Typy redoxných reakcií v ľudskom tele. Redoxný potenciál

ZLÉ DOBRÉ VOĽNÉ RADIKÁLY
ANTIOXIDANTY V KOZMETOLÓGII

Existuje názor, že jedným z hlavných dôvodov starnutia pokožky a rôzne kožné ochorenia sú aktívne formy kyslík. Na jednej strane hrá kyslík dôležitá úloha v podpore života nášho tela: podieľa sa na oxidačných a redukčných chemické reakcie- bez neho by naša existencia na Zemi nebola možná. Na druhej strane v dôsledku takýchto reakcií vznikajú voľné radikály, ktorých nadbytok vedie k štrukturálnym zmenám v bunkách tela. Poďme zistiť, ako sa to stane.

OXIDÁCIA- Toto je normálny a nepretržitý proces v našom tele. Voľné radikály sa tvoria, keď kyslík zapojený do metabolického procesu stratí elektrón. Voľné radikály sú teda atómy, ktoré majú na svojej dráhe nepárový počet elektrónov. Kvôli nedostatku elektrónu sa stávajú aktívnejšími. Na obranu voľných radikálov sa síce oplatí povedať pár slov: v našom tele sa neustále tvoria ako ochrancovia pred baktériami a vírusmi, ale to platí len pre primárne voľné radikály. V snahe nahradiť chýbajúci elektrón voľné (sekundárne) radikály odoberú chýbajúci elektrón napríklad z molekuly, ktorá je súčasťou bunkovej membrány, a premenia ho na nový (terciárny) voľný radikál. Táto reťazová reakcia oslabuje bunkovú membránu, ohrozuje integritu bunky a pripravuje pôdu pre mnohé degeneratívne zmeny.

Za normálnych okolností je náš imunitný systém schopný bojovať proti „agresorom“, ale existujú faktory, ktoré prirodzenosť znižujú ochranné funkcie telo. Porušenie redoxnej rovnováhy smerom k oxidácii a vznik sekundárnych radikálov priamo súvisí s naším životným štýlom: dlhodobý pobyt na slnku ( slnečné žiarenie), tabakový dym, chlórovaná voda, nadmerné množstvo konzervačných látok, časté užívanie antibiotík, znečistenie životné prostredie. Vedci sa domnievajú, že v dôsledku tvorby voľných radikálov v ľudskom tele vzniká rakovina. Mnohé z vyššie uvedených faktorov sú mimo našej kontroly, niektoré nechceme zmeniť, ale môžeme zmeniť veľa vecí.

AKO OCHRÁNIŤ SVOJE TELO A POKOŽKU?

Antioxidanty, ktoré sa prekladajú ako „inhibítory oxidácie“, pôsobia v boji proti voľným radikálom. Molekuly antioxidantov majú elektrón navyše, o ktorý sa radi delia s nenásytnými radikálmi, pričom zostávajú stabilnými zlúčeninami. Nepretržitý reťazec ničenia molekúl sa tak zastaví. Niektoré vitamíny a mikroelementy (A, C, E, selén, flavonoidy) pôsobia ako antioxidanty; hormón melatonín; niektoré bylinky (čučoriedka, ginko biloba, zelený čaj atď.).

Kozmetológovia vzali túto informáciu na vedomie a dnes produkty starostlivosti o pleť obsahujú vitamíny a výťažky s vysokým obsahom antioxidantov. Obzvlášť sa odporúča používať takéto kozmetické výrobky, ak je osoba náchylná na zlé návyky.

Pozastavím sa len pri niektorých antioxidantoch, ktoré sa používajú v kozmetické prípravky. Vitamín A je silnou zbraňou proti karcinogénom a posilňuje imunitný systém. Vitamín C ako silný antioxidant chráni ostatné antioxidanty, najmä vitamín E. Zvyšuje syntézu interferónu, prírodného bojovníka proti vírusom, a tiež stimuluje činnosť imunitných buniek. Vitamín E zabraňuje oxidácii lipidov a keďže bunkové membrány sú tvorené lipidmi, bráni ich zničeniu voľnými radikálmi.

Hormón melatonín je najúčinnejším antioxidantom zo všetkých dnes objavených, pretože je schopný preniknúť do ktorejkoľvek časti tela. Charakteristickým znakom hormónu je čas syntézy - 70% dennej produkcie melatonínu sa vyskytuje v noci. U dospelého človeka sa denne syntetizuje asi 30 mcg melatonínu, jeho koncentrácia v krvnom sére v noci je 30-krát vyššia ako počas dňa a vrchol aktivity nastáva v priemere podľa mnohých pozorovaní približne o 2:00 miestneho času; slnečný čas. Melatonín chráni bunky pred nezvyčajne širokým spektrom nepriaznivých účinkov. V bunke poskytuje špeciálnu ochranu jadru - centrálnej štruktúre obsahujúcej

Biologická oxidácia - Ide o súbor redoxných premien rôznych látok v živých organizmoch. Redoxné reakcie sú reakcie, ktoré sa vyskytujú so zmenou oxidačného stavu atómov v dôsledku prerozdelenia elektrónov medzi nimi.

Typy biologických oxidačných procesov:

1)aeróbna (mitochondriálna) oxidácia určený na extrakciu energie živín za účasti kyslíka a jej akumuláciu vo forme ATP. Aeróbna oxidácia sa tiež nazýva tkanivové dýchanie, pretože keď k nemu dôjde, tkanivá aktívne spotrebúvajú kyslík.

2) anaeróbna oxidácia- Ide o pomocný spôsob získavania energie z látok bez účasti kyslíka. Anaeróbna oxidácia má veľký význam pri nedostatku kyslíka, ako aj pri vykonávaní intenzívnej svalovej práce.

3) mikrozomálna oxidácia určené na neutralizáciu liekov a jedov, ako aj na syntézu rôznych látok: adrenalínu, noradrenalínu, melanínu v koži, kolagénu, mastných kyselín, žlčových kyselín, steroidných hormónov.

4) oxidácia voľných radikálov potrebné na reguláciu obnovy a priepustnosti bunkových membrán.

Hlavná cesta biologickej oxidácie je mitochondriálna, spojené s poskytovaním telu energie vo forme dostupnej na použitie. Zdrojom energie pre človeka sú rôzne organické zlúčeniny: sacharidy, tuky, bielkoviny. V dôsledku oxidácie sa živiny rozkladajú na konečné produkty, hlavne CO 2 a H 2 O (rozkladom bielkovín vzniká aj NH 3). Uvoľnená energia sa v tomto prípade akumuluje vo forme energie chemických väzieb vysokoenergetických zlúčenín, hlavne ATP.

