氧化反应还原反应是生命的原动力
2018年10月09日 【健康号】 王劲     阅读 2401

1.氧化还原反应 是捎在反应前后,元素的化合价有变化的化学反应。这种反应可以理解成由两个半反应构成,即氧化反应和还原反应。

氧化反应 最早是指金属或非金属与氧结合,形成氧化物的反应。这类反应中另一种元素的化合价总是升高。

还原反应 最早是指金属从其化合物中被提炼出来的反应,这类反应中金属的化合价总是降低。

2.历史发展

18世纪末,化学家总结了许多物质与氧的反应后,发现这类反应具有一些相似特征,提出了氧化还原反应的概念:与氧化合的反应,称为氧化反应;从含氧化合物中夺取氧的反应,称为还原反应。

随着化学的发展,人们发现许多反应与经典定义上的氧化还原反应有类似特征。

19世纪发展化合价的概念后,化合价升高的一类反应并入氧化反应,化合价降低的一类反应并入还原反应。

20世纪初,成键的电子理论被建立,于是又将失电子的半反应称为氧化反应,得电子的反应称为还原反应。

1948年,在价键理论和电负性的基础上,氧化数的概念被提出。

1970年IUPAC对氧化数作出严格定义,氧化还原反应也得到了正式的定义:化学反应前后,元素的氧化数有变化的一类反应称作氧化还原反应。

氧化数 又叫做氧化态,即高中所说的化合价,这两者仅是叫法不同,部分表示方法有差别,其他并无区别。

3.反应本质

氧化还原反应的本质是电子有转移。电子转移是微观的,宏观表现是化合价(即氧化数)的变化。氧化数升高,即失电子的半反应是氧化反应,发生此反应的物质是还原剂。氧化数降低,得电子的反应是还原反应,发生此反应的物质是氧化剂。

还原剂具有还原性,氧化剂具有氧化性。还原剂被氧化剂氧化后生成的物质叫氧化产物。氧化剂被还原剂还原后生成的物质叫还原产物。即: 还原剂 + 氧化剂 ---> 氧化产物 + 还原产物

一般来说,同一反应中还原产物的还原性比还原剂弱,氧化产物的氧化性比氧化剂弱,这就是所谓“强还原剂制弱还原剂,强氧化剂制弱氧化剂”。

4.生命的能量

1)糖代谢

糖是一类化学本质为多羟醛或多羟酮及其衍生物的有机化合物。在人体内,糖的主要形式是葡萄糖(glucose,Glc)、糖原(glycogen,Gn)。

葡萄糖是糖在血液中的运输形式,在机体糖代谢中占据主要地位。

糖原是葡萄糖的多聚体,包括肝糖原、肌糖原和肾糖原等,是糖在体内的储存形式。

葡萄糖与糖原都能在体内氧化提供能量。

食物中的糖是机体中糖的主要来源,被人体摄入经消化成单糖吸收后,经血液运输到各组织细胞进行合成代谢和分解代谢。

机体内糖的代谢途径主要有葡萄糖的无氧酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、多元醇途径、糖原合成与糖原分解、糖异生以及其他己糖代谢等。

葡萄糖,在有氧条件下,彻底氧化成水和二氧化碳的反应过程就叫做有氧氧化。

有氧氧化是糖氧化的主要方式,是绝大多数细胞获得能量的主要形式。

糖的有氧氧化主要发生在线粒体中,分为三个阶段:

第一阶段,为糖酵解途径,葡萄糖转变成2分子丙酮酸,在胞液中进行

第二阶段,为乙酰辅酶A的生成,丙酮酸进入线粒体,由丙酮酸脱氢酶复合体催化,经氧化脱羧基转化成乙酰CoA

第三阶段为三羧酸循环,包括电子的跨膜传递,生成ATP和底物水平磷酸化生成的ATP,同时生成二氧化碳和水。

在糖的有氧氧化中的关键酶是:丙酮酸脱氢酶系、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶。这三种酶在糖有氧氧化中起到关键作用。

2)脂肪酸

脂肪先进行初步氧化,把长链的脂肪酸断裂成二碳的小分子乙酰辅酶A。

乙酰辅酶A需要转化成三碳的糖,需要多加一个碳原子,在植物中有一系列反应(乙醛酸循环)把两个乙酰辅酶A变成四碳的丁二酸,再通过氧化和脱羧基变成三碳的物质,进而转化成三碳糖。

在动物细胞中没有乙醛酸循环,只能在线粒体中,沿着氧化丙酮酸的一系列反应之中的一部分生成丁二酸,再转化。

3)其他如氨基酸,核苷酸的代谢等,都离不开氧化还原反应。

因此氧化还原反应,是生命体存在的原动力。

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王劲
副主任医师
安徽医科大学第一附属...
乳腺外科门诊(长江路...
肝胆胰脾肠胃肠肿瘤的外科及综合治疗,尤其是乳腺疾病和肿瘤的治疗。近年又研究发展了对于乳腺癌... 更多
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