Zoëlho, op naar een bewuste levensstijl.

Redoxreacties

 

Laatste bijwerking : 2022.2.11

 

 

 

Elke levende cel heeft energie nodig om in leven te blijven. Dit kan door glycolyse of via oxidatie. Deze verbranding gebeurt via reductie- en oxidatieprocessen, het redox-mechanisme.

Overzicht inhoud :

Redoxprincipe

 

Redoxmechanisme

 

Coënzymen die tussen komen bij het elektronen-transport

 

Zonder oxidatie is geen leven mogelijk

 

Praktisch

Inhoud :

        

Redoxprincipe :

 

Elementen :

 

    • Elementen die links in het periodiek systeem staan (waterstof en metalen bv.) zijn elektropositief : zij willen liever minder elektronen rond hun kern hebben.

    • Elementen die rechts staan (Cl, F, O...) zijn elektronegatief : zij willen liever meer elektronen om zich heen.

 

Waterstof wil dus graag een elektron afstaan, zuurstof wil er graag opnemen.

 

Koolstof staat in het midden en zal dus graag elektronen ontvangen van waterstof en ze afstaan aan zuurstof.

 

Verbindingen :

 

In de eindstandige -CH3 groep (als in ethaan), de eindstandige alcoholgroep (-CH2OH, als in alcohol), de eindstandige aldehydegroep (-CH=O als in acetaldehyde) en de eindstandige carboxylgroep (-COOH, als in azijnzuur) heeft het koolstofatoom een redoxtoestand van resp. 3-, 1-, 1+ en 3+.

 

Veel energie is te winnen uit reacties waarbij elektronen naar zuurstof geleid worden. Verbindingen waarbij de reductietoestand van koolstof dus hoog of nul is zullen graag elektronen afstaan aan zuurstof of aan een andere elektropositieve elektronacceptor.

 

Een katabole route waar heel veel energie uit te winnen is, is de totale oxidatie van koolstof in gereduceerde verbindingen tot uiteindelijk koolstofdioxide, waar koolstof maximaal geoxideerd is (redoxtoestand 4+).

 

Voorbeeld :

 

De oxidatie van koolstof in verbindingen geschiedt door dehydrogenasen die 2 H-atomen van de molecule halen. Deze leveren de elektronen aan de elektrondrager NAD+ met vorming van NADH + H+. Deze laatste levert dan zijn 2 elektronen aan een keten van redoxdragers in de binnenmembraan van de mitochondria. Deze keten leidt de elektronen naar een terminale elektronacceptor zoals moleculaire zuurstof.

 

Dit proces is gekoppeld aan het over de membraan pompen van protonen.

 

Dit proces wordt "ademhaling" genoemd. Tijdens dit proces wordt er dus redox-energie gewonnen door omzetting in een elektrochemische protongradiënt via de elektronentransferketen (respiratieketen).

 

Zie ook: "De respiratieketen".

 

         

Redoxmechanisme :

 

Een atoom bestaat uit een positief geladen kern en een elektronenwolk daaromheen. Hieraan kunnen elektronen worden toegevoegd (dit heet enigszins verwarrend "reductie") of er elektronen af te halen (dit heet oxidatie, alhoewel daar geen zuurstof moet bij betrokken zijn).

 

Reductie en oxidatie gebeuren steeds gelijktijdig en over het algemeen steeds omkeerbaar : een redox-reactie is een reactie tussen moleculen en/of ionen waarbij elektronen worden uitgewisseld.

 

(bij een chemische reactie worden elektronen weggeplukt uit het ene atoom om in een elektronenbaan van een ander atoom te worden geplant. Op die manier wordt er tijdens een chemische reactie nooit iets kapot gemaakt of gecreëerd, alles wordt slechts geherstructureerd).

 

      • Bij reductie : winst van elektronen (met opname van H of afgifte van O) :

 

Voorbeeld van een reductie : H2O2  +   2 H+   +   2 e-  ---> 2 H20

 

      • Bij oxidatie: verlies van elektronen (met afgifte van H of opname van O) :

 

Voorbeeld van een oxidatie : H2O2  --->  +  2 H+   +   2 e-   +   O2

 

Vb.

        • ascorbinezuur = L-ascorbinezuur (vitamine C) : is de gereduceerde vorm = de werkzame vorm.

        • dehydro-ascorbinezuur : geoxideerde vorm (door verlies van 2 elektronen (- 2 H)).