Makroergický sa nazývajú organické zlúčeniny živých buniek obsahujúce energeticky bohaté väzby. Hydrolýzou vysokoenergetických väzieb (označených kľukatou čiarou ~) sa uvoľní viac ako 4 kcal/mol (20 kJ/mol). Makroergické väzby vznikajú v dôsledku redistribúcie energie chemických väzieb počas metabolického procesu. Väčšina vysokoenergetických zlúčenín sú anhydridy kyseliny fosforečnej, napríklad ATP, GTP, UTP atď. Adenozíntrifosfát (ATP) zaujíma ústredné miesto medzi látkami s vysokoenergetickými väzbami.

adenín – ribóza – P ~ P ~ P, kde P je zvyšok kyseliny fosforečnej

ATP sa nachádza v každej bunke v cytoplazme, mitochondriách a jadrách. Biologické oxidačné reakcie sú sprevádzané prenosom fosfátovej skupiny na ADP za vzniku ATP (tento proces je tzv. fosforylácia). Energia sa teda ukladá vo forme molekúl ATP a v prípade potreby sa využíva na vykonávanie rôznych druhov prác (mechanická, elektrická, osmotická) a na uskutočňovanie procesov syntézy.

Systém na zjednotenie oxidačných substrátov v ľudskom tele

Priame využitie chemickej energie obsiahnutej v molekulách potravy je nemožné, pretože pri prerušení vnútromolekulových väzieb sa uvoľňuje obrovské množstvo energie, čo môže viesť k poškodeniu buniek. Aby sa potravinové látky dostali do tela, musia prejsť sériou špecifických premien, pri ktorých dochádza k viacstupňovému rozkladu zložitých organických molekúl na jednoduchšie. To umožňuje postupne uvoľňovať energiu a ukladať ju vo forme ATP.

Proces premeny rôznych zložitých látok na jeden energetický substrát je tzv zjednotenie. Existujú tri stupne zjednotenia:

1. Prípravná fáza sa vyskytuje v tráviacom trakte, ako aj v cytoplazme buniek tela . Veľké molekuly sa rozkladajú na ich základné štrukturálne bloky: polysacharidy (škrob, glykogén) - na monosacharidy; bielkoviny – na aminokyseliny; tuky – na glycerol a mastné kyseliny. Tým sa uvoľní malé množstvo energie (asi 1 %), ktoré sa rozptýli ako teplo.

2. Tkanivové premeny začínajú v cytoplazme buniek a končia v mitochondriách. Vznikajú ešte jednoduchšie molekuly a počet ich typov sa výrazne znižuje. Výsledné produkty sú spoločné pre metabolické cesty rôznych látok: pyruvát, acetyl-koenzým A (acetyl-CoA), α-ketoglutarát, oxaloacetát atď. Najdôležitejšou z týchto zlúčenín je acetyl-CoA - zvyšok octová kyselina, na ktorý je prostredníctvom síry S viazaný makroergickou väzbou koenzým A, aktívna forma vitamínu B 3 (kyselina pantoténová). Procesy rozkladu bielkovín, tukov a uhľohydrátov sa zbiehajú v štádiu tvorby acetyl-CoA a následne tvoria jeden metabolický cyklus. Toto štádium je charakterizované čiastočným (do 20 %) uvoľnením energie, ktorej časť sa akumuluje vo forme ATP a časť sa odvádza vo forme tepla.

3. Mitochondriálne štádium. Produkty vznikajúce v druhom stupni vstupujú do cyklického oxidačného systému - cyklu trikarboxylových kyselín (Krebsov cyklus) a súvisiaci mitochondriálny dýchací reťazec. V Krebsovom cykle sa acetyl-CoA oxiduje na CO 2 a vodík sa viaže na nosiče - NAD + H 2 a FAD H 2. Vodík sa dostáva do dýchacieho reťazca mitochondrií, kde sa oxiduje kyslíkom na H 2 O. Tento proces je sprevádzaný uvoľnením približne 80 % energie chemických väzieb látok, z ktorých časť sa využíva na tvorbu ATP, a časť sa uvoľňuje vo forme tepla.

Klasifikácia a charakteristika hlavných oxidoreduktáz v tkanivách

Dôležitým znakom biologickej oxidácie je, že k nej dochádza pôsobením určitých enzýmov (oxidoreduktáza). Všetky potrebné enzýmy pre každý stupeň sú spojené do súborov, ktoré sú spravidla fixované na rôznych bunkových membránach. V dôsledku koordinovaného pôsobenia všetkých enzýmov sa chemické premeny uskutočňujú postupne, akoby na dopravnom páse. V tomto prípade je reakčný produkt jedného stupňa východiskovou zlúčeninou pre ďalší stupeň.

Klasifikácia oxidoreduktáz:

1. dehydrogenázy vykonať odstránenie vodíka z oxidovaného substrátu:

SH 2 + A → S + AH 2

V procesoch zahŕňajúcich obnovu energie je najbežnejším typom biologickej oxidačnej reakcie dehydrogenácii, teda odtrhnutie dvoch atómov vodíka od oxidovaného substrátu a ich prenos do okysličovadla. V skutočnosti sa vodík v živých systémoch nenachádza vo forme atómov, ale je súčtom protónu a elektrónu (H + a ē), ktorých cesty pohybu sú rôzne.

Dehydrogenázy sú komplexné proteíny, ich koenzýmy (neproteínová časť komplexného enzýmu) môžu byť oxidačným aj redukčným činidlom. Odoberaním vodíka zo substrátov sa koenzýmy transformujú na redukovanú formu. Redukované formy koenzýmov môžu darovať protóny a vodíkové elektróny inému koenzýmu, ktorý má vyšší redoxný potenciál.

1) KONIEC + - a NADP + -dependentné dehydrogenázy(koenzýmy - NAD + a NADP + - aktívne formy vitamínu PP ). Pridajú sa dva atómy vodíka z oxidovaného substrátu SH2, čo vedie k vytvoreniu redukovanej formy - NAD + H2:

SH 2 + NAD + ↔ S + NAD + H 2

2) FAD-dependentné dehydrogenázy(koenzýmy FAD a FMN sú aktívne formy vitamínu B2). Oxidačné schopnosti týchto enzýmov im umožňujú prijímať vodík priamo z oxidačného substrátu aj z redukovaného NADH 2 . V tomto prípade sa tvoria redukované formy FAD.H2 a FMN.H2.

SH 2 + FAD ↔ S + FAD N 2

NAD + H 2 + FMN ↔ NAD + + FMN H 2

3) koenzýmQalebo ubichinón, ktorý môže dehydrogenovať FAD H2 a FMN H2 a pridať dva atómy vodíka, čím sa zmení na KoQ H2 ( hydrochinón):

FMN H 2 + KoQ ↔ FMN + KoQ H 2

2. Nosiče elektrónov hemín obsahujúce železo – cytochrómyb, c 1 , c, a, a 3 . Cytochrómy sú enzýmy patriace do triedy chromoproteínov (farebné proteíny). Zastúpená je neproteínová časť cytochrómov heme, obsahujúce železo a svojou štruktúrou blízke hemu hemoglobínu Jedna molekula cytochrómu je schopná reverzibilne prijať jeden elektrón a oxidačný stav železa sa mení:

cytochróm (Fe 3+) + ē ↔ cytochróm (Fe 2+)

Cytochrómy a, a 3 tvoria komplex tzv cytochróm oxidáza. Na rozdiel od iných cytochrómov je cytochrómoxidáza schopná interagovať s kyslíkom, konečným akceptorom elektrónov.

