oxidatie

Oxidaties zijn chemische reacties met het verbruik van zuurstof. In het lichaam zijn ze vooral belangrijk in verband met de opwekking van energie tijdens glycolyse. De lichaamseigen oxidaties produceren oxidatief afval, dat wordt geassocieerd met verouderingsprocessen en verschillende ziekten.

Wat is de oxidatie?

De chemicus Antoine Laurent de Lavoisier bedacht de term oxidatie. Hij gebruikte de naam om de vereniging van elementen of chemische verbindingen met zuurstof te beschrijven. De term werd later uitgebreid met dehydrogeneringsreacties waarbij een waterstofatoom uit verbindingen wordt verwijderd. Vooral uitdroging is een belangrijk proces in de biochemie.

Bij biochemische processen worden bijvoorbeeld waterstofatomen vaak verwijderd uit organische verbindingen door co-enzymen zoals NAD, NADP of FAD. In de biochemie wordt een elektronenoverdrachtsreactie uiteindelijk oxidatie genoemd, waarbij een reductiemiddel elektronen afgeeft aan een oxidatiemiddel. Op deze manier wordt het reductiemiddel "geoxideerd".

Oxidaties in het menselijk lichaam worden over het algemeen geassocieerd met reductiereacties. Dit principe wordt beschreven in de context van de redoxreactie. Reducties en oxidaties moeten daarom altijd alleen worden begrepen als deelreacties van de gewone redoxreactie. De redoxreactie komt dus overeen met een combinatie van oxidatie en reductie, waarbij elektronen worden overgedragen van het reductiemiddel naar het oxidatiemiddel.

In engere zin wordt elke chemische reactie waarbij zuurstof wordt verbruikt, beschouwd als een biochemische oxidatie. In bredere zin is oxidatie elke biochemische reactie met elektronenoverdracht.

Functie en taak

Oxidatie komt overeen met het vrijkomen van elektronen. Reductie is de opname van de gegeven elektronen. Samen staan ​​deze processen bekend als de redoxreactie en vormen ze de basis van elke vorm van energieopwekking. Door de oxidatie komt de energie vrij die tijdens de reductie wordt opgenomen.

Glucose is een gemakkelijk op te slaan energieleverancier en tegelijkertijd een belangrijke bouwsteen voor cellen. Glucosemoleculen vormen aminozuren en andere vitale verbindingen. In de biochemie beschrijft de term glycolyse de oxidatie van koolhydraten. Koolhydraten worden in het lichaam afgebroken tot hun individuele componenten, d.w.z. in glucose- en fructosemoleculen.

Binnen cellen wordt fructose relatief snel omgezet in glucose. In de cellen wordt glucose met de molecuulformule C6H12O6 gebruikt om energie op te wekken door zuurstof te verbruiken met de molecuulformule O2, waardoor kooldioxide met de molecuulformule CO2 en water met de formule H2O ontstaan. Deze oxidatie van het glucosemolecuul levert dus zuurstof en breekt waterstof af.

Het doel van elke oxidatie van deze soort is om de energieleverancier ATP te verkrijgen. Hiertoe vindt de beschreven oxidatie plaats in het cytoplasma, in het mitochondriale plasma en in het mitochondriale membraan.

In veel contexten wordt oxidatie de basis van het leven genoemd, omdat het de productie van de eigen energie van het lichaam garandeert. In de mitochondriën vindt een zogenaamde oxidatieketen plaats, die cruciaal is voor het menselijk metabolisme, omdat al het leven energie is. Levende wezens gebruiken hun metabolisme om energie op te wekken en zo overleving te verzekeren.

Bij oxidaties in de mitochondriën is er naast de reactieproductenergie ook oxidatieafval. Deze rotzooi komt overeen met chemisch actieve verbindingen die als vrije radicalen worden beschouwd en door het lichaam onder controle worden gehouden door enzymen.

Ziekten en aandoeningen

Oxidatie in de zin van een afbraak van hoogenergetische naar laagenergetische verbindingen vindt continu plaats in het menselijk lichaam terwijl er energie wordt opgewekt. In deze context wordt oxidatie gebruikt om energie op te wekken en vindt plaats in de mitochondriën, ook wel de kleine energiecentrales van de cellen genoemd. De eigen hoogenergetische verbindingen van het lichaam worden na dit type oxidatie als ATP in het lichaam opgeslagen.

De energiebron voor oxidatie is voedsel, waarvoor zuurstof nodig is. Dit type oxidatie veroorzaakt agressieve radicalen. Het lichaam vangt deze radicalen normaal gesproken op met behulp van beschermende mechanismen en neutraliseert ze. Een van de belangrijkste beschermingsmechanismen in deze context is de activiteit van niet-enzymatische antioxidanten. Zonder deze stoffen zouden radicalen menselijk weefsel aantasten en vooral blijvende schade aan de mitochondriën veroorzaken.

Hoge fysieke en mentale stress verhoogt het metabolisme en het zuurstofverbruik, wat leidt tot een verhoogde vorming van radicalen. Hetzelfde geldt voor ontstekingen in het lichaam of blootstelling aan externe factoren zoals UV-straling, radioactieve straling en kosmische straling of milieutoxines en sigarettenrook.

Beschermende antioxidanten zoals vitamine A, vitamine C, vitamine E en carotenoïden of selenium kunnen de schadelijke effecten van radicale oxidatie niet langer absorberen bij blootstelling aan verhoogde blootstelling aan radicalen. Dit scenario houdt zowel verband met natuurlijke veroudering als met pathologische processen, zoals het ontstaan ​​van kanker.

Ondervoeding, gifconsumptie, blootstelling aan straling, veel sporten, mentale stress en acute en chronische ziekten creëren meer vrije radicalen dan het lichaam aankan. Vrije radicalen hebben één elektron te veel of te weinig. Ter compensatie proberen ze elektronen van andere moleculen op te nemen, wat kan leiden tot oxidatie van de eigen componenten van het lichaam, zoals lipiden in het membraan.

Vrije radicalen kunnen mutaties veroorzaken in nucleus-DNA en mitochondriaal DNA. Naast kanker en het verouderingsproces worden ze in verband gebracht met arteriosclerose, diabetes, reuma, MS, Parkinson, Alzheimer en immunodeficiëntie, of cataract en hoge bloeddruk.

Vrije radicalen verbinden [proteïnen], suikereiwitten en andere basiscomponenten van stoffen met elkaar en maken het zo moeilijker om zure metabolische afvalstoffen te verwijderen. Het milieu wordt steeds gunstiger voor ziekteverwekkers, doordat met name het bindweefsel "verzuurt".