمن إنتاج طاقة الجسم. تحدث ما يسمى بسلسلة الأكسدة داخل الميتوكوندريا ، وهو أمر بالغ الأهمية لعملية التمثيل الغذائي للإنسان ، لأن الحياة كلها طاقة. تعمل الكائنات الحية على عملية التمثيل الغذائي لتوليد الطاقة وبالتالي لضمان البقاء.

في حالة الأكسدة داخل الميتوكوندريا ، بالإضافة إلى طاقة منتج التفاعل ، هناك أيضًا نفايات الأكسدة. تتوافق هذه القمامة مع المركبات النشطة كيميائيًا والتي تعتبر جذورًا حرة ويتم فحصها بواسطة الإنزيمات.

الامراض والاعتلالات

تحدث الأكسدة بمعنى انهيار المركبات عالية الطاقة إلى المركبات منخفضة الطاقة بشكل مستمر في جسم الإنسان أثناء توليد الطاقة. في هذا السياق ، تُستخدم الأكسدة لتوليد الطاقة وتحدث في الميتوكوندريا ، والتي تُعرف أيضًا باسم محطات الطاقة الصغيرة للخلايا. يتم تخزين المركبات عالية الطاقة الخاصة بالجسم في الجسم على شكل ATP بعد هذا النوع من الأكسدة.

مصدر الطاقة للأكسدة هو الغذاء ، والذي يتطلب تحويل الأكسجين. هذا النوع من الأكسدة يخلق جذورًا عدوانية. يقوم الجسم عادة باعتراض هذه الجذور باستخدام آليات وقائية ويقوم بتحييدها. من أهم آليات الحماية في هذا السياق نشاط مضادات الأكسدة غير الأنزيمية. بدون هذه المواد ، سوف يهاجم الراديكاليون الأنسجة البشرية ، وقبل كل شيء ، يتسببون في ضرر دائم للميتوكوندريا.

يزيد الضغط البدني والعقلي العالي من التمثيل الغذائي واستهلاك الأكسجين ، مما يؤدي إلى زيادة تكوين الجذور. وينطبق الشيء نفسه على الالتهابات في الجسم أو التعرض لعوامل خارجية مثل الأشعة فوق البنفسجية والأشعة المشعة والأشعة الكونية أو السموم البيئية ودخان السجائر.

لم تعد مضادات الأكسدة الوقائية مثل فيتامين أ وفيتامين ج وفيتامين هـ والكاروتينات أو السيلينيوم قادرة على امتصاص الآثار الضارة للأكسدة الجذرية عند تعرضها لزيادة التعرض للجذور. يرتبط هذا السيناريو بكل من الشيخوخة الطبيعية والعمليات المرضية مثل تطور السرطان.

يؤدي سوء التغذية واستهلاك السموم والتعرض للإشعاع والرياضة المكثفة والإجهاد العقلي والأمراض الحادة والمزمنة إلى خلق المزيد من الجذور الحرة أكثر مما يستطيع الجسم التعامل معه تحتوي الجذور الحرة إما على إلكترون واحد كثير جدًا أو قليل جدًا. للتعويض ، يحاولون أخذ إلكترونات من جزيئات أخرى ، مما قد يؤدي إلى أكسدة مكونات الجسم مثل الدهون داخل الغشاء.

يمكن أن تسبب الجذور الحرة طفرات في DNA DNA و DNA الميتوكوندريا. بالإضافة إلى السرطان والشيخوخة ، فهي مرتبطة بتصلب الشرايين والسكري والروماتيزم ومرض التصلب العصبي المتعدد ومرض باركنسون والزهايمر ونقص المناعة أو إعتام عدسة العين وارتفاع ضغط الدم.

شبكة الجذور الحرة [بروتين] ، وبروتينات السكر ومكونات المواد الأساسية الأخرى مع بعضها البعض ، وبالتالي تجعل من الصعب إزالة النفايات الأيضية الحمضية. أصبحت البيئة مواتية أكثر فأكثر لمسببات الأمراض ، حيث أن النسيج الضام على وجه الخصوص "يحمض".