Kyslý odpad je prirodzený vedľajší produkt bunkového metabolizmu. V ľudskom tele je viac ako 60 biliónov buniek s priemerom životný cyklus 4 týždne. Na konci cyklu sa každá bunka rozdelí na dve geneticky ekvivalentné jednotky. Len polovica novovzniknutých buniek je však určená na ďalší vývoj. Zvyšok slabých, poškodených a kontaminovaných buniek jednoducho zomrie. Ďalšie milióny buniek sa stávajú kyslým odpadom.

Svoju daň si vyberá aj prirodzený proces starnutia – vnútorné prostredie organizmu má tendenciu rokmi oxidovať. Často sa stáva, že po 45 rokoch telo stráca schopnosť zbavovať sa nahromadeného kyslého odpadu a začína ho ukladať v rôznych častiach tela, čo následne spôsobuje ochorenie.

Pri zvažovaní každej choroby musíme analyzovať jej príčiny a následky. Prekvapivé množstvo a rozmanitosť fyzických problémov a chorôb môže byť spôsobené oxidáciou v tele. V dnešnej dobe trpí drvivá väčšina populácie problémami spôsobenými prekyslením – v dôsledku špecifických stravovacích návykov a životného štýlu, pričom si to ani neuvedomuje. Pozrime sa na oxidačné faktory:

• Zvýšená konzumácia kyslých potravín.

Moderná strava obsahuje kyslejšie potraviny (ph pod 7), takže naše pôvodne zásadité telo začne postupne oxidovať.

• Nápoje, ktoré pijeme každý deň, sú tiež kyslé (káva, voda

stále, čaj, pivo atď.)

• Znížená sekrécia kyseliny.

Počas fyzické cvičenie, pri pote sa z tela uvoľňuje veľké množstvo kyselín, no nie vždy majú ľudia na športovanie dostatok času

Pozrime sa na výživu – hlavnú príčinu oxidácie v tele. Všetky produkty na jedenie poskytnúť potrebné živiny a energiu potrebnú pre vývoj a rast ľudského tela. Rozdiel medzi dobrým a zlým jedlom je určený pomerným množstvom nebezpečného odpadu, ktorý vzniká jeho konzumáciou. Majte to na pamäti zásadité látky neutralizuje kyslý odpad a čistí telo, a kyslé látky viesť k oxidácii a kontaminácii.

Jeden z hlavných základov dobré zdravie je acidobázická rovnováha. Bohužiaľ, potraviny, ktoré vy aj ja jeme každý deň, sú kyslé (Ph pod 7). Zásadité potraviny ako zelenina a ovocie sa jedia v oveľa menších množstvách. Poďme sa pozrieť na potraviny, ktoré jeme.

Tabuľka ukazuje, že väčšina produktov je kyslá a má kyslé pH, v dôsledku čoho dochádza k prekysleniu organizmu, čo následne spôsobuje rôzne choroby. Napríklad: kyslý odpad sa nahromadil v tele v blízkosti pankreasu a nie je dostatok alkalických iónov vápnika na ich neutralizáciu, človek dostane cukrovku. Samozrejme, celý deň by ste nemali jesť melón, mrkvu, hrušky (čo sa týka zásad), ale na udržanie acidobázickej rovnováhy stačí piť zásaditú vodu, ktorú možno získať pomocou telo.

Poďme sa pozrieť na konkrétny príklad Ako oxidácia tela ovplyvňuje našu krv?

Obrázok krvi zdravého človeka (obr. 1) Krv pri oxidácii organizmu (obr. 2)

Na pravom obrázku vidíme krvinky, ktoré vyzerajú ako zlepené mince – sú to červené krvinky, ale nemajú tak vyzerať. Musia byť oddelené, voľne cirkulovať v krvi a rozvádzať kyslík. Ale to sa tu nerobí. Krv je tu tak okysličená, že sa bunky snažia chrániť pred kyslým prostredím. Táto osoba má narušenú distribúciu kyslíka. Ak budete pozorní, uvidíte aj čierne bodky – ide o cholesterol, ktorý upcháva kapiláry. Takto vznikajú krvné zrazeniny v srdci a mozgu.

Na obrázku č.1 vidíme už zmenený obrázok 20 minút po vypití živej (alkalickej vody). Červené krvinky sa oddelili, čo znamená, že krv sa stala zásaditou. Začali „prepravovať“ kyslík a začali sa cítiť skvele.

Zdravé bunky vyžadujú zásadité prostredie. Dôkazy naznačujú, že nadmerná kyslosť je hlavnou príčinou všetkých chorôb. Akákoľvek choroba, od bežného prechladnutia až po rakovinu, nastáva vtedy, keď sa telo nedokáže vyrovnať s hromadením kyslého odpadu.

Existuje mnoho spôsobov, ako to ukázať alkalická voda má významný vplyv na zdravie a funkčnosť ľudského organizmu. Teraz si zhrňme niekoľko vecí – pretože sú veľmi dôležité pre minimalizáciu návštev lekára:

• Je tvoj
• Teplota
• Všeobecné zdravie

Tieto 3 parametre sú indikátormi vášho Všeobecná podmienka. Pretože akonáhle začnete používať živá voda, alebo čokoľvek iné, čo dokáže upraviť vaše pH na zásaditú stranu – budete sa cítiť lepšie a vaše telo sa bude cítiť oveľa lepšie vďaka detoxikácii, očiste a regenerácii. Čo bude znamenať zníženie príjmu liekov!

V kontakte s

1. Dehydrogenačná reakcia: SH 2 + HAD + = S + HADH+H +

2. Strata elektrónov: O 2 0 + 1eàO 2 -

3. Prenos 2H + z redukovaného substrátu na molekulárny kyslík: SH 2 + O 2 0 +2e = S + H 2 O

4. Prídavok kyslíka k substrátu: SH 2 + 1/2O 2 0 +2e= HO - S -H

2. Mechanizmus výskytu elektródových a redoxných potenciálov. Nernst-Petersove rovnice.

Meradlom redoxnej schopnosti látok je redoxný potenciál. Pozrime sa na mechanizmus potenciálneho vzniku. Keď sa reaktívny kov (Zn, Al) ponorí do roztoku jeho soli, napríklad Zn v roztoku ZnSO 4, dôjde v dôsledku oxidačného procesu k ďalšiemu rozpusteniu kovu, vzniku páru, dvojitého elektrická vrstva na povrchu kovu a vznik potenciálu páru Zn 2 +/Zn° .

Kov ponorený do roztoku svojej soli, napríklad zinok v roztoku síranu zinočnatého, sa nazýva elektróda prvého druhu. Ide o dvojfázovú elektródu, ktorá sa nabíja záporne. Potenciál vzniká ako výsledok oxidačnej reakcie (obr. 8.1). Keď sú nízkoaktívne kovy (Cu) ponorené do roztoku ich vlastnej soli, pozorujeme opačný proces. Na rozhraní kovu s roztokom soli sa kov ukladá v dôsledku procesu redukcie iónu, ktorý má vysokú schopnosť akceptovať elektróny, čo je spôsobené vysokým nábojom jadra a malým polomerom iónu. . Elektróda sa nabije kladne, prebytočné anióny soli vytvoria druhú vrstvu v blízkoelektródovom priestore a vznikne elektródový potenciál páru Cu 2 +/Cu°. Potenciál vzniká ako výsledok procesu redukcie (obr. 8.2). Mechanizmus, veľkosť a znamienko elektródového potenciálu sú určené štruktúrou atómov účastníkov elektródového procesu.

