Пояснення окислення! Функція, завдання, хвороби; Розлад

Окислення у людини

Окислення в організмі людини

Окислення - це процес, при якому молекула віддає електрон. Це можна спостерігати в багатьох місцях у повсякденному житті. Наприклад, якщо залізна бочка іржавіє, залізо окислюється киснем, або якщо шматок дерева згорає, целюлоза окислюється за допомогою тепла.

Окислення також важливо в нашому організмі. Багато метаболічних процесів у наших клітинах використовують кисень, яким ми вдихаємо, для окислення речовин та генерування енергії. З цієї причини окислення є життєво важливим для нас, людей.

Що таке окислення?

Термін окислення, що походить від французького слова оксидер, описує, як уже згадувалося, процес, коли молекула, атом або іон вивільняє електрон. Під час цього хімічного процесу, поділу електрона, виділяється енергія, створюються нові зв’язки і молекула отримує трохи позитивний заряд. Як це відбувається більш докладно, видно з повсякденного прикладу випалювання деревини.

Для спалення дров вам зазвичай потрібно:

→ Горюча деревина
→ кисень
→ тепло

Деревина складається з вуглецевих сполук, целюлози деревини, які є горючими. Вуглець в целюлозі виділяється теплом займання і вивільняє електрони, які поглинаються киснем. Вуглекислий газ утворюється з однією молекулою вуглецю і двома молекулами кисню, а водень, який також виділяється разом з киснем, утворює воду.

Тоді тепло, що виділяється окисленням вуглецю, звільняє вуглець від інших молекул целюлози. Поки присутній кисень, відбувається ланцюгова реакція.

Відновлення та окислення

Антагоніст окислення, поглинання молекулою вільного електрона, називається відновленням. У наших прикладах спалювання деревини та утворення хлориду натрію, кисню та хлору є речовинами, які відновлюються.

Яка молекула окиснюється, а яка відновлюється в таких реакціях, залежить від так званого окислювального числа елемента в сполуці. У нашому першому прикладі вуглець має окисне число +4, що дає в цілому чотири електрони, тоді як кисень має окисне число -2.

Отже, необхідні дві молекули кисню, щоб «вловити» всі електрони, що виділяються вуглецем. При утворенні хлориду натрію натрій має окисне число +1, а хлор - окисне число -1. Однак число окислення не є постійним для кожного елемента, тобто воно змінюється залежно від елемента, з яким вступає реакція. Весь процес окислення та відновлення узагальнений терміном окисно-відновна реакція.

Історія та застосування

У 18 столітті саме Антуан де Лавуазер, французький вчений, ввів термін окислення. У своїх експериментах з різними металами він виявив, що метали важать більше після реакції з повітрям, ніж раніше, і таким чином спостерігав окислювальний процес.

Він влучно назвав реакцію речовини з окисленням повітря. Пізніше Де Лавуазер, серед іншого, виявить, що вода є поєднанням водню та кисню.

Після кращого розуміння науки про окислення в 19 столітті її використовував вчений Готхард Хофштедтер для отримання жирних кислот, які, в свою чергу, були важливим компонентом мила. Таким чином, окислення зробило значний внесок у гігієнічну революцію, яку зробила можливою сучасна медицина.

Окислення також використовується в техніці. Тривалий час процес LOCOS використовувався у виробництві транзисторів для з'єднання частин напівпровідників під впливом теплової енергії. Цей процес був звичним явищем у 20 столітті і давно сприяв досягненню комп’ютерних технологій.

Функції та завдання

Функції та завдання окислення у людини

Під час окислення трапляються дві речі, дуже важливі для нашого організму. Коли електрон відокремлюється від молекули, виділяється енергія. Особливо цим користуються наші мітохондрії, щоб забезпечити клітини енергією.

Крім того, нові молекули можуть утворюватися в результаті окислення, а це означає, що в іншому випадку шкідливі речовини можуть бути нейтралізовані. Окислення необхідне, щоб могли відбуватися такі процеси, як синтез білків або переробка цукру.

