Was ist Oxidation?
Metall rostet, Öl wird ranzig und dein angeschnittener Apfel verfärbt sich braun: Der Auslöser dieser Prozesse ist Sauerstoff. Trifft Sauerstoff auf bestimmte andere Moleküle, kommt es zu einer chemischen Reaktion – der Oxidation. Wissenschaftlich betrachtet steht der Begriff Oxidation für einen Vorgang, bei dem ein oder mehrere Elektronen von einer chemischen Verbindung auf eine andere übergehen.
Gleichzeitig mit der Oxidation kommt es immer zu einer sogenannten Redox-Reaktion: Ein Molekül gibt ein Elektron ab, ein anderes gewinnt eines hinzu. Das sogenannte Oxidationsmittel ist die Substanz, die den Vorgang auslöst und die Elektronen erhält. Der Stoff, der die Elektronen abgibt, wird als Reduktionsmittel bezeichnet. Letzteres oxidiert – es wird also durch die Reaktion der beiden Stoffe beschädigt.
Oxidation der Zellen im Körper
Oxidation ist ein normaler und wichtiger Teil der Stoffwechselprozesse in unserem Körper: Zum Beispiel bei der Glykolyse, bei der der Körper Energie aus unserer Nahrung gewinnt. Kohlenhydrate werden dabei in ihre Einzelteile aufgespalten – nämlich in Glukose- und Fruktose-Moleküle. Glukose ist der wichtigste Energielieferant für unser Gehirn und unsere Muskeln. Damit unser Organismus die Glukose aus der Nahrung nutzen kann, müssen die Kohlenhydrate zunächst oxidieren.
Außerdem ist Oxidation die Grundlage für viele andere Verarbeitungsprozesse: Der Körper braucht sie zum Abbau von Alkohol, bei der Umwandlung von Fettsäuren und auch, um Aminosäuren und Carbonsäuren nutzbar zu machen.
Zellatmung: Oxidation und die Mitochondrien
Sauerstoff ist für uns Menschen lebensnotwendig. Unsere Zellen nutzen den Sauerstoff aus der Atmung, um Energie zu produzieren: Wenn bei der Oxidation ein Elektron von einem Molekül abgetrennt wird, setzt das Energie frei.
Der Abbauvorgang von Brennstoffen in den Zellen, der der Energiegewinnung dient, heißt auch Zellatmung oder innere Atmung. Das Gegenstück dazu bildet die äußere Atmung, bei der du Gas (in Form von Luft) ein- und ausatmest. Zur Zellatmung gehören verschiedene biochemische Prozesse, die sich vor allem in den Mitochondrien – den Kraftwerken unserer Zellen – abspielen.
Die Mitochondrien produzieren den Stoff Adenosintriphosphat (ATP). Er dient unserem Körper als zentraler Energielieferant. Die Oxidationskette in der Membran, dem Plasma und dem Cytoplasma der Mitochondrien ist die Grundlage für die Synthetisierung von ATP und damit essenziell für unser Überleben.
Wann ist Zelloxidation schädlich?
Bei allen Oxidationsvorgängen entstehen neben ATP auch Abfallstoffe, der sogenannte Oxidationsmüll. Dieser steht im Verdacht, die Alterung der Zellen zu beschleunigen und verschiedene Krankheiten zu begünstigen. [Sastre, J., Pallardó, F. V., & Viña, J. (2000). Mitochondrial oxidative stress plays a key role in aging and apoptosis. IUBMB life, 49(5), 427–435. https://doi.org/10.1080/152165400410281 ]
Oxidationsmüll besteht aus den sogenannten freien Radikalen. Darunter versteