hapetus

hapetukset ovat kemiallisia reaktioita hapen kulutuksen kanssa. Keholla ne ovat erityisen tärkeitä energiantuotannon yhteydessä glykolyysin aikana. Kehon omat hapettumat tuottavat hapettavaa jätettä, joka liittyy ikääntymisprosesseihin ja erilaisiin sairauksiin.

Mikä on hapettuminen?

Kemisti Antoine Laurent de Lavoisier loi termin hapettuminen. Hän käytti nimeä kuvaamaan elementtien tai kemiallisten yhdisteiden liittoa happea. Termiä laajennettiin myöhemmin sisältämään vedenpoistoreaktiot, joissa vetyatomi poistetaan yhdisteistä. Erityisesti kuivuminen on tärkeä prosessi biokemiassa.

Esimerkiksi biokemiallisissa prosesseissa, vetyatomit poistetaan usein orgaanisista yhdisteistä koentsyymeillä, kuten NAD, NADP tai FAD. Biokemiassa elektroninsiirtoreaktio tunnetaan viime kädessä hapetuksena, jossa pelkistin antaa elektronit hapettimelle. Pelkistin "hapetetaan" tällä tavalla.

Ihmisen kehon hapettumiin liittyy yleensä pelkistysreaktioita. Tätä periaatetta kuvataan redox-reaktion yhteydessä. Pelkistykset ja hapettumiset ymmärretään siksi aina vain osana reaktioita yhteisestä redox-reaktiosta. Redox-reaktio vastaa siten hapettumisen ja pelkistyksen yhdistelmää, joka siirtää elektroneja pelkistimestä hapettavaan aineeseen.

Kapeassa merkityksessä jokaista happea kuluttavaa kemiallista reaktiota pidetään biokemiallisena hapettumisena. Laajemmassa merkityksessä hapetus on mikä tahansa biokemiallinen reaktio elektroninsiirron kanssa.

Toiminto ja tehtävä

Hapetus vastaa elektronien vapautumista. Vähennys on annettujen elektronien otto. Yhdessä nämä prosessit tunnetaan redox-reaktiona ja muodostavat perustan kaikenlaiselle energiantuotannolle. Hapetus vapauttaa energian, joka imeytyy pelkistyksen aikana.

Glukoosi on helposti varastoitavissa oleva energian toimittaja ja samalla tärkeä solujen rakennusosa. Glukoosimolekyylit muodostavat aminohapot ja muut tärkeät yhdisteet. Biokemiassa termi glykolyysi kuvaa hiilihydraattien hapettumista. Hiilihydraatit hajoavat kehon yksittäisiksi komponenteiksi, ts. Glukoosi- ja fruktoosimolekyyleiksi.

Soluissa fruktoosi muuttuu glukoosiksi suhteellisen nopeasti. Soluissa käytetään glukoosia, jolla on molekyylikaava C6H12O6, energian tuottamiseen kuluttamalla happea molekyylikaavalla O2, jolloin syntyy hiilidioksidia, jolla on molekyylikaava CO2, ja vettä, jolla on kaava H2O. Tämä glukoosimolekyylin hapetus toimittaa siten happea ja hajottaa vetyä.

Jokaisen tällaisen hapettumisen tavoitteena on saada energiantoimittaja ATP. Tätä tarkoitusta varten kuvattu hapetus tapahtuu sytoplasmassa, mitokondriaalisessa plasmassa ja mitokondriaalisessa membraanissa.

Monissa yhteyksissä hapettumiseen viitataan elämän perustana, koska se takaa kehon oman energian tuottamisen. Mitokondrioissa tapahtuu niin kutsuttu hapetusketju, joka on ratkaisevan tärkeä ihmisen aineenvaihdunnalle, koska kaikki elämä on energiaa. Elävät olennot käyttävät aineenvaihduntaa energian tuottamiseen ja siten selviytymisen varmistamiseen.

Mitokondrioissa tapahtuvien hapettumisten tapauksessa reaktiotuotteen energian lisäksi on myös hapetusjätettä. Tämä roska vastaa kemiallisesti aktiivisia yhdisteitä, joita pidetään vapaina radikaaleina ja joita elimistö pitää entsyymien valvonnassa.

Sairaudet ja vaivat

Hapettumista siinä mielessä, että korkeaenergia hajoaa vähäenergisiksi yhdisteiksi, tapahtuu jatkuvasti ihmiskehossa samalla, kun se tuottaa energiaa. Tässä yhteydessä hapettumista käytetään energian tuottamiseen ja se tapahtuu mitokondrioissa, joita kutsutaan myös solujen pieniksi voimalaitoksiksi. Kehon omat korkeaenergiset yhdisteet varastoidaan kehossa ATP: nä tämän tyyppisen hapettumisen jälkeen.

Hapettumisen energialähde on ruoka, jonka muuntamiseen tarvitaan happea. Tämän tyyppinen hapetus tuottaa aggressiivisia radikaaleja. Keho sieppaa nämä radikaalit normaalisti suojamekanismeilla ja neutraloi ne. Yksi tärkeimmistä suojamekanismeista tässä yhteydessä on ei-entsymaattisten antioksidanttien aktiivisuus. Ilman näitä aineita radikaalit hyökkäävät ihmiskudokseen ja ennen kaikkea aiheuttavat pysyviä vaurioita mitokondrioille.

Korkea fyysinen ja henkinen stressi lisää aineenvaihduntaa ja hapenkulutusta, mikä lisää radikaalien muodostumista. Sama pätee kehon tulehdukseen tai altistumiseen ulkoisille tekijöille, kuten UV-säteilylle, radioaktiivisille ja kosmisille säteille tai ympäristömyrkkyille ja tupakansavulle.

Suojaavat antioksidantit, kuten A-vitamiini, C-vitamiini, E-vitamiini ja karotenoidit tai seleeni, eivät enää kykene absorboimaan radikaalien hapettumisen haitallisia vaikutuksia altistuessaan radikaalien lisääntyneelle altistumiselle. Tämä skenaario liittyy sekä luonnolliseen ikääntymiseen että patologisiin prosesseihin, kuten syövän kehittymiseen.

Aliravitsemus, myrkytys, säteilyaltistus, laaja urheilu, henkinen stressi ja akuutit ja krooniset sairaudet luovat enemmän vapaita radikaaleja kuin elin pystyy käsittelemään. Vapaiilla radikaaleilla on joko yksi elektroni liian monta tai liian vähän. Kompensoidakseen he yrittävät ottaa elektronia muista molekyyleistä, mikä voi johtaa kehon omien komponenttien, kuten lipidien, hapettumiseen kalvon sisällä.

Vapaat radikaalit voivat aiheuttaa mutaatioita ydin-DNA: ssa ja mitokondriaalisessa DNA: ssa. Syövän ja ikääntymisprosessin lisäksi niihin liittyy arterioskleroosi, diabetes, reuma, MS, Parkinsonin, Alzheimerin ja immuunipuutos tai kaihi ja korkea verenpaine.

Vapaat radikaalit yhdistävät [proteiini], sokeri-proteiinit ja muut emäksiset aineosat toisiinsa ja vaikeuttavat siten happaman aineenvaihdunnan jätteiden poistamista. Ympäristö on muuttumassa yhä suotuisammaksi taudinaiheuttajille, koska erityisesti sidekudos "happamoittuu".