 

Vitamine C zelf kan tussen komen bij de reductie van een andere metabole stof. Hierbij wordt vitamine C zelf geoxideerd. Het is een reductans.

 

      • Een reductans (reductor) behelst dus steeds een gereduceerde vorm, welke elektronen kan afstaan (H kan afstaan of O kan opnemen) bij zijn oxidatie.

 

      • Een oxidans (oxidator) behelst een geoxideerde vorm welke elektronen kan opnemen (H kan opnemen of O kan afstaan) bij zijn reductie.

 

Vaak wordt ook in levensprocessen energie onder de vorm van redoxreacties opgeslagen en omgezet. Bij de fotosynthese wordt CO2 gereduceerd tot suiker en wordt water geoxideerd tot O2 . In de tussenstappen wordt nicotinamide-adenine-dinucleotide (NAD+) gereduceerd, waardoor een protongradiënt ontstaat dat de ATP-synthese bekrachtigt.

 

Zoals vitamine C, is ook NADH + H+ de gereduceerde, werkzame vorm van een vitamine, namelijk van vitamine B3 (nicotinamide, niacine).

 

De in water oplosbare vitamines zijn veelal voorstadia van coënzymen, sommige vitamines zijn zelf coënzym.

 

Coënzymen zijn verbindingen met een relatief laag moleculair gewicht (MG), die gemakkelijk diffunderen door een membraan welke de doorgang van eiwitten verspert. Een coënzym is voor de activiteit van een enzym een onmisbare factor en is met het eiwitgedeelte van een enzym geassocieerd. Het coënzym is bepalend voor het type reactie dat een enzym zal katalyseren (oxidatie-reductie, hydrolyse...) (zie ook "Enzymen"), maar de eiwitcomponent bepaalt welke verbinding deze reactie kan ondergaan ; zij bepaalt dus welke substanties kunnen gemetaboliseerd worden en welke niet (glucose, vetzuur, aminozuur...) (specificiteit).

 

Zo wordt bv. oxaalacetaat (uit pyruvaat in de citroenzuurcyclus in de mitochondria) aan de ene kant van het membraan gereduceerd door de elektrondrager (NADH + H+), beweegt in gereduceerde toestand over het membraan en wordt aan de andere kant (in het cytosol) weer geoxideerd, waarbij het de elektronen daar afstaat aan NAD+ , waarbij terug NADH + H+ wordt gevormd. De geoxideerde molecule, eventueel na verdere omzetting (bv. van oxaalacetaat naar aspartaat), wordt terug omgezet naar oxaalacetaat, waarbij NAD+ terug wordt geregenereerd, en beweegt dan weer terug over het membraan.

 

Het netto-effect is dat 2 elektronen over het membraan gestroomd zijn.

 

Noot :

Het koppel NAD+/NADH + H+ komt dus voor in beide compartimenten en meestal in verschillende verhouding omdat de mitochondriale binnenmembraan niet permeabel is voor deze stoffen. Hierdoor kan ook de redoxpotentiaal verschillen tussen het cytosol en de mitochondriale matrix of binnenruimte.

 

         

Bekende coënzymen die tussen komen bij het elektronentransport :

 

Het zijn elektronendragers.

 

Zij komen dus voor in 2 vormen : de geoxideerde vorm en de gereduceerde vorm.

 

De twee vormen komen naast elkaar voor volgens het principe :

 

geoxideerde drager A + 2 H+ + 2e-   ---> gereduceerde drager

gereduceerde drager    ---> geoxideerde drager B + 2H+ + 2e-

 

zo verder tot :

 

gereduceerde drager X + O   ---> geoxideerde drager + H2O.

 

Vb.

 

geoxideerde / gereduceerde vorm :

 

NAD+ / NADH + H+

 

      • Nicotinamide Adenine Dinucleotide : 2 x nucleotide (= base + suiker + fosfaat)

        • Adenine - Ribose - fosfaat - O - fosfaat - Ribose - Nicotinamide.

        • Nicotinamide wordt aangemaakt uit tryptofaan, een essentieel AZ en verder gehecht aan ADP (adenosine di-fosfaat).

 

FAD+ / FADH2

 

      • Flavine Adenine Dinucleotide : 2 x nucleotide (= base + suiker + fosfaat)

        • Adenine - Ribose - fosfaat - O - fosfaat - ribityl - Flavine.

