Oxidáció megmagyarázva! Funkció, feladat, betegségek; Rendellenesség
Oxidáció emberben
Oxidáció az emberi testben
Az oxidáció az a folyamat, amelynek során egy molekula feladja az elektront. A mindennapi életben sok helyen megfigyelhető. Például, ha egy vas hordó rozsdásodik, a vas oxigénnel oxidálódik, vagy ha egy fadarab ég, a cellulóz hő segítségével oxidálódik.
Az oxidáció a testünkben is fontos. Sejtjeinkben számos anyagcsere-folyamat használja fel a belélegzett oxigént az anyagok oxidációjához és energiatermeléshez. Ezért az oxidáció létfontosságú számunkra, emberek számára.
Mi az oxidáció?
Az oxidáció kifejezés, amely a francia oxyder szóból származik, leírja - amint már említettük - azt a folyamatot, amelyben egy molekula, egy atom vagy egy ion felszabadít egy elektront. E kémiai folyamat során az elektron, az energia elválasztása felszabadul, új kapcsolatok jönnek létre, és a molekula kissé pozitív töltést nyer. Hogy ez pontosan hogyan történik, az a fatüzelés mindennapi példájából látható.
A fa elégetéséhez általában szükség van:
→ Éghető fa
→ oxigén
→ melegség
A fa szénvegyületekből, a fa cellulózból áll, amelyek éghetőek. A cellulózban lévő szén a gyújtó hő hatására felszabadul, és felszabadítja az oxigén által elnyelt elektronokat. A szén-dioxid egy szénmolekulával és két oxigénmolekulával képződik, és a szintén felszabaduló hidrogén oxigénnel együtt vizet képez.
A szén oxidációja során felszabaduló hő ezután felszabadítja a szenet más cellulóz molekulákból. Amíg oxigén van jelen, láncreakció lép fel.
Redukció és oxidáció
Az oxidáció antagonistáját, a szabad elektron molekula általi felvételét redukciónak nevezzük. Példáinkban a fa égése, valamint nátrium-klorid, oxigén és klór képződése redukálódik.
Ilyen reakciók esetén melyik molekula oxidálódik és mely redukálódik, a vegyület egyik elemének úgynevezett oxidációs számától függ. Első példánkban a szén oxidációs száma +4, amely összesen négy elektronot eredményez, míg az oxigén oxidációs száma -2.
Tehát két oxigénmolekulára van szükség a szén által felszabadított összes elektron "megfogására". A nátrium-klorid képződésében a nátrium oxidációs száma +1, a klóré pedig -1. Az oxidációs szám azonban nem állandó minden elemnél, vagyis attól az elemtől függően változik, amellyel a reakció bekapcsolódik. Az oxidáció és redukció teljes folyamatát a redox reakció kifejezés foglalja össze.
Előzmények és alkalmazások
A 18. században Antoine de Lavoiser francia tudós találta ki az oxidáció kifejezést. Különböző fémekkel végzett kísérletei során azt tapasztalta, hogy a fémek a levegővel való reakció után nagyobb súlyúak voltak, mint korábban, és így oxidációs folyamatot figyeltek meg.
Megfelelően nevezte az anyag reakcióját a levegő oxidációjával. De Lavoiser később többek között felfedezte, hogy a víz a hidrogén és az oxigén kombinációja.
Miután az oxidáció tudománya jobban megértette, a 19. században Gotthard Hofstädter tudós felhasználta zsírsavak előállítására, amelyek viszont a szappanok fontos alkotóelemét képezték. Ily módon az oxidáció jelentős mértékben hozzájárult a modern orvostudomány által lehetővé tett higiénés forradalomhoz.
Az oxidációt a technológiában is használják. Hosszú ideig a LOCOS eljárást alkalmazták a tranzisztorgyártásban a félvezetők egyes részeinek hőenergia hatására történő összekapcsolására. A 20. században ez a folyamat mindennapos volt, és a számítógépes technológia fejlődését már régóta vezérli.
Funkciók és feladatok
Az oxidáció funkciói és feladatai emberben
Két dolog, ami nagyon fontos a testünk számára, az oxidáció során történik. Amikor egy elektron elválik a molekulától, energia szabadul fel. Különösen mitokondriumunk használja ezt ki, hogy energiával látja el sejtjeinket.
Ezenkívül új molekulák képződhetnek oxidációval, ami azt jelenti, hogy különben a káros anyagokat semlegesíteni lehet. Az oxidációra azért van szükség, hogy olyan folyamatok történhessenek, mint a fehérjék szintézise vagy a cukor feldolgozása.