Potenciál, ktorý vzniká na rozhraní medzi kovom a roztokom v dôsledku oxidačných a redukčných procesov prebiehajúcich za účasti kovu (elektródy) a tvorby dvojitej elektrickej vrstvy, sa nazýva elektródový potenciál.

Ak sa elektróny prenesú zo zinkovej platne na medenú platňu, potom sa rovnováha na platniach naruší. Aby sme to dosiahli, spojíme zinkové a medené platne, ponorené do roztokov ich solí, s kovovým vodičom a roztoky v blízkosti elektród s elektrolytickým mostíkom (rúrka s roztokom K 2 SO 4), aby sme uzavreli obvod. Na zinkovej elektróde prebieha oxidačná polovičná reakcia:

a na medi - redukčná polovičná reakcia:

Elektrický prúd je spôsobený celkovou redoxnou reakciou:

V obvode sa objaví elektrický prúd. Príčina výskytu a progresie elektrický prúd(EMF) v galvanickom článku je rozdiel elektródových potenciálov (E) - obr. 8.3.

Ryža. 8.3. Schéma elektrického obvodu galvanického článku

Galvanický článok je systém, v ktorom sa chemická energia redoxného procesu premieňa na elektrickú energiu. Chemický reťazec galvanického článku sa zvyčajne píše ako stručný prehľad, kde je naľavo umiestnená zápornejšia elektróda, označte pár vytvorený na tejto elektróde zvislou čiarou, ktorá ukazuje skok potenciálu. Dve čiary označujú hranicu medzi riešeniami. Nabitie elektródy je uvedené v zátvorkách: (-) Zn°|Zn 2 +||Cu 2 +|Cu° (+) - schéma chemického obvodu galvanického článku.

Redoxné potenciály páru závisia od povahy účastníkov elektródového procesu a pomeru rovnovážnych koncentrácií oxidovaných a redukovaných foriem účastníkov elektródového procesu v roztoku, teploty roztoku a sú opísané Nernstovou rovnicou.

Kvantitatívne charakteristiky redoxný systém je redoxný potenciál vznikajúce na rozhraní medzi fázou platiny a vodného roztoku. Veľkosť potenciálu v jednotkách SI sa meria vo voltoch (V) a vypočíta sa pomocou Nernst-Petersova rovnica:

kde a(Ox) a a(Červená) sú aktivita oxidovanej a redukovanej formy; R- univerzálna plynová konštanta; T- termodynamická teplota, K; F- Faradayova konštanta (96 500 C/mol); n- počet elektrónov zúčastňujúcich sa na elementárnom redoxnom procese; a - aktivita hydróniových iónov; m- stechiometrický koeficient pred vodíkovým iónom v polovičnej reakcii. Hodnota φ° je štandardný redoxný potenciál, t.j. potenciál meraný za podmienok a(Ox) = a(Red) = a(H +) = 1 a danej teploty.

Predpokladá sa, že štandardný potenciál systému 2H + /H2 je 0 V. Štandardné potenciály sú referenčné hodnoty a sú uvedené v tabuľke pri teplote 298 K. Silne kyslé prostredie nie je typické pre biologické systémy, preto sa na charakterizáciu procesov vyskytujúcich sa v živých systémoch častejšie využíva formálny potenciál stanovený za podmienky a(Ox) = a(Red), pH 7,4 a teplote 310K ( fyziologickej úrovni). Pri zápise potenciálu dvojice sa uvádza ako zlomok, pričom v čitateli je oxidačné činidlo a v menovateli redukčné činidlo.

Pre 25 °C (298 K) po dosadení konštantných hodnôt (R = 8,31 J/mol stup.; F= 96 500 C/mol) berie Nernstova rovnica ďalší pohľad:

kde φ° je štandardný redoxný potenciál páru, V; s o.f. - produkt rovnovážnych koncentrácií oxidovaných a redukovaných foriem; x a y sú stechiometrické koeficienty v rovnici polovičnej reakcie.

Elektródový potenciál sa tvorí na povrchu kovovej platne ponorenej do roztoku jej soli a závisí len od koncentrácie oxidovanej formy [M n+ ], keďže koncentrácia redukovanej formy sa nemení. Závislosť elektródového potenciálu od koncentrácie iónu s rovnakým názvom je určená rovnicou:

kde [Mn+] je rovnovážna koncentrácia kovového iónu; n- počet elektrónov zúčastňujúcich sa na polovičnej reakcii a zodpovedá oxidačnému stavu kovového iónu.

Redoxné systémy sú rozdelené do dvoch typov:

1) v systéme dochádza len k prenosu elektrónov Fe 3 + + ē = = Fe 2 +, Sn 2 + - 2ē = Sn 4 +. Toto izolovaná redoxná rovnováha;

2) systémy, kedy je prenos elektrónov doplnený prenosom protónov, t.j. pozorované kombinovaná rovnováha rôznych typov: protolytické (acidobázické) a redoxné s možnou konkurenciou dvoch častíc protónov a elektrónov. V biologických systémoch sú dôležité redoxné systémy tohto typu.

Príkladom systému druhého typu je proces recyklácie peroxidu vodíka v tele: H 2 O 2 + 2H + + 2ē ↔ 2H 2 O, ako aj redukcia mnohých oxidačných činidiel obsahujúcich kyslík v kyslom prostredí: Cr042-, Cr2072-, Mn04-. Napríklad MnO 4 - + 8H + + 5ē = = Mn 2 + + 4H 2 O. Elektróny a protóny sa zúčastňujú tejto polovičnej reakcie. Potenciál páru sa vypočíta podľa vzorca:

V širšom rozsahu konjugovaných párov sú oxidované a redukované formy páru v roztoku v rôznych stupňoch oxidácie (MnO 4 - /Mn 2 +). Ako meracia elektróda

v tomto prípade sa používa elektróda vyrobená z inertného materiálu (Pt). Elektróda nie je účastníkom elektródového procesu a hrá len úlohu nosiča elektrónov.

Potenciál generovaný v dôsledku redoxného procesu vyskytujúceho sa v roztoku sa nazýva redoxný potenciál.

Meria sa na redoxná elektróda je inertný kov nachádzajúci sa v roztoku obsahujúcom oxidované a redukované formy páru. Napríklad pri meraní E o Páry Fe 3 + /Fe 2 + používajú redoxnú elektródu - platinovú meraciu elektródu. Referenčnou elektródou je vodík, ktorého párový potenciál je známy.

Reakcia prebiehajúca v galvanickom článku:

Schéma chemického reťazca: (-)Pt|(H2°), H+||Fe3+, Fe2+|Pt(+).

Takže oxidačno-redukčný potenciál (ORP) je potenciál systému, v ktorom sú aktivity oxidačnej a redukčnej formy danej látky rovné jednej. ORP sa meria pomocou redoxných elektród v kombinácii so štandardnými referenčnými elektródami.