 

GSSH / GSH

 

      • Uit GSH (Glutathion), een tripeptide, gesynthetiseerd uit glutamine, cysteïne en glycine.

 

 

Q10 / QH2

 

      • Ubichinon of Coënzym Q10 is geen antioxidant; het wordt pas een antioxidant in het lichaam wanneer het gereduceerd is in QH2 (Ubichinol of Hydrochinon). NADH speelt hierbij als coënzym een essentiële rol.

 

         

Zonder oxidaties is geen leven mogelijk :

 

Zuurstof (O2) wordt in het organisme gereduceerd door opname van H en elektronen tot H2O2 (waterstofperoxide). Dit wordt verder gereduceerd tot H2O en een zuurstofradicaal (O-) en vervolgens tot een hydroxyradicaal ( -OH) (bij alle ontstekingsprocessen). Verdere reductie leidt tot de vorming van H2O :

 

OH- + e- + H+ ---> H2O.

 

Reductie van zuurstof gaat echter steeds ten koste van de oxidatie van een andere stof EN met vorming van vrije radicalen.

 

Zuurstoflekken in de stofwisselingsprocessen zijn niet te vermijden. Het lichaam reageert hier tegen via een verdedigingsmechanisme opgebouwd met de enzymen superoxidase-dismutase (SOD), catalase en glutathionperoxidase.

 

    • Niet geneutraliseerde endogene zuurstof- en stikstof- vrije radicalen worden verondersteld een beslissende rol te spelen in een aantal ziekten zoals neurodegeneratieve afwijkingen, arteriosclerose en kanker.

 

    • In ieder geval zijn vrije radicalen schadelijk voor het organisme (agressief) en dragen zij bij tot een versnelde veroudering van het cel.

 

Hun schadelijk gedrag kan worden bestreden met antioxidantia (= reductantia).

 

 

De bekendste antioxidantia zijn : natuurlijk (= gereduceerd) vitamine C, natuurlijk vitamine E en GSH... : dit zijn direct werkende antioxidantia. Direct werkende antioxidantia beperken de werking van vrije radicalen door ze te vangen.

 

Noot :

Antioxidantia worden ook toegevoegd aan voedsel om haar langer vers te houden. Vers voedsel is steeds gereduceerd.

 

Dit is belangrijk :

 

wij kunnen er immers enkel energie uithalen indien oxidatie nog mogelijk is.

 

Glucose + zuurstofgas   --->    water + koolstofdioxide + energie

 

C6 H12 O6  +  6 O2     --->     H2O  + 6 CO2 + energie (voor beweging, lichaamstemperatuur...)

 

---> Om te beletten dat voedsel oxideert, worden antioxidantia bijgevoegd.

 

Doch ook :

 

Hoe hoger het gehalte antioxidantia in de voeding = hoe langer haar versheid of hoe belangrijker de aanvoer van natuurlijke antioxidantia (belang van rauwkost!).

 

In tegenstelling tot de mens beschikken planten over de mogelijkheid, onder invloed van zonne-energie, CO2 (+ H2O) terug te reduceren tot C6 H12 O6  +  6 O2

 

De aanwezigheid van nitraten en nitrieten, in voedsel en water, kan aanleiding geven tot oxidatie-reacties :

Zo kan Fe2+ (uit dierlijk voedsel) maar ook in hemoglobine tot  Fe3+ worden geoxideerd : ontstaan van vrije radicalen en methemoglobine.

 

 

Voedingsstoffen worden in het organisme veelal door oxidatie gemetaboliseerd tot kleine entiteiten (katabolisme) , welke op hun beurt, meestal door reductie, in het organisme worden gebruikt voor de opbouw van noodzakelijke structuren (anabolisme).

 

         

Praktisch :

 

De oxidatie in ons lichaam dient optimaal te gebeuren om maximaal energie uit ons voedsel te halen door :

 

    • vers (gereduceerd) voedsel

    • correcte ademhaling (buik)

    • zuivere kwaliteit van de lucht

    • goed zuurstoftransport/fixatie (longen, bloed, hemoglobine)

    • Fe rijke voeding

    • vitamine B9 en B12 voor aanmaak hemoglobine (Hb)

    • voldoende voorraad vrije radicalenvangers (eventueel antioxidantia suppletie)

    • voldoende beweging : betere zuurstofvoorziening van de weefsels

 

 

De redoxfactor rH2 staat, bij een bepaalde pH, voor de reductie- of oxidatiecapaciteit van een milieu. De rH2-schaal varieert van 0 tot 42, met 28 als neutrale waarde.