Az oxidáció a következő lépésekben játszik szerepet a légzési láncban:
- oxidatív dekarboxilezés
Itt az oxidáció segítségével a szén-dioxid elválik egy karbonsavtól és NADH keletkezik, amire később szükség van az anyagcserében. - Citrát ciklus
A citrátciklusban az oxidációt több helyen alkalmazzák, többek között aminosavak és karbonsavak felhasználására más enzimek számára. - Vége az oxidációnak
A sejtlégzésből nyert energia nagy része a végső oxidáció során keletkezik. Ez a folyamat, amely a mitokondrium membránjaiban megy végbe, négy enzim komplexet használ fel, amelyek mindegyike különböző molekulák oxidációját vagy redukcióját végzi energia előállításához.
Az oxidációt nemcsak a sejtlégzésben alkalmazzák. Az oxidációt a zsírsavak átalakulásakor használják anyagcserénkhez vagy a véralkohol lebontásához is. Valójában az általunk bevitt szénvegyületek szinte mindegyike, bármilyen formában is, testünk valamikor oxidálódik. Az oxidáció során azonban melléktermékek, például szabad gyökök is keletkeznek.
Szabad radikálisok
A szabad gyökök olyan molekulák, amelyeknek a testben az oxidációs folyamat után is van szabad elektronjuk, ami azt jelenti, hogy nagyon gyorsan reagálnak más molekulákkal. A szabad gyökök egészségtelenek lehetnek az ember számára, mivel a sejtekben lévő DNS-t károsíthatják a szabad gyökök.
Ha ez a cella megpróbál felosztani, hibás másolatot eredményezhet. A szabad gyökök mindig ott keletkeznek, ahol oxidáció zajlik. Ez azt jelenti, hogy a sejtszintű anyagcsere révén történő nagyobb oxidáció nem feltétlenül jó sejtjeink számára.
Ezeknek a gyököknek a megvédésére a sejtek antioxidánsokat állítanak elő, amelyek elsősorban két formában fordulnak elő:
- Radikális szemetelők
Ezek az antioxidánsok gátolják a gyökök reakciópotenciálját annak megakadályozása érdekében, hogy belépjenek a reakcióláncba - Redukálószer
Mivel a gyököknek gyakran kevés szabad elektronjuk van, redukálószerrel megköthetők. Új, kevésbé veszélyes molekula jön létre.
Magas anyagcserével vagy bizonyos anyagok bevitelével azonban gyökök feleslege fordulhat elő. Ha túl sok gyököt hoz létre, vagy a szervezet nem rendelkezik elegendő antioxidánssal, nő az oxidatív stressz, amely hosszú időn át fokozódva egészségkárosodást okozhat.
Betegségek és betegségek
Betegségek, rendellenességek és panaszok: Béta-oxidációs hibák
Ez a gyűjtő kifejezés magában foglal néhány genetikai betegséget és mutációt, amelyek megnehezítik vagy ellehetetlenítik a feldolgozást és a zsírsavakat. Bár a testnek alternatív anyagcsere útjai vannak a zsírsavakhoz, például alfa- vagy omega-oxidációhoz, a béta-oxidációs hiba súlyos következményekkel jár az érintett személy számára.
Bizonyos típusú béta-oxidációs hibák esetén a zsírsavakat csak részben vagy helytelenül dolgozzák fel, és a zsír metabolitjainak megnövekedett koncentrációja eredményezi, amely mérgező lehet a szervezetre. Genetikai betegségként a béta-oxidációs hibák nem gyógyíthatók, de tüneteik kezelhetők. A tünetek és hatások csökkentése érdekében kötelező a diéta, amely nagyrészt szénhidrátokból és fehérjékből áll.
Mitokiális diopátiák
A mitokondrium a sejt erőműve, és számos folyamatban felhasználja az oxidációt. A mitokondriális betegségek örökletes betegségek, amelyek megzavarják a mitokondriumok egy vagy több folyamatát. Ide tartoznak például a piruvát-oxidáció rendellenességei, amelyekben a glükóz elégetéséhez szükséges anyag keletkezik, valamint a légzési lánc rendellenességei, amelyekben vizet és energiát állítanak elő oxigén segítségével.