Окислення відіграє роль у дихальному ланцюгу на таких етапах:

окисне декарбоксилювання
Тут за допомогою окислення діоксид вуглецю відщеплюється від карбонової кислоти і утворюється НАДН, який пізніше необхідний у метаболізмі.
Цитратний цикл
У цитратному циклі окислення використовується в кількох місцях, в тому числі для того, щоб зробити аміно- та карбонові кислоти придатними для інших ферментів.
Кінцеве окислення
Велика частина енергії, яка отримується від дихання клітин, генерується в кінці окислення. Цей процес, який відбувається в мембранах мітохондрій, використовує чотири ферментні комплекси, всі з яких здійснюють окислення або відновлення різних молекул для отримання енергії.

Окислення використовується не тільки в клітинному диханні. Окислення також використовується для перетворення жирних кислот для нашого метаболізму або розщеплення алкоголю в крові. Насправді, майже всі споживані нами вуглецеві сполуки, незалежно від їх форми, окислюються нашим організмом у певний момент. Однак побічні продукти, такі як вільні радикали, також утворюються під час окислення.

Вільні радикали

Вільні радикали - це молекули, які все ще мають вільний електрон після процесу окислення в організмі, а це означає, що вони дуже швидко реагують з іншими молекулами. Вільні радикали можуть бути шкідливими для людини, оскільки ДНК всередині клітин може пошкоджуватися вільними радикалами.

Якщо ця комірка спробує поділитись, може виникнути несправна копія. Вільні радикали завжди створюються там, де відбувається окислення. Це означає, що більше окислення через клітинний метаболізм не обов'язково корисно для наших клітин.

Щоб захиститися від цих радикалів, клітини виробляють антиоксиданти, які в основному бувають двох форм:

Радикальні сміттяри
Ці антиоксиданти пригнічують потенціал реакції радикалів, щоб запобігти їх попаданню в реакційний ланцюг
Відновник
Оскільки у радикалів часто мало вільних електронів, вони можуть бути зв’язані відновником. Створюється нова, менш небезпечна молекула.

Однак при високому обміні речовин або при попаданні певних речовин в організм може статися надлишок радикалів. Якщо утворюється занадто багато радикалів або в організмі недостатньо антиоксидантів, окислювальний стрес посилюється, що, якщо його збільшити протягом тривалого періоду часу, може призвести до шкоди здоров’ю.

Хвороби та нездужання

Хвороби, розлади та скарги: Дефекти окислення бета

Цей колективний термін включає деякі генетичні захворювання та мутації, які ускладнюють або неможливо переробку та жирні кислоти. Хоча організм має альтернативні шляхи метаболізму жирних кислот, таких як альфа- або омега-окислення, дефект бета-окислення має серйозні наслідки для відповідної людини.

При деяких типах дефектів бета-окислення жирні кислоти обробляються лише частково або неправильно, що призводить до підвищеної концентрації метаболітів жиру, які можуть бути токсичними для організму. Як генетичне захворювання, дефекти бета-окислення неможливо вилікувати, але їх симптоми можна лікувати. Дієта, що складається в основному з вуглеводів та білків, є обов’язковою для зменшення симптомів та наслідків.

Мітохіальні діопатії

Мітохондрії є електростанціями клітини і використовують окислення в декількох процесах. Мітохондріальні захворювання - це спадкові захворювання, які порушують один або кілька мітохондріальних процесів. Сюди також належать, наприклад, порушення окислення пірувату, при яких утворюється речовина, необхідна для згоряння глюкози, та порушення дихального ланцюга, при яких вода та енергія виробляються за допомогою кисню.