 

    • een milieu is reducerend als de rH2 lager is dan 28

    • een milieu is oxiderend als de rH2 hoger is dan 28

 

Een zuur-reducerend milieu (rH2 < 28, pH < 7) bevordert het ontstaan en de ontwikkeling van leven. Levenskrachtscheppende voedingsmiddelen bevinden zich in dit milieu. Hiertoe behoren ook gisting, gefermenteerde melkproducten, gekiemde granen, enzymen, natuurlijke vitaminen en voedingsmiddelen met bittere smaak. Dit milieu bezit veel protonen en veel elektronen.

 

Een zuur-geoxideerd milieu (rH2 > 28, pH < 7) is gunstig voor paddestoelen, schimmels en antibiotica. Tot dit milieu behoren producten met wrange smaak en levensloze voedingsmiddelen (= geoxideerde), zoals gekookte en gesteriliseerde voedingsmiddelen. Dit milieu bevat veel protonen en weinig elektronen.

 

Een basisch-geoxideerd milieu (rH2 > 28, pH > 7) begunstigt virussen en de ontwikkeling van beschavingsziekten. Producten met een zoete smaak, vaccins, alcohol, stress en water behandeld met oxidantia (kraantjeswater) behoren tot dit milieu. Het bezit weinig protonen en weinig elektronen.

 

Een basisch-reducerend milieu (rH2 < 28, pH > 7) staat voor rotting, gezouten smaak, vervuild water met pathogene kiemen, voor infectie-ziekten door pathogene kiemen. Het bezit weinig protonen en veel elektronen.

 

 

Om het terrein te verbeteren en terug gezond te maken kan men de storende elementen mijden en voor een gezonde levenswijze kiezen :

 

    • door een levende (verse) biologische voeding, rijk aan fruit en rauwe groenten (rode biet, wortelen, kolen, radijzen, salades...) en aan groenten gefermenteerd met melkzuurvormende bacteriën (wortelen, bieten, selder, groene kool, konkommer...) : het gevormde melkzuur veroorzaakt een verzuring van het milieu (tot pH 4) wat de ontwikkeling van ongewenste pathogene kiemen en schimmels remt. Tot deze groep producten behoren zuurkool, zuurdesem, gekruide worsten, yoghurt, kaas en de aziatische soja-afgeleiden miso, tempeh, shoyu, tamari... Maar ook de met melkzuur gefermenteerde groentensappen, kefir, Kombucha, sap van Kanne-brood (Brottrunk)...

 

    • door de consumptie van water arm aan mineralen en door een beperkte consumptie van dierlijke proteïnen

 

    • door elke dag voldoende te bewegen en te ontspannen.

 

Storende elementen zijn factoren die oxidatie in het organisme kunnen uitlokken (wat leidt tot een stijging van de rH2 tot boven 28) en vormen de hoofdoorzaak van de ontwikkeling van schimmels. Zij zijn dus te mijden :

 

    • sommige voedingsmiddelen : geraffineerde suiker, wit brood, industriële koekjes en -gebak, te vette vleessoorten, geraffineerde oliën, gisten, paddenstoelen.

    • bepaalde dranken : minerale waters, leidingswater, dranken op basis van fruitsap, koolzuurhoudende dranken (spuitwaters, cola's).

    • stress onder al zijn vormen : psychologisch, elektromagnetisch, chemisch, radioactieve.

    • een groot aantal geneesmiddelen : antibiotica, de pil, corticoïden, antikanker-chemotherapie, de meeste vaccins, bloedtransfusies.

 

         

 

 

 

 ZOELHO (c) 2006 - 2024, Paul Van Herzele PharmD        Laatste versie : 09-apr-24                     

DisclaimerDisclaimer

 

De lezer dient steeds in acht te houden dat de beschreven curatieve eigenschappen in geen enkel geval het medisch advies vervangen, welke steeds onmisbaar is bij het stellen van een diagnose en bij bepaling van de ernst van de aandoening. Wel wordt de gebruiker gestimuleerd beslissingen met betrekking tot zijn gezondheid te nemen, op basis van eigen research, steeds in samenspraak met een professionele gezondheidswerker.

 

In alle gevallen valt het gebruik van dit programma enkel onder de controle, het beheer, de risico's en de verantwoordelijkheden van de gebruiker.