Každá redoxná reakcia má svoje vlastné redoxný pár– tento pár má látku v oxidovanej a redukovanej forme (Fe +3 /Fe +2).

Kvantitatívnou mierou aktivity redoxného páru je hodnota jeho ORP.

ORP para >>>oxidant

ORP páry<<<восстановитель

ORP závisí od:

1. Povaha redoxného páru,

2. Koncentrácie

3. Teploty

3. Porovnávacia sila oxidačných činidiel a redukčných činidiel. Predpovedanie smeru redoxných procesov na základe hodnôt redoxných potenciálov.

Oxidačno-redukčný potenciál je mierou redoxnej schopnosti látok. Hodnoty štandardných párových potenciálov sú uvedené v referenčných tabuľkách.

Štandardné potenciály elektród (E°), ktoré pôsobia ako redukčné činidlá vo vzťahu k vodíku, majú znamienko „-“ a znamienko „+“ má štandardné potenciály elektród, ktoré sú oxidačnými činidlami.

Kovy usporiadané v rastúcom poradí podľa ich štandardných elektródových potenciálov tvoria tzv elektrochemický rad napätia kovov : Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Nasledujúce vzory sú zaznamenané v sérii redoxných potenciálov.

1. Ak je štandardný redoxný potenciál páru negatívny, napríklad φ°(Zn 2+ (p)/Zn°(t)) = -0,76 V, potom vo vzťahu k vodíkovému páru, ktorého potenciál je vyšší, pár pôsobí ako redukčné činidlo. Potenciál vzniká prvým mechanizmom (oxidačná reakcia).

2. Ak je potenciál páru kladný, napríklad φ°(Cu 2 +(p)/ Cu(t)) = +0,345 V vo vzťahu k vodíku alebo inému konjugovanému páru, ktorého potenciál je nižší, ide o oxidačný pár. agent. Potenciál tohto páru je tvorený druhým mechanizmom (redukčná reakcia).

3. Čím vyššia je algebraická hodnota štandardného potenciálu páru, tým vyššia je oxidačná schopnosť oxidovanej formy a tým nižšia je redukčná schopnosť redukovanej formy tohto páru. Zníženie hodnoty pozitívneho potenciálu a zvýšenie negatívneho zodpovedá zníženiu oxidačnej aktivity a zvýšeniu redukčnej aktivity. Napríklad.

UDC 373.167.1

Z. N. Khismatullina

PODSTATA, SMER A ÚLOHA REDOXNÝCH REAKCIÍ V BIOLÓGII A MEDICÍNE

Kľúčové slová: oxidácia, redukcia, metabolizmus, disimilácia, redox

potenciál.

Je ukázaná úloha redoxných reakcií v metabolizme a energii vyskytujúcej sa v ľudskom a zvieracom tele. Zvládnutie všeobecných vzorcov tohto typu reakcií je nevyhnutné pre následné štúdium vlastností anorganických a organických látok a chemických procesov vo všeobecnosti prebiehajúcich v tele, čo umožňuje študovať a riadiť všetky životné aktivity človeka.

Kľúčové slová: oxidácia, redukcia, metabolizmus, disimilácia, redox-potenciál.

Je ukázaná úloha redoxných reakcií pri výmene energie a látkovej výmene, ktoré sa vyskytujú u ľudí a zvierat. Pochopenie všeobecných zákonitostí výskytu tohto typu reakcie je nevyhnutné pre ďalšie štúdium vlastností organických a neorganických materiálov a chemických procesov, ktoré sa vyskytujú v ľudskom tele všeobecne. Umožňuje študovať a ovládať celý ľudský život.

V priebehu histórie možno vysledovať vzťah medzi medicínou a chémiou, symbióza týchto dvoch vied viedla a vedie k obohateniu a rýchlemu rozvoju každej z nich. Štúdium chémie alebo aspoň znalosť jej základov je preto nevyhnutné nielen na lekárskej fakulte, ale aj pre všetkých, ktorí získajú vyššie odborné vzdelanie.

Treba poznamenať, že molekulárna biológia a genetika sú u nás veľmi rozvinuté, veľká pozornosť sa venuje organizovaniu komplexného vedeckého výskumu s cieľom odhaliť fyzikálno-chemickú podstatu života, pochopiť podstatu takých dôležitých prejavov života, akými sú metabolizmus, myslenie, pamäť, dedičnosť; , imunita atď. d. Od výsledkov týchto štúdií závisia teoretické zbrane a pokrok praktickej medicíny v blízkej budúcnosti. Aby kvalifikovaný zdravotnícky a sociálny pracovník mohol sledovať priebeh týchto zložitých štúdií a posudzovať ich význam pre praktickú medicínsko-sociálnu prácu, musí byť vyzbrojený vedomosťami nielen z oblasti medicíny, ale aj chémie. Metabolizmus je totiž v konečnom dôsledku založený na chemických procesoch – difúzia, rozpúšťanie, dialýza, hydrolýza, vyparovanie, kondenzácia atď.

Pre špecialistov v interdisciplinárnych profesiách, najmä pre vysokokvalifikovaných zdravotníckych a sociálnych pracovníkov, je štúdium prvkov chémie nevyhnutné, pretože:

78 prvkov sa nachádza v živých organizmoch;

44 prvkov je zahrnutých v zložení liekov používaných v modernej medicíne;

V súčasnosti sa na rádiodiagnostiku a rádioterapiu používajú izotopy 38 prvkov;

V materiáloch používaných na výrobu moderných zariadení, prístrojov a nástrojov je zahrnutých viac ako 70 prvkov.

Bez dostatočných znalostí v oblasti chémie by nebolo možné efektívne využívať celý arzenál prostriedkov cieleného pôsobenia na ľudský organizmus. Pre vnímanie, systematizáciu a pochopenie celého toku informácií v oblasti medicíny a chémie je potrebné oprieť sa o istý teoretický základ.

Viac ako 70 % v súčasnosti známych prvkov sa nachádza v ľudskom tele. V ľudskom tele neustále prebiehajú rôzne chemické reakcie, v

V dôsledku toho vzniká obrovské množstvo rôznych chemických zlúčenín. Počiatočné látky potrebné na to vstupujú do tela vdychovaným vzduchom, jedlom a pitnou vodou. Hlavná časť syntetizovaných zlúčenín sa používa ako stavebné materiály alebo zdroje energie a poskytuje ľudskému telu rast a vývoj. Rovnaká časť syntetizovaných zlúčenín, ktoré možno považovať za odpad alebo odpad z tohto procesu, sa z tela vylučuje.

V dôsledku životne dôležitej činnosti tela sa syntetizujú látky, ktoré sú chemickými zlúčeninami kyslíka, uhlíka, vodíka, dusíka, síry a fosforu. Okrem týchto šiestich chemických prvkov sa na metabolizme (metabolizme) aktívne podieľa najmenej dvadsaťšesť ďalších prvkov: vápnik, draslík, sodík, chlór, železo, horčík, fluór a takzvané stopové prvky – hliník, bór, kremík. , vanád, chróm, mangán, kobalt, nikel, zinok, meď, arzén, bróm, selén, stroncium, molybdén, kadmium, cín, jód, olovo. Objavených bolo aj ďalších 46 prvkov, aj keď v zanedbateľných množstvách a pravdepodobne zohrávajú aj dôležitú fyziologickú úlohu, ktorá ešte nie je úplne objasnená.