Az ilyen típusú tünetek nagyon eltérőek, mivel az anyagcsere különböző részei rosszul működhetnek, de a betegeknél a leggyakoribb tünetek a következők:
- Szívbetegségek
- Vese rendellenességek
- Izomgyengeség
- Gyenge koordináció
A béta-oxidációs hibákhoz hasonlóan a mitokondriális betegségek is genetikai hibák, ezért nem orvosolhatók. A tünetek enyhítése érdekében az étrendet az anyagcsere-rendellenességtől függően kell beállítani, és az anyagcsereszükségletet a lehető legalacsonyabb szinten kell tartani.
Oxidatív stressz
Oxidatív stressz betegségek
Ha a szervezetben az oxidatív stresszt hosszú ideig növelik a szabad gyökök, ez súlyos betegségeket okozhat. Bár a tudomány még kutat, az oksidatív stressz és a rák, a Parkinson-kór és az Alzheimer-kór között már egyértelmű összefüggések vannak.
A rákos sejtek ábrázolása
Mivel károsíthatják a mitokondriális DNS-t, a szabad gyökök felelősek az öregedési folyamatért is, ami azt jelenti, hogy a fokozott oxidatív stressz gyorsabb koncentrációhoz, izomgyengeséghez és más degeneratív jelenségekhez vezethet.
Az immunrendszert a megnövekedett oxidatív stressz is gyengítheti, és megnő a gyulladás vagy a fertőzés kockázata. Sajnos nincsenek olyan tünetek, amelyek egyértelműen jelzik a magas oxidatív stresszt, de ez fejfájáshoz, fáradtsághoz, gyenge koncentrációhoz, memóriavesztéshez és sok más panaszhoz vezethet.
Még nem teljesen világos, hogy az oxidatív stressz mennyire befolyásolja egészségünket, de a hatások széles körben elterjedtek, és nagyon komolyan kell őket venni.
Gyakran feltett kérdések és válaszok
Itt talál választ az emberi test oxidációjával kapcsolatos gyakran feltett kérdésekre.
Mikor kell kockáztatni a magas oxidatív stressz?
A modern mindennapi életben számos oka van a magas oxidatív stressznek. Ha dohányzik, minden oxidáció során égő cigaretta nagyon sok szabad gyököt emészt fel, vagy ha alkoholt fogyaszt, akkor csökkenti az oxidatív stresszt is.
De még akkor is, ha aktív és egészséges életet él, egészségtelen oxidatív stresszel járhat, mert az UV-sugárzás és a testmozgás a szabad gyökök fokozott képződéséhez is vezet. Tehát az oxidatív stressz csökkentése releváns és fontos téma, amelyen mindenkinek el kell gondolkodnia.
Hogyan tudom mérni az oxidatív stresszt?
Ha úgy gondolja, hogy lehetséges, hogy az oxidatív stressz megnőtt a testben, ezt vérvizsgálattal ellenőrizheti. A metabolikus termék malondialdehid és antioxidánsok vérkoncentrációját megmérjük annak megállapítása érdekében, hogy van-e elegendő redukálószer és rakidal elkapó a szervezetben a követelmény teljesítéséhez. Az ilyen vérvizsgálatokat kórházakban vagy sportorvosi rendelőkben végzik.
Hogyan lehet szabályozni az oxidatív stresszt?
Nagy az oxidatív stressz, különösen akkor, ha a sejtek sok anyagcserét végeznek. Ez azt jelenti, hogy a megnövekedett kalóriatartalom és a fokozott zsírégetés a testmozgás révén növelheti az oxidatív stresszt.
A C-vitamin antioxidáns
A kutatások összefüggést találtak az alacsony kalóriatartalmú étrend és a hosszú élettartam között, ezért túlsúlyosaknál tanácsos a fogyás. A diéta segíthet az oxidatív stressz csökkentésében is.
Antioxidánsok, például:
kiváló szabad gyököket eltávolító vagy redukáló szerek, és főleg gyümölcsökben és zöldségekben találhatók meg. Ezeknek nagylelkűen jelen kell lenniük az egészséges étrendben. Meg kell azonban jegyezni, hogy a speciális antioxidáns termékek hatékonysága még nem bizonyított, és az antioxidánsok rendkívüli feleslege még káros is lehet.
Következtetésünk az oxidációról
De az oxidáció egészséges étrendet és életmódot követel tőlünk, emberektől, mert mint sok testfolyamatnál, meg kell találni az egyensúlyt, hogy a folyamat ne okozzon kárt. Reméljük, hogy ez az információ hasznos volt, és jó egészséget kívánunk!