Biologische oxidatie. Redoxreacties: Voorbeelden

Zonder energie niet kan bestaan een enkel levend wezen. Immers, elke chemische reactie, een proces nodig zijn aanwezigheid. Elke persoon kan gemakkelijk te begrijpen en voelen. Als de hele dag om voedsel te eten, en vervolgens door de avond, en misschien wel eerder, toegenomen vermoeidheid symptomen beginnen, zwakte, kracht sterk verminderd.

Hoe dan, manier verschillende organismen hebben zich aangepast aan de productie van energie? Waar komt het vandaan en welke processen plaatsvinden op hetzelfde moment in de kooi? Probeer dit artikel te begrijpen.

Het verkrijgen van energie-organismen

Welke manier geen energie wordt verbruikt, de basis liggen altijd OVR (redoxreacties). Voorbeelden zijn verschillend. vergelijking van de fotosynthese, die uit groene planten en sommige bacteriën wordt uitgevoerd - het is ook de OVR. Uiteraard zal het proces verschillen, afhankelijk van wat voor soort van een levend wezen is bedoeld.

Dus, alle dieren - het heterotrofen. Dat wil zeggen zodanig organismen die in staat zijn alleen in zich klaar voor verdere organische verbindingen en dissociatieproducten afgifte vormen de energie van chemische bindingen.

Planten, aan de andere kant, zijn de meest krachtige producent van organische stof op onze planeet. Ze voeren een ingewikkelde en belangrijke fotosynthese, die de vorming van glucose uit water, kooldioxide onder invloed van speciale stoffen - chlorofyl. Een bijproduct is zuurstof, dat is de bron van het leven voor alle aerobe levende wezens.

Redox reacties, waarvan voorbeelden worden geïllustreerd in het proces:

• 6CO ₂ + 6H ₂ O = chlorofyl = C ₆ H ₁₀ O ₆ + 6O _2;

of

• kooldioxyde + waterstof oxide onder invloed van het pigment chlorofyl (enzymreactie) + = monosaccharide vrije moleculaire zuurstof.

Ook zijn er ook vertegenwoordigers van de biomassa van de aarde die in staat zijn de energie van chemische bindingen anorganische verbindingen gebruiken. Ze heten chemotroof. Deze omvatten vele soorten bacteriën. Bijvoorbeeld microorganismen waterstof, oxideren van een substraatmolecuul in de bodem. Het proces vindt plaats volgens de formule: 2H ₂ 0 _{2 2} 0 = 2H.

De geschiedenis van de ontwikkeling van kennis over de biologische oxidatie

Het proces dat is de basis van energie, is het vandaag bekend. Deze biologische oxidatie. Biochemie als een gedetailleerde studie van de details en de mechanismen van de actie stappen die bijna raadsels gegaan. Het was echter niet altijd.

De eerste vermelding van het feit dat er binnen levende wezens complex transformaties, die door de aard van chemische reacties te ondergaan, waren er ongeveer in de achttiende eeuw. Het was op dit moment, Antuan Lavuaze, de beroemde Franse chemicus, richtte zijn aandacht op de weg vergelijkbaar met biologische oxidatie en verbranding. Hij volgde illustratieve baan bij het ademhalen zuurstof geabsorbeerd en concludeerde dat zich binnen het lichaam van oxidatieprocessen, maar langzamer dan de buitenkant bij de verbranding van verschillende stoffen. D.w.z. oxidatiemiddel - zuurstofmoleculen - laat reageren met organische verbindingen, en in het bijzonder met waterstof en koolstof daaruit en volledige omzetting, vergezeld door ontleding van de verbindingen.

Hoewel deze veronderstelling is in wezen heel reëel, bleef het verdoezelen veel dingen. Bijvoorbeeld:

• tijd processen zijn gelijk, en de voorwaarden van stroom moet identiek zijn, maar de oxidatie plaats bij een lage lichaamstemperatuur;
• actie gaat gepaard met het vrijkomen enorme hoeveelheden warmte-energie en vlamvorming plaatsvindt;
• in levende wezens niet minder dan 75-80% van het water, maar het belet niet dat "brandende" voedingsstoffen in hen.