Metabolizmus (metabolizmus) vyskytujúci sa v živom organizme zahŕňa obrovské množstvo nepretržite prebiehajúcich a vzájomne prepojených reakcií. Živé organizmy asimilujú látky, ktoré k nim prichádzajú z prostredia (hlavne s potravou), menia svoje chemické zloženie a využívajú nové chemické zlúčeniny na vytváranie a obnovu tkanivových prvkov a akumulujú veľké zásoby chemickej energie. Preto je proces metabolizmu neoddeliteľný od sprievodného procesu výmeny energie. Tento proces látkovej premeny a energie je najcharakteristickejším znakom života s jeho zastavením sa aj život zastaví.

Systematické štúdium metabolizmu v tele človeka a zvierat začal koncom 18. storočia A. Lavoisier. S menom tohto vedca, ako aj M.V. Lomonosov je spojený so stanovením úlohy kyslíka v životne dôležitých procesoch organizmov a v procesoch spaľovania. A. Lavoisier ako prvý dokázal, že v ľudskom a zvieracom tele prebieha nepretržitá oxidácia organických látok vzdušným kyslíkom za tvorby oxidu uhličitého a súčasného uvoľňovania tzv. „živočíšneho tepla“. Bol medzi prvými, ktorí sa pokúsili zistiť súvislosť medzi množstvom kyslíka spotrebovaného človekom a množstvom uvoľneného oxidu uhličitého a ukázal, ako diéta, pracovný režim a teplota prostredia ovplyvňujú intenzitu absorpcie a tvorby týchto dvoch plynov. .

V živom organizme prebieha množstvo fyzikálnych a chemických procesov - vyparovanie a kondenzácia, rozpúšťanie a kryštalizácia, elektrolytická disociácia a tvorba molekúl z iónov atď. - mnoho stoviek tisíc biochemických reakcií, ktoré prebiehajú v závislosti od mnohých podmienok vonkajšieho a vnútorného prostredia. No napriek tomu je vďaka jemnej neurohumorálnej regulácii dosiahnutá úžasná stálosť vnútorného prostredia tela (homeostáza).

Ako viete, všetky chemické reakcie možno rozdeliť do dvoch veľkých skupín:

1) výmenné reakcie, pri ktorých dochádza len k rekombinácii atómov alebo iónov, ale nedochádza k zmene ich oxidačného stavu;

2) redoxné reakcie, pri ktorých dochádza k čiastočnému alebo úplnému prenosu elektrónov z jedného atómu alebo iónu na druhý so zodpovedajúcou zmenou v oxidačnom stave týchto atómov alebo iónov.

Redoxné reakcie zohrávajú výnimočnú úlohu v metabolizme a energii, ktorá sa vyskytuje v ľudskom a zvieracom tele. Prvé myšlienky o podstate redoxných reakcií priniesol vynikajúci ruský vedec L. V. Pisarzhevsky (1914).

Redoxné reakcie sú chemické reakcie, pri ktorých sa menia oxidačné stavy prvkov. Zmena oxidačných stupňov

počas redoxných reakcií je dôsledkom úplného alebo čiastočného prenosu elektrónov z atómov jedného prvku na atómy iného prvku.

Atómy alebo ióny, ktoré darujú elektróny iným atómom alebo iónom počas redoxného procesu, sa nazývajú redukčné činidlá. V tomto prípade sa tento atóm alebo ión oxiduje, t.j. zvyšuje jeho oxidačný stav.

Atómy alebo ióny, ktoré získavajú elektróny, sa nazývajú oxidačné činidlá. V tomto prípade sa redukuje samotný atóm alebo ión, t.j. znižuje jeho oxidačný stav.

Oxidačná reakcia je neoddeliteľná od redukčnej reakcie a oba tieto procesy je potrebné posudzovať v neoddeliteľnej jednote. Pri akejkoľvek redoxnej reakcii zostáva algebraický súčet oxidačných stavov atómov nezmenený.

Mnoho redoxných reakcií spočíva iba v interakcii oxidačného činidla a redukčného činidla. Ale najčastejšie, ak sa reakcia uskutočňuje vo vodnom prostredí, priebeh redoxného procesu je značne ovplyvnený interakciou činidiel s vodíkovými a hydroxylovými iónmi vody, ako aj kyselinami a zásadami prítomnými v roztoku. Niekedy je vplyv prostredia na priebeh redoxného procesu taký veľký, že niektoré reakcie je možné realizovať len v kyslom alebo zásaditom prostredí. Smer redoxnej reakcie, počet elektrónov pridaných molekulou (iónom) oxidačného činidla a darovaných molekulou (iónom) redukčného činidla atď. závisí od acidobázickej rovnováhy média atď. Napríklad reakcia medzi jodidmi a jodičnanmi s uvoľňovaním prvkov jódu prebieha len v prítomnosti silných kyselín a v silne alkalickom prostredí pri zahrievaní môže dôjsť k reverznej reakcii.

Metabolizmus, v ktorom hrajú tak významnú úlohu redoxné procesy, má dve stránky: 1) plast, ktorý spočíva v syntéze zložitých organických látok potrebných pre telo ako „stavebných materiálov“ na obnovu tkanív a buniek, z látok, ktoré prichádzajú hlavne s jedlom (sú to anabolické procesy, resp. asimilačné procesy vyžadujúce výdaj energie); 2) energia, ktorá prichádza k rozkladu (oxidácii) zložitých vysokomolekulárnych látok, ktoré zohrávajú úlohu biologického paliva, k jednoduchším - na oxidy, oxid uhličitý atď. (ide o katabolické procesy, resp. procesy disimilácie, sprevádzané uvoľnením energie).

Redoxné reakcie sú nevyhnutnými článkami v zložitom reťazci anabolických aj katabolických procesov, ale ich úloha je obzvlášť dôležitá ako hlavný zdroj energie pre živý organizmus. Organizmy, ktoré existujú v aeróbnych podmienkach (t.j. v oxidačnej atmosfére atmosférického kyslíka), získavajú túto energiu procesom dýchania, v dôsledku čoho sa živiny vstupujúce do tela v bunkách a tkanivách oxidujú na oxid uhličitý, vodu, amoniak, močovina a iné odpadové produkty vyznačujúce sa relatívne nízkymi energetickými hodnotami a vysokými hodnotami entropie (z gréčtiny - rotácia, transformácia - miera poruchy systému pozostávajúceho z mnohých prvkov).

