Quá trình oxy hóa là các phản ứng hóa học với việc tiêu thụ oxy. Trong cơ thể, chúng đặc biệt quan trọng liên quan đến việc tạo ra năng lượng trong quá trình đường phân. Quá trình oxy hóa của cơ thể tạo ra chất thải oxy hóa, có liên quan đến quá trình lão hóa và các bệnh khác nhau.
Oxi hóa là gì?
Nhà hóa học Antoine Laurent de Lavoisier đã đặt ra thuật ngữ oxy hóa. Ông đã sử dụng tên để mô tả sự kết hợp của các nguyên tố hoặc hợp chất hóa học với oxy. Thuật ngữ này sau đó được mở rộng để bao gồm các phản ứng dehydro hóa trong đó một nguyên tử hydro được loại bỏ khỏi các hợp chất. Mất nước là một quá trình quan trọng trong sinh hóa.
Ví dụ, trong các quá trình sinh hóa, các nguyên tử hydro thường bị loại bỏ khỏi các hợp chất hữu cơ bởi các coenzyme như NAD, NADP hoặc FAD. Trong hóa sinh, phản ứng chuyển electron cuối cùng được gọi là quá trình oxy hóa, trong đó chất khử giải phóng electron cho chất oxi hóa. Chất khử bị "oxi hóa" theo cách này.
Quá trình oxy hóa trong cơ thể người thường liên quan đến phản ứng khử. Nguyên tắc này được mô tả trong bối cảnh của phản ứng oxy hóa khử. Do đó, sự khử và sự oxy hóa luôn chỉ được hiểu là phản ứng từng phần của phản ứng oxy hóa khử thông thường. Do đó, phản ứng oxi hóa khử tương ứng với sự kết hợp của quá trình oxi hóa và sự khử, trong đó chuyển các electron từ chất khử sang chất oxi hóa.
Theo nghĩa hẹp hơn, mọi phản ứng hóa học tiêu thụ oxy đều được coi là quá trình oxy hóa sinh hóa. Theo nghĩa rộng hơn, quá trình oxy hóa là bất kỳ phản ứng sinh hóa nào có sự chuyển điện tử.
Chức năng & nhiệm vụ
Sự oxi hóa tương ứng với sự giải phóng electron. Sự khử là sự hấp thụ các electron đã cho. Cùng với nhau, các quá trình này được gọi là phản ứng oxy hóa khử và tạo thành cơ sở của mọi dạng sinh năng lượng. Quá trình oxy hóa giải phóng năng lượng được hấp thụ trong quá trình khử.
Glucose là một nhà cung cấp năng lượng dễ dàng lưu trữ và đồng thời là một khối xây dựng quan trọng cho các tế bào. Các phân tử glucose tạo nên các axit amin và các hợp chất quan trọng khác. Trong hóa sinh, thuật ngữ đường phân mô tả quá trình oxy hóa của carbohydrate. Carbohydrate được phân hủy thành các khối xây dựng riêng lẻ của chúng trong cơ thể, tức là thành các phân tử glucose và fructose.
Trong tế bào, fructose được chuyển đổi thành glucose tương đối nhanh chóng. Trong tế bào, glucose với công thức phân tử C6H12O6 được sử dụng để tạo ra năng lượng bằng cách tiêu thụ oxy với công thức phân tử O2, nhờ đó khí cacbonic với công thức phân tử CO2 và nước có công thức H2O được tạo ra. Quá trình oxy hóa phân tử glucose này dẫn đến oxy và phân hủy hydro.
Mục tiêu của mọi quá trình oxy hóa kiểu này là thu được năng lượng cung cấp ATP. Vì mục đích này, quá trình oxy hóa được mô tả diễn ra trong tế bào chất, trong huyết tương ty thể và trong màng ty thể.
