Обяснение на оксидацията! Функция, задача, заболявания; Разстройство

Окисление при хората

Окисление в човешкото тяло

Окислението е процес, при който молекулата се отказва от електрон. Може да се наблюдава на много места в ежедневието. Например, ако железен варел ръждясва, желязото се окислява с кислород или ако парче дърво изгаря, целулозата се окислява с помощта на топлина.

Окисляването също е важно в нашето тяло. Много метаболитни процеси в нашите клетки използват кислорода, който дишаме, за да окисляват веществата и да генерират енергия. Поради тази причина окисляването е жизненоважно за нас, хората.

Какво е окисление?

Терминът окисление, получен от френската дума оксидер, описва, както вече споменахме, процесът, при който молекула, атом или йон освобождават електрон. По време на този химичен процес, разделянето на електрона, се освобождава енергия, създават се нови връзки и молекулата получава леко положителен заряд. Как се случва това по-подробно, може да се види от ежедневния пример за изгаряне на дърва.

За да изгаряте дърва обикновено се нуждаете от:

→ Запалимо дърво
→ кислород
→ топлина

Дървесината се състои от въглеродни съединения, дървесната целулоза, които са запалими. Въглеродът в целулозата се отделя от топлината на запалването и освобождава електрони, които се абсорбират от кислорода. Въглеродният диоксид се образува с една молекула въглерод и две молекули кислород, а водородът, който също се отделя заедно с кислорода, образува вода.

Топлината, отделена от окисляването на въглерода, след това освобождава въглерод от други целулозни молекули. Докато присъства кислород, настъпва верижна реакция.

Редукция и окисляване

Антагонистът на окисляването, поглъщането на свободен електрон от молекула, се нарича редукция. В нашите примери изгарянето на дървесината и образуването на натриев хлорид, кислород и хлор са веществата, които се редуцират.

Коя молекула се окислява и коя се редуцира при такива реакции зависи от така нареченото окислително число на даден елемент в съединението. В първия ни пример въглеродът има окислително число +4, което дава общо четири електрона, докато кислородът има окислително число -2.

Така че са необходими две молекули кислород, за да „уловят“ всички електрони, освободени от въглерода. При образуването на натриев хлорид натрият има окислително число +1, а хлорът има -1. Окислителното число обаче не е постоянно за всеки елемент, т.е.променя се в зависимост от елемента, с който е влязла реакцията. Целият процес на окисляване и редукция е обобщен в термина окислително-редукционна реакция.

История и приложение

През 18 век именно Антоан дьо Лавоазер, френски учен, измисля термина окисление. В експериментите си с различни метали той открива, че металите тежат повече след реакция с въздух, отколкото преди, и по този начин наблюдава окислителен процес.

Той уместно нарече реакцията на вещество с окисляване на въздуха. По-късно De Lavoiser ще открие, наред с други неща, че водата е комбинацията от водород и кислород.

След като науката за окисляването получи по-добро разбиране, тя беше използвана през 19 век от учения Готард Хофщадтер за производство на мастни киселини, които от своя страна бяха важен компонент на сапуните. По този начин окисляването допринесе значително за хигиенната революция, която съвременната медицина направи възможна.

Окислението се използва и в технологията. Дълго време процесът LOCOS се използва в производството на транзистори за свързване на части от полупроводници под въздействието на топлинна енергия. Процесът беше нещо обичайно през 20-ти век и отдавна води напредък в компютърните технологии.

Функции и задачи

Функции и задачи на окисляването при хората

По време на окисляването се случват две неща, които са много важни за нашето тяло. Когато електронът се отдели от молекулата, се отделя енергия. Нашите митохондрии в частност използват това, за да снабдяват клетките ни с енергия.

Освен това чрез окисление могат да се образуват нови молекули, което означава, че иначе вредните вещества могат да бъдат неутрализирани. Окислението е необходимо, за да могат да протичат процеси като синтеза на протеини или преработката на захар.

Окисляването играе роля в дихателната верига в следните стъпки:

• окислително декарбоксилиране
  Тук с помощта на окисление въглеродният диоксид се отделя от карбоксилна киселина и се получава NADH, който по-късно е необходим в метаболизма.
• Цитратен цикъл
  В цитратния цикъл окислението се използва на няколко места, включително за да направи амино и карбоксилните киселини използваеми за други ензими.
• Крайно окисляване
  Голяма част от енергията, която се получава от клетъчното дишане, се генерира в края на окисляването. Този процес, който протича в мембраните на митохондриите, използва четири ензимни комплекса, всички от които окисляват или редуцират различни молекули, за да произвеждат енергия.

Окислението не се използва само в клетъчното дишане. Окислението се използва и при превръщането на мастните киселини за нашия метаболизъм или разграждането на алкохола в кръвта. Всъщност почти всички въглеродни съединения, които поглъщаме, независимо под каква форма са, се окисляват от тялото ни в даден момент. По време на окислението обаче се образуват и странични продукти като свободните радикали.

Свободни радикали

Свободните радикали са молекули, които все още имат свободен електрон след процеса на окисляване в тялото, което означава, че те реагират много бързо с други молекули. Свободните радикали могат да бъдат нездравословни за хората, тъй като ДНК в клетките може да бъде повредена от свободните радикали.

Ако след това тази клетка се опита да се раздели, може да се получи дефектно копие. Свободните радикали винаги се създават там, където се извършва окисляването. Това означава, че по-голямото окисление чрез клетъчен метаболизъм не е непременно полезно за нашите клетки.