Симптоми цього виду захворювання дуже різняться, оскільки різні частини метаболізму можуть порушувати роботу, але найпоширенішими симптомами, що спостерігаються у пацієнтів, є:

Розлади серця
Розлади нирок
М'язова слабкість
Погана координація

Як і дефекти бета-окислення, мітохондріальні захворювання також є генетичними дефектами, і тому їх неможливо усунути. Для полегшення симптомів необхідно коригувати дієту залежно від метаболічного розладу і намагатися підтримувати метаболічну потребу якомога нижче.

Окислювальний стрес

Оксидативні стресові захворювання

Якщо окислювальний стрес в організмі протягом тривалого часу збільшується вільними радикалами, це може спричинити серйозні захворювання. Хоча наука все ще займається дослідженнями, вже існують чіткі зв’язки між окислювальним стресом та раком, зокрема, хворобою Паркінсона та Альцгеймера.

Представлення ракової клітини

Оскільки вони можуть пошкодити ДНК мітохондрій, вільні радикали також відповідають за процес старіння, а це означає, що підвищений окислювальний стрес може швидше призвести до поганої концентрації уваги, м'язової слабкості та інших дегенеративних симптомів.

Імунна система також може бути ослаблена підвищеним окислювальним стресом і збільшується ризик запалення або інфекції. На жаль, немає симптомів, які однозначно вказують на високий окислювальний стрес, але це може призвести до головних болів, втоми, поганої концентрації уваги, втрати пам’яті та багатьох інших скарг.

Ще не до кінця зрозуміло, як сильно окислювальний стрес впливає на наше здоров’я, але наслідки широко розповсюджені і до них слід ставитися дуже серйозно.

Часті запитання та відповіді

Тут ви знайдете відповіді на поширені запитання про окислення в організмі людини.

Коли ризикувати - це високий окислювальний стрес?

У сучасному повсякденному житті існує багато причин сильного окисного стресу. Якщо ви курите, кожна сигарета, яка згоряє в результаті окислення, споживає дуже велику кількість вільних радикалів, або якщо ви вживаєте алкоголь, ви також зменшуєте окислювальний стрес.

Але навіть якщо ви живете активно і здорово, ви можете пережити нездоровий окислювальний стрес, оскільки УФ-випромінювання та фізичні вправи також призводять до збільшення утворення вільних радикалів. Тому зменшення окисного стресу є актуальною та важливою темою для кожного, над якою слід подумати.

Як я можу виміряти окислювальний стрес?

Якщо ви вважаєте можливим, що окислювальний стрес в організмі зріс, ви можете перевірити це за допомогою вимірювання крові. Вимірюють концентрацію продукту метаболізму малонового диальдегіду та антиоксидантів у крові, щоб визначити, чи достатньо в організмі відновників та вловлювачів ракідалу для задоволення вимог. Такі аналізи крові роблять у лікарнях або в кабінетах спортивного лікаря.

Як можна регулювати мій окислювальний стрес?

Високий окислювальний стрес виникає насамперед тоді, коли клітини здійснюють багато метаболізму. Це означає, що збільшення набору калорій та посилене спалювання жиру завдяки фізичним вправам може збільшити окислювальний стрес.

Вітамін С є антиоксидантом

Дослідження виявили зв’язок між дієтою зі зниженою калорійністю та тривалістю життя, тому схуднення бажано, якщо у вас надмірна вага. Дієта також може допомогти зменшити окислювальний стрес.

Антиоксиданти, такі як:

є прекрасними поглиначами вільних радикалів або відновниками і містяться в основному у фруктах та овочах. Вони повинні бути щедро присутніми у здоровому харчуванні. Однак слід зазначити, що ефективність певних антиоксидантних продуктів ще не доведена, і надзвичайний надлишок антиоксидантів може навіть завдати шкоди.

Наш висновок щодо окислення

Але окислення вимагає від нас людей здорового харчування та способу життя, оскільки, як і у багатьох процесах в організмі, потрібно знайти баланс, щоб процес не завдав шкоди. Ми сподіваємось, що ця інформація була корисною, і ми бажаємо вам міцного здоров’я!