Op al deze vragen te beantwoorden en om te begrijpen wat er werkelijk de biologische oxidatie, moest meer dan een jaar.

Er zijn verschillende theorieën die het belang van de werkwijze zuurstof en waterstof geïmpliceerd. De meest voorkomende en de meest succesvolle waren:

• Bach's theorie, de zogenaamde peroxide;
• Palladin theorie, op basis van een dergelijk concept als "chromogenen".

Later waren er veel wetenschappers in Rusland en andere landen van de wereld, die geleidelijk aanvullingen en wijzigingen aan te brengen op de vraag wat is de biologische oxidatie. Biochemie van vandaag, vanwege hun werk, kan je vertellen over elk van de reactie proces. Een van de meest bekende namen op dit gebied zijn de volgende:

• Mitchell;
• SV Severin;
• Warburg;
• VA Belitser;
• Lehninger;
• VP Skulachev;
• Krebs;
• groen;
• V. A. Engelgardt;
• Kaylin en anderen.

Soorten biologische oxidatie

Twee basistypen kunnen worden onderscheiden van de werkwijze die plaatsvinden onder verschillende omstandigheden. de anaërobe - dus het meest voor bij vele soorten micro-organismen en schimmels manier om het resulterende voedsel zetten. Deze biologische oxidatie, die zonder zuurstof en zonder zijn belang in een vorm plaatsvindt. Dergelijke omstandigheden worden gecreëerd op plaatsen waar er geen toegang lucht: ondergronds, rottende substraten, slib, klei, moerassen en zelfs in de ruimte.

Dergelijke oxidatie heeft een andere naam - glycolyse. Het is ook één van de stappen a ingewikkelder en tijdrovend, maar energetisch rijk proces - omzetten van het aërobe of weefselademhaling. Dit is het tweede type van het proces. Het komt voor in alle aërobe levende wezens-heterotrophs, die zuurstof te gebruiken voor de ademhaling.

Dus dit soort biologische oxidatie.

1. Glycolyse, het anaëroob metabolisme. Het niet de aanwezigheid van zuurstof nodig en eindigt met verschillende vormen van fermentatie.
2. Weefselademhaling (oxidatieve fosforylering) of de aerobe type. Het vereist de verplichte aanwezigheid van moleculaire zuurstof.

Acteurs

We hebben nu beschouwen zichzelf direct functies die de biologische oxidatie bevat. Definieer de basische verbindingen en hun afkortingen, die zal blijven gebruiken.

1. Acetyl coenzym A (acetyl-CoA) - condensatie van oxaalzuur en azijnzuur, co-enzym, dat wordt gevormd in de eerste stap van de citroenzuurcyclus.
2. Citroenzuurcyclus (citroenzuurcyclus, tricarboxylic acid) - een aantal opeenvolgende complexe redox transformaties waarbij energie vrijkomt, waterstofreductie, de vorming van belangrijke producten met laag molecuulgewicht. Het is de belangrijkste schakel katalyseren en anabolisme.
3. NAD en NAD * H - dehydrogenase enzym, nicotinamide adenine dinucleotide staat. De tweede formule - een molecuul met een aangrenzende waterstof. NADP - nikotinamidadenindinukletid fosfaat.
4. FAD en FAD * H - flavineadeninedinucleotide - coenzym dehydrogenase.
5. ATP - adenosine trifosfaat.
6. PVK - pyrodruivenzuur of pyruvaat.
7. Succinaat of barnsteenzuur, _{H3 PO4} - fosforzuur.
8. GTP - guanosine trifosfaat, een klasse van purine nucleotiden.
9. ETC - de elektronentransportketen.
10. Enzymen proces: peroxidase, oxygenase, cytochroom oxidase, flavine dehydrogenase, diverse co-enzymen en andere verbindingen.

Al deze verbindingen zijn direct betrokken bij het proces van oxidatie die optreedt in het weefsel (cellen) van levende organismen.