За да се предпазят от тези радикали, клетките произвеждат антиоксиданти, които се предлагат предимно в две форми:

• Радикални чистачи
  Тези антиоксиданти инхибират реакционния потенциал на радикалите, за да им попречат да влязат в реакционна верига
• Редуктор
  Тъй като радикалите често имат малко свободни електрони, те могат да бъдат свързани от редуциращ агент. Създава се нова, по-малко опасна молекула.

При висок метаболизъм или поглъщане на определени вещества обаче може да се получи излишък на радикали. Ако се образуват твърде много радикали или тялото не разполага с достатъчно антиоксиданти, оксидативният стрес се увеличава, което, ако се увеличи за дълъг период от време, може да доведе до увреждане на здравето.

Болести и неразположения

Болести, разстройства и оплаквания: Дефекти на бета окислението

Този общ термин включва някои генетични заболявания и мутации, които правят преработката и мастните киселини трудни или невъзможни. Въпреки че тялото има алтернативни метаболитни пътища за мастни киселини като алфа или омега окисляване, дефектът на бета окислението има сериозни последици за засегнатото лице.

При някои видове дефекти на бета-окислението мастните киселини се обработват само частично или неправилно и води до повишена концентрация на мастни метаболити, които могат да бъдат токсични за организма. Като генетично заболяване, дефектите на бета-окислението не могат да бъдат излекувани, но техните симптоми могат да бъдат лекувани. Диета, която се състои предимно от въглехидрати и протеини, е задължителна за намаляване на симптомите и ефектите.

Митохиални диопатии

Митохондриите са електроцентралите на клетката и използват окисление в няколко процеса. Митохондриалните заболявания са наследствени заболявания, които нарушават един или повече от митохондриалните процеси. Това включва също така нарушения при окисляването на пирувата, при които се получава вещество, което е необходимо за изгарянето на глюкоза, и нарушения на дихателната верига, при които водата и енергията се произвеждат с помощта на кислород.

Симптомите на този тип заболяване варират значително, тъй като различните части на метаболизма могат да функционират неправилно, но най-честите симптоми, наблюдавани при пациентите, са:

• Сърдечни нарушения
• Бъбречни нарушения
• Мускулна слабост
• Лоша координация

Подобно на бета-окислителните дефекти, митохондриалните заболявания също са генетични дефекти и поради това не могат да бъдат отстранени. За да се облекчат симптомите, е необходимо да се коригира диетата в зависимост от метаболитното разстройство и да се опитат всички възможни средства за поддържане на метаболитните нужди възможно най-ниски.

Оксидативен стрес

Оксидативни стресови заболявания

Ако оксидативният стрес в организма се увеличи за дълго време от свободните радикали, това може да причини сериозни заболявания. Въпреки че науката все още изследва, вече има ясни връзки между оксидативния стрес и рака, Паркинсон и Алцхаймер, наред с други.

Представяне на ракова клетка

Тъй като те могат да увредят митохондриалната ДНК, свободните радикали също са отговорни за процеса на стареене, което означава, че повишеният оксидативен стрес може по-бързо да доведе до лоша концентрация, мускулна слабост и други дегенеративни явления.

Имунната система може също да бъде отслабена от повишен оксидативен стрес и рискът от възпаление или инфекция се увеличава. За съжаление няма симптоми, които ясно да показват силен оксидативен стрес, но това може да доведе до главоболие, умора, лоша концентрация, загуба на паметта и много други оплаквания.

Все още не е напълно ясно колко силно окислителният стрес се отразява на здравето ни, но ефектите са широко разпространени и трябва да се приемат много сериозно.

Често задавани въпроси и отговори

Тук ще намерите отговори на често задавани въпроси за окисляването в човешкото тяло.

Кога да рискувате е висок оксидативен стрес?

В съвременното ежедневие има много причини за висок оксидативен стрес. Ако сте пушач, всяка цигара, която изгаря чрез окисляване, консумира много голям брой свободни радикали или ако пиете алкохол, вие също намалявате оксидативния стрес.

Но дори да живеете активен и здравословен живот, можете да имате нездравословен оксидативен стрес, тъй като UV лъчението и упражненията също водят до повишено образуване на свободни радикали. Следователно намаляването на оксидативния стрес е актуална и важна тема, за която всеки трябва да мисли.

Как мога да измерим оксидативния стрес?

Ако смятате, че е възможно оксидативният стрес в тялото да се е увеличил, можете да проверите това с кръвен тест. Концентрацията в кръвта на метаболитния продукт малондиалдехид и антиоксиданти се измерва, за да се види дали в тялото има достатъчно редуциращи агенти и уловители на ракидал, за да отговори на изискването. Такива кръвни изследвания се правят в болници или в кабинетите на спортни лекари.

Как мога да регулирам оксидативния си стрес?

Силният оксидативен стрес възниква преди всичко, когато клетките извършват много метаболизъм. Това означава, че увеличеното увеличаване на калориите и повишеното изгаряне на мазнини чрез упражнения могат да увеличат оксидативния стрес.

Витамин С е антиоксидант

Изследванията са установили връзка между нискокалоричната диета и дълголетието, така че отслабването е препоръчително, ако имате наднормено тегло. Диетата също може да помогне за намаляване на оксидативния стрес.

Антиоксиданти като:

са отлични чистачи на свободни радикали или редуциращи агенти и могат да бъдат намерени главно в плодовете и зеленчуците. Те трябва да присъстват щедро в здравословната диета. Трябва обаче да се отбележи, че ефективността на специфични антиоксидантни продукти все още не е доказана и екстремният излишък на антиоксиданти може дори да бъде вреден.

Нашето заключение за окисляването

Но окисляването изисква здравословна диета и начин на живот от нас, хората, тъй като както при много телесни процеси, трябва да се намери баланс, така че процесът да не причинява вреди. Надяваме се, че тази информация е била полезна и ви желаем много здраве!

---