ossidazione

ossidazioni sono reazioni chimiche con il consumo di ossigeno. Nell'organismo sono particolarmente importanti in relazione alla generazione di energia durante la glicolisi. Le stesse ossidazioni del corpo producono rifiuti ossidativi, che sono associati a processi di invecchiamento e varie malattie.

Cos'è l'ossidazione?

Il chimico Antoine Laurent de Lavoisier ha coniato il termine ossidazione. Ha usato il nome per descrivere l'unione di elementi o composti chimici con l'ossigeno. Il termine è stato successivamente ampliato per includere reazioni di deidrogenazione in cui un atomo di idrogeno viene rimosso dai composti. La disidratazione in particolare è un processo importante in biochimica.

Nei processi biochimici, ad esempio, gli atomi di idrogeno vengono spesso rimossi dai composti organici da coenzimi come NAD, NADP o FAD. In biochimica, una reazione di trasferimento di elettroni è infine nota come ossidazione, in cui un agente riducente rilascia elettroni a un agente ossidante. L'agente riducente viene "ossidato" in questo modo.

Le ossidazioni nel corpo umano sono generalmente associate a reazioni di riduzione. Questo principio è descritto nel contesto della reazione redox. Riduzioni e ossidazioni sono quindi sempre e solo da intendere come reazioni parziali della comune reazione redox. La reazione redox corrisponde quindi a una combinazione di ossidazione e riduzione, che trasferisce gli elettroni dall'agente riducente all'agente ossidante.

In senso stretto, ogni reazione chimica che consuma ossigeno è considerata un'ossidazione biochimica. In un senso più ampio, l'ossidazione è qualsiasi reazione biochimica con trasferimento di elettroni.

Funzione e compito

L'ossidazione corrisponde al rilascio di elettroni. La riduzione è l'assorbimento degli elettroni dati. Insieme, questi processi sono noti come reazione redox e costituiscono la base di qualsiasi tipo di generazione di energia. L'ossidazione rilascia l'energia che viene assorbita durante la riduzione.

Il glucosio è un fornitore di energia facilmente immagazzinabile e allo stesso tempo un importante elemento costitutivo per le cellule. Le molecole di glucosio costituiscono amminoacidi e altri composti vitali. In biochimica, il termine glicolisi descrive l'ossidazione dei carboidrati. I carboidrati vengono scomposti nei loro singoli componenti nel corpo, cioè in molecole di glucosio e fruttosio.

All'interno delle cellule, il fruttosio viene convertito in glucosio in tempi relativamente brevi. Nelle cellule, il glucosio con la formula molecolare C6H12O6 viene utilizzato per generare energia consumando ossigeno con la formula molecolare O2, per cui vengono creati anidride carbonica con la formula molecolare CO2 e acqua con la formula H2O. Questa ossidazione della molecola di glucosio fornisce quindi ossigeno e scompone l'idrogeno.

L'obiettivo di ogni ossidazione di questo tipo è ottenere l'ATP fornitore di energia. A tal fine l'ossidazione descritta avviene nel citoplasma, nel plasma mitocondriale e nella membrana mitocondriale.

In molti contesti l'ossidazione è definita base della vita, in quanto garantisce la produzione della propria energia. All'interno dei mitocondri ha luogo una cosiddetta catena di ossidazione, che è fondamentale per il metabolismo umano, perché tutta la vita è energia. Gli esseri viventi usano il loro metabolismo per generare energia e quindi per garantire la sopravvivenza.

Nel caso di ossidazioni all'interno dei mitocondri, oltre all'energia del prodotto di reazione, si hanno anche scarti di ossidazione. Questa spazzatura corrisponde a composti chimicamente attivi che sono considerati radicali liberi e sono tenuti sotto controllo dall'organismo dagli enzimi.

Malattie e disturbi

L'ossidazione, nel senso di una scomposizione di composti ad alta energia in composti a bassa energia, si verifica continuamente nel corpo umano mentre genera energia. In questo contesto, l'ossidazione viene utilizzata per generare energia e avviene nei mitocondri, noti anche come piccole centrali elettriche delle cellule. I composti ad alta energia del corpo vengono immagazzinati nel corpo come ATP dopo questo tipo di ossidazione.

La fonte di energia per l'ossidazione è il cibo, per la cui conversione è richiesto ossigeno. Questo tipo di ossidazione produce radicali aggressivi. Il corpo normalmente intercetta questi radicali utilizzando meccanismi protettivi e li neutralizza. Uno dei meccanismi protettivi più importanti in questo contesto è l'attività degli antiossidanti non enzimatici. Senza queste sostanze, i radicali attaccherebbero i tessuti umani e, soprattutto, provocherebbero danni permanenti ai mitocondri.

Un elevato stress fisico e mentale aumenta il metabolismo e il consumo di ossigeno, che porta ad una maggiore formazione di radicali. Lo stesso vale per l'infiammazione nel corpo o l'esposizione a fattori esterni come radiazioni UV, raggi radioattivi e raggi cosmici o tossine ambientali e fumo di sigaretta.

Gli antiossidanti protettivi come la vitamina A, la vitamina C, la vitamina E e i carotenoidi o il selenio non sono più in grado di assorbire gli effetti nocivi dell'ossidazione radicale se esposti a una maggiore esposizione ai radicali. Questo scenario è associato sia all'invecchiamento naturale che a processi patologici come lo sviluppo del cancro.

La malnutrizione, il consumo di veleni, l'esposizione alle radiazioni, lo sport intensivo, lo stress mentale e le malattie acute e croniche creano più radicali liberi di quanto il corpo possa sopportare. I radicali liberi hanno un elettrone di troppo o troppo poco. Per compensare, cercano di prendere elettroni da altre molecole, il che può portare all'ossidazione dei componenti del corpo come i lipidi all'interno della membrana.

I radicali liberi possono causare mutazioni nel DNA del nucleo e nel DNA mitocondriale. Oltre al cancro e al processo di invecchiamento, sono associati ad arteriosclerosi, diabete, reumatismi, SM, Parkinson, Alzheimer e immunodeficienza o cataratta e ipertensione.

I radicali liberi mettono in rete [proteine]], zuccheri-proteine ​​e altri componenti di sostanze di base tra loro e quindi rendono più difficile rimuovere i rifiuti metabolici acidi. L'ambiente sta diventando sempre più favorevole agli agenti patogeni, in quanto il tessuto connettivo in particolare "acidifica".