Proces dýchania je založený na oxidačno-redukčnej reakcii, pri ktorej molekula rozsievkového kyslíka vytvára dve molekuly vody. Pri vonkajšom dýchaní sa vzdušný kyslík viaže na hemoglobín a vo forme oxyhemoglobínu je dodávaný krvným riečiskom do kapilár tkanív. V procese tkanivového alebo bunkového dýchania tkanivá a bunky absorbujú tento kyslík, vďaka čomu dochádza k oxidácii bielkovín, tukov a uhľohydrátov vstupujúcich do tela z vonkajšieho prostredia. Súčasne vytvorený oxid uhličitý s prúdom venóznej krvi sa posiela do pľúc a tam, difundujúc cez steny alveol, končí ako súčasť vydychovaného vzduchu. Ale v týchto procesoch biologickej oxidácie substráty priamo vystavené pôsobeniu kyslíka nie sú tie vysokomolekulárne zlúčeniny, ktoré boli pôvodne v potravinách, ale jednoduchšie, nízkomolekulové produkty vznikajúce v dôsledku hydrolytického rozkladu v gastrointestinálnom trakte.

V prvom štádiu disimilácie sa v dôsledku hydrolýzy komplexné uhľohydráty - škrob, sacharóza, glykogén a iné, za účasti amyláz, premieňajú na glukózu a iné monosacharidy. Tuky sa za účasti lipáz premieňajú na mastné kyseliny a glycerol. Proteíny sa pôsobením proteolytických enzýmov premieňajú na peptidy s nízkou molekulovou hmotnosťou a aminokyseliny. V tomto štádiu sa uvoľňuje energia, ktorá nepredstavuje viac ako 1 % celkovej chemickej energie potravinových látok. Ľudské telo využíva niektoré produkty vznikajúce v prvej fáze disimilácie ako východiskové materiály pre anabolické reakcie spojené s výrobou materiálov na stavbu tkanív a buniek a tiež ako zásobu chemického paliva.

Ďalšia časť produktov hydrolýzy podlieha oxidácii, pri ktorej spolu s oxidom uhličitým, vodou, amoniakom, močovinou atď. vznikajú aj produkty neúplnej oxidácie.

V druhom štádiu disimilácie sa uvoľní asi 1/3 celkového množstva energie, ale ešte nedochádza k akumulácii uvoľnenej energie tvorbou vysoko energetických látok.

V treťom stupni disimilácie dochádza k úplnej oxidácii všetkých medziproduktov vytvorených v druhom stupni: vody, oxidu uhličitého, amoniaku, močoviny atď., a zvyšné 2/3 chemickej energie získanej telom z potravín sú prepustený. Tento zložitý chemický proces zahŕňajúci desať po sebe idúcich reakcií, z ktorých každá je katalyzovaná zodpovedajúcim enzýmom, sa nazýva cyklus trikarboxylových kyselín alebo Krebsov cyklus. Enzýmy potrebné na uskutočnenie týchto sekvenčných reakcií sú lokalizované v membránových štruktúrnych prvkoch buniek - mitochondriách.

V treťom štádiu disimilácie sa uvoľní 40-60% energie, ktorú telo využije na syntézu vysoko energetických látok.

Uvažované štádiá disimilácie živín v tele teda ukazujú, že 99% energetických zásob tela je zabezpečených výskytom redoxných procesov v ňom.

Okrem toho sa pomocou redoxných reakcií v tele ničia niektoré toxické látky vznikajúce pri metabolizme. Telo sa tak zbavuje škodlivých účinkov medziproduktov biochemickej oxidácie.

Informácie o redoxných vlastnostiach rôznych liekov umožňujú vyriešiť otázky kompatibility, keď sú súčasne predpísané pacientovi, ako aj prípustnosť ich spoločného skladovania. Berúc do úvahy tieto údaje, je nekompatibilita mnohých liekov jasná (napríklad jodid draselný a dusitan sodný, manganistan draselný a tiosíran sodný, peroxid vodíka a jodidy atď.).

V mnohých prípadoch farmaceutické vlastnosti liekov priamo súvisia s ich redoxnými vlastnosťami. Napríklad mnohé z antiseptických, antimikrobiálnych a dezinfekčných prostriedkov (jód, manganistan draselný, peroxid vodíka, soli medi, striebra a ortuti) sú zároveň silnými oxidačnými činidlami.

Použitie tiosíranu sodného ako univerzálneho antidota (protijed) je založené na jeho schopnosti podieľať sa na redoxných reakciách ako oxidačné aj redukčné činidlo. Pri otravách zlúčeninami arzénu, ortuti a olova vedie požitie roztoku tiosíranu sodného k tvorbe ťažko rozpustných a teda prakticky netoxických síranov. V prípade otravy kyselinou kyanovodíkovou alebo kyanidom umožňuje tiosíran sodný premeniť tieto toxické látky na menej toxické zlúčeniny rodania. V prípade otravy halogénmi a inými silnými oxidačnými látkami

Antitoxický účinok trisíranu sodného je spôsobený jeho miernymi redukčnými vlastnosťami.

Keď už hovoríme o redoxných procesoch, treba poznamenať, že počas oxidačných alebo redukčných reakcií sa elektrický potenciál oxidovanej alebo redukovanej látky mení: jedna látka, ktorá sa vzdáva svojich elektrónov a stáva sa kladne nabitá, sa oxiduje, druhá získava elektróny a nabíja sa. negatívne sa znižuje. Rozdiel v elektrickom potenciáli medzi nimi je redoxný potenciál (ORP).

Redoxný potenciál je mierou chemickej aktivity prvkov alebo ich zlúčenín v reverzibilných chemických procesoch spojených so zmenou náboja iónov v roztokoch. To znamená, že ORP, nazývaný aj redoxný potenciál (z angl. RedOx - Reduction/Oxidation), charakterizuje stupeň aktivity elektrónov pri redoxných reakciách, t.j. pri reakciách zahŕňajúcich pridanie alebo prenos elektrónov. Pri meraniach (v elektrochémii) sa veľkosť tohto rozdielu označuje ako Eh a vyjadruje sa v milivoltoch. Čím vyššia je koncentrácia zložiek schopných oxidácie na koncentráciu zložiek schopných redukcie, tým vyšší je redoxný potenciál. Látky ako kyslík a chlór majú tendenciu prijímať elektróny a majú vysoký elektrický potenciál, preto nielen kyslík, ale aj iné látky (najmä chlór) môžu byť oxidačným činidlom a látky ako vodík naopak ochotne; vzdávajú sa elektrónov a majú nízky elektrický potenciál. Najväčšiu oxidačnú schopnosť má kyslík a najväčšiu redukčnú schopnosť má vodík, ale medzi nimi sú vo vode prítomné ďalšie látky, ktoré pôsobia menej intenzívne buď ako oxidačné alebo redukčné činidlá.

Hodnota ORP pre každú redoxnú reakciu môže byť pozitívna alebo negatívna.

Napríklad v prírodnej vode sa hodnota Eh pohybuje od -400 do +700 mV, čo je určené celým súborom oxidačných a redukčných procesov, ktoré v nej prebiehajú. V rovnovážnych podmienkach hodnota ORP určitým spôsobom charakterizuje vodné prostredie a jej hodnota nám umožňuje vyvodiť niektoré všeobecné závery o chemickom zložení vody.