Het stadium van biologische oxidatie Tabel

Dit zijn alle processen die de biologische oxidatie met zuurstof te begeleiden. Natuurlijk, ze zijn niet volledig beschreven, maar alleen in de natuur, als voor een gedetailleerde beschrijving van een heel hoofdstuk van het boek nodig. Al de biochemische processen van levende organismen is zeer veelzijdig en complex.

Redoxreactie werkwijze

Redox reacties, waarvan voorbeelden zijn geïllustreerd substraatoxidatie bovenbeschreven werkwijzen zijn als volgt.

1. Glycolyse: monosaccharide (glucose) + 2NAD ⁺ = 2ADF 2PVK 2ATF + 4 H + ⁺ _O2 + 2H + NADH.
2. Oxidatie van pyruvaat: enzyme = STC + koolstofdioxide + aceetaldehyde. Vervolgens de volgende stappen: aceetaldehyd + coenzym A = acetyl-CoA.
3. Een aantal opeenvolgende transformaties van citroenzuur in de citroenzuurcyclus.

Deze redox reacties hierboven geïllustreerd, weerspiegelen de essentie van de processen slechts in algemene termen. Het is bekend dat de verbindingen in kwestie betrekking op een macromoleculair of die het grootste koolstofskelet, zodat uitbeelden de complete formule is gewoon onmogelijk.

Energieopbrengst van de weefselademhaling

Volgens de bovenstaande beschrijving blijkt dat de berekening van de totale output van alle energie van oxidatie is eenvoudig.

1. Twee moleculen van ATP geeft glycolyse.
2. Oxidatie van pyruvaat 12 ATP moleculen.
3. 22 molecule vertegenwoordigen de citroenzuurcyclus.

Subtotaal: totale aërobe biologische oxidatie bij wijze geeft energieopbrengst gelijk aan 36 moleculen ATP. Betekenis bio-oxidatie voor de hand liggende. Het is deze energie die wordt gebruikt door levende organismen te leven en functioneren, evenals zijn lichaam, beweging en andere noodzakelijke dingen te verwarmen.

Substraat anaërobe oxidatie

Het tweede type biologische oxidatie - de anaërobe. Dat is degene die niet helemaal wordt uitgevoerd, maar bepaalde micro-organismen stopt. Het glycolyse, en het is hier dat de verschillen duidelijk te zien in de toekomst omzetting van stoffen tussen de aërobe en anaërobe.

Biologische oxidatie stap zo talrijk.

1. Glycolyse, dat wil zeggen oxidatie van glucose moleculen pyruvaat.
2. Fermentatie, wat leidt tot de regeneratie van ATP.

Fermentatie kan van verschillende typen zijn, afhankelijk van het organisme, de uitvoering.

melkzuurfermentatie

Uitgevoerd door melkzuurbacteriën en sommige schimmels. De essentie is om de PVC om melkzuur te herstellen. Deze werkwijze wordt in de industrie voor de productie van:

• zuivelproducten;
• ingemaakte groenten en fruit;
• kuilvoer voor dieren.

Dit type vergisting is een van de meest gebruikt in de menselijke behoeften.

alcoholische gisting

Bekende mensen uit de oudheid. De essentie van de werkwijze is het STC zetten in twee moleculen ethanol en twee koolstofdioxide. Door middel van dit product exit, deze vorm van fermentatie gebruikt voor de productie:

• brood;
• wijn;
• bier;
• zoetwaren en andere dingen.

Uitoefenen van zijn paddestoel gist en bacteriële micro-organismen.

boterzuurgisting

Het volstaat eng specifieke vorm van fermentatie. Uitgevoerd bacteriën van het geslacht Clostridium. De essentie bestaat uit de omzetting van pyruvaat in boterzuur, verlenen voedselgeuren en ranzige smaak.

Daarom bio-oxidatie reactie gebeurt dit pad wordt praktisch toegepast in de industrie. Echter, deze bacteriën zijn zelf hebben uitgezaaid voedingsmiddelen en kwaad, de kwaliteit ervan te verlagen.