Trong nhiều bối cảnh, quá trình oxy hóa được coi là cơ sở cho sự sống, vì nó đảm bảo sản xuất năng lượng của chính cơ thể. Một chuỗi oxy hóa được gọi là diễn ra bên trong ty thể, điều này rất quan trọng đối với sự trao đổi chất của con người, bởi vì tất cả sự sống đều là năng lượng. Các sinh vật hoạt động trao đổi chất để tạo ra năng lượng và do đó để đảm bảo sự tồn tại.
Trong trường hợp oxy hóa bên trong ti thể, ngoài năng lượng sản phẩm phản ứng, còn có chất thải oxy hóa. Rác này tương ứng với các hợp chất hoạt động hóa học được coi là gốc tự do và được cơ thể kiểm tra bởi các enzym.
Bệnh tật & ốm đau
Quá trình oxy hóa theo nghĩa là sự phân hủy các hợp chất năng lượng cao thành năng lượng thấp xảy ra liên tục trong cơ thể con người đồng thời tạo ra năng lượng. Trong bối cảnh này, quá trình oxy hóa được sử dụng để tạo ra năng lượng và diễn ra trong ty thể, còn được gọi là nhà máy điện nhỏ của tế bào. Các hợp chất giàu năng lượng của cơ thể được lưu trữ trong cơ thể dưới dạng ATP sau quá trình oxy hóa kiểu này.
Nguồn năng lượng cho quá trình oxy hóa là thức ăn, để chuyển hóa oxy là cần thiết. Loại oxy hóa này tạo ra các gốc tích cực. Cơ thể thường ngăn chặn các gốc này bằng cơ chế bảo vệ và vô hiệu hóa chúng. Một trong những cơ chế bảo vệ quan trọng nhất trong bối cảnh này là hoạt động của các chất chống oxy hóa không phải enzym. Nếu không có những chất này, các gốc sẽ tấn công mô người và trên hết, gây ra tổn thương vĩnh viễn cho ty thể.
Căng thẳng về thể chất và tinh thần làm tăng quá trình trao đổi chất và tiêu thụ oxy, dẫn đến tăng hình thành các gốc. Điều tương tự cũng áp dụng cho tình trạng viêm trong cơ thể hoặc tiếp xúc với các yếu tố bên ngoài như bức xạ UV, tia phóng xạ và bức xạ vũ trụ hoặc chất độc môi trường và khói thuốc lá.
Các chất chống oxy hóa bảo vệ như vitamin A, vitamin C, vitamin E và carotenoid hoặc selen không còn khả năng hấp thụ tác hại của quá trình oxy hóa gốc khi tiếp xúc với các gốc tăng lên. Kịch bản này có liên quan đến cả quá trình lão hóa tự nhiên và quá trình bệnh lý như sự phát triển của ung thư.
Suy dinh dưỡng, tiêu thụ chất độc, tiếp xúc với bức xạ, chơi thể thao nhiều, căng thẳng tinh thần và các bệnh cấp tính và mãn tính tạo ra nhiều gốc tự do hơn mức cơ thể có thể xử lý. Các gốc tự do hoặc có một điện tử quá nhiều hoặc quá ít. Để bù đắp, chúng cố gắng lấy các electron từ các phân tử khác, điều này có thể dẫn đến quá trình oxy hóa các thành phần của chính cơ thể như lipid trong màng.
Các gốc tự do có thể gây ra đột biến trong DNA nhân tế bào và DNA ty thể. Ngoài ung thư và quá trình lão hóa, chúng còn liên quan đến chứng xơ cứng động mạch, tiểu đường, thấp khớp, MS, Parkinson, Alzheimer và suy giảm miễn dịch, đục thủy tinh thể và huyết áp cao.
Mạng lưới các gốc tự do [protein], đường-protein và các thành phần chất cơ bản khác với nhau và do đó gây khó khăn cho việc loại bỏ chất thải chuyển hóa có tính axit. Môi trường ngày càng trở nên thuận lợi hơn cho các mầm bệnh, vì các mô liên kết nói chung "axit hóa".