V biochémii sa hodnoty redoxného potenciálu nevyjadrujú v milivoltoch, ale v konvenčných jednotkách rH (redukčný vodíkii).

Stupnica konvenčných jednotiek rH obsahuje 42 dielikov.

„0“ znamená čistý vodík,

"42" - čistý kyslík,

„28“ je neutrálne prostredie.

pH a rH spolu úzko súvisia.

Oxidačné procesy znižujú acidobázickú rovnováhu (čím vyššie rH, tým nižšie pH), redukčné procesy prispievajú k zvýšeniu pH. Na druhej strane indikátor pH ovplyvňuje hodnotu rH.

Energia uvoľnená pri redoxných reakciách sa v ľudskom organizme vynakladá na udržiavanie homeostázy (relatívna dynamická stálosť zloženia a vlastností vnútorného prostredia a stálosť základných fyziologických funkcií organizmu) a regeneráciu buniek organizmu, t.j. na zabezpečenie životne dôležitých procesov v tele.

ORP vnútorného prostredia ľudského tela, merané na platinovej elektróde v porovnaní s referenčnou elektródou z chloridu strieborného, ​​je normálne vždy menšie ako nula, t.j. má záporné hodnoty, ktoré sa zvyčajne pohybujú od -100 do -200 milivoltov. ORP pitnej vody, merané rovnakým spôsobom, je takmer vždy väčšie ako nula, zvyčajne sa pohybuje od +100 do +400 mV. To platí takmer pre všetky druhy pitnej vody, ktorá tečie z vodovodných kohútikov vo všetkých mestách sveta, ktorá sa predáva v sklenených a plastových fľašiach, ktorá sa získava po čistení v

nové technológie reverznej osmózy a väčšina rôznych veľkých a malých systémov na čistenie vody.

Uvedené rozdiely v ORP vnútorného prostredia ľudského tela a pitnej vody spôsobujú, že aktivita elektrónov vo vnútornom prostredí ľudského tela je oveľa vyššia ako aktivita elektrónov v pitnej vode.

Elektrónová aktivita je najdôležitejšou charakteristikou vnútorného prostredia tela, pretože priamo súvisí so základnými procesmi života.

Keď obyčajná pitná voda prenikne do tkanív ľudského (alebo iného) tela, odoberie bunkám a tkanivám elektróny, ktoré tvoria 80-90% vody. Výsledkom je, že biologické štruktúry tela (bunkové membrány, bunkové organely, nukleové kyseliny a iné) podliehajú oxidatívnej deštrukcii. Takto sa telo opotrebováva, starne a životne dôležité orgány strácajú svoju funkciu. Ale tieto negatívne procesy je možné spomaliť, ak telo dostane s jedlom a nápojmi vodu, ktorá má vlastnosti vnútorného prostredia tela, to znamená, že má ochranné a regeneračné vlastnosti.

Aby telo optimálne využilo pitnú vodu s pozitívnym oxidačno-redukčným potenciálom v metabolických procesoch, musí jej ORP zodpovedať hodnote ORP vnútorného prostredia organizmu. K nevyhnutnej zmene ORP vody v organizme dochádza v dôsledku výdaja elektrickej energie bunkových membrán, t.j. energia najvyššej úrovne, energia, ktorá je vlastne konečným produktom biochemického reťazca premeny živín.

Množstvo energie vynaloženej organizmom na dosiahnutie biokompatibility vody je úmerné jej množstvu a rozdielu ORP vody a vnútorného prostredia organizmu.

Ak má pitná voda vstupujúca do tela ORP blízku hodnote ORP vnútorného prostredia ľudského tela, potom sa elektrická energia bunkových membrán (vitálna energia tela) nevynakladá na korekciu aktivity elektrónov vody a vody. sa okamžite absorbuje, pretože je v tomto parametri biologicky kompatibilný. Ak má pitná voda ORP negatívnejšiu ako ORP vnútorného prostredia organizmu, tak ho napája touto energiou, ktorú bunky využívajú ako energetickú rezervu na antioxidačnú obranu organizmu pred nepriaznivými vplyvmi vonkajšieho prostredia.

Dýchanie, absorpcia oxidu uhličitého rastlinami s uvoľňovaním kyslíka, metabolizmus a množstvo ďalších chemických procesov sú v podstate redoxné reakcie. Spaľovanie paliva v peciach parných kotlov a spaľovacích motorov, elektrolytické usadzovanie kovov, procesy prebiehajúce v galvanických článkoch a batériách zahŕňajú oxidačno-redukčné reakcie.

Výroba elementárnych látok (železo, chróm, mangán, zlato, striebro, síra, chlór, jód atď.) a cenných chemických produktov (amoniak, alkálie, kyseliny dusičné, sírové a iné) je založená na redoxných reakciách.

Metódy volumetrickej analýzy sú založené na oxidačno-redukčnej analýze v analytickej chémii: permanganatometria, jodometria, bromatometria a iné, ktoré zohrávajú dôležitú úlohu pri riadení výrobných procesov a vykonávaní vedeckého výskumu. V organickej chémii sú oxidačno-redukčné procesy najrozšírenejšie používané na uskutočnenie množstva chemických transformácií.

Väčšina chemických procesov vyskytujúcich sa v prírode a vykonávaných človekom pri jeho praktických činnostiach sú teda redoxné reakcie. Tieto reakcie sú hlavnými procesmi, ktoré zabezpečujú životne dôležitú činnosť akéhokoľvek organizmu a majú veľký význam v teórii a praxi.

Hlboká znalosť podstaty a zákonitostí chemických reakcií umožňuje ich riadenie a využitie na syntézu nových látok. Pochopenie všeobecných vzorcov chemických reakcií je nevyhnutné pre následné štúdium

vlastnosti anorganických a organických látok, čo je dôležité pre pochopenie procesov prebiehajúcich v ľudskom tele.

Literatúra

1. Akhmadyshin, R.A. Posúdenie adsorpcie vitamínov a mikroelementov bunkovou stenou kvasiniek Saccharomyces cerevisiae / R.A., A.V. Kanarskaya. - Bulletin Kazaň. technol. Univ. - 2007. - č. 6. - S. 83-86.

2. Balakireva, Yu.V. Štúdium antioxidačnej aktivity kravského a kozieho mlieka / Yu.V Balakireva, F.Yu. Akhmadullina, A.A. Lapin. - Bulletin Kazaň. technol. un-ta - 2009. - č. 1. -S. 56-60.

3. Egorov, A.S. Lektor chémie / vyd. A.S. - Ed. 24. - Rostov n/d: Phoenix, 2009. -762 s.

4. Lenský, A.S. Úvod do bioanorganickej a biofyzikálnej chémie: Učebnica. manuál pre študentov lekárskych univerzít / A.S. - M.: Vyššie. škola, 2009. - 256 s.

5. Nikolaev, A.Ya. Biologická chémia: Učebnica. - 3. vydanie, prepracované. a dodatočné / A.Ya.Nikolaev. - M.: Medical Information Agency LLC, 2007. - 568 s.

© Z. N. Khismatullina - Ph.D. sociol. vedy, docent oddelenie sociálna práca, pedagogika a psychológia KNRTU, [e-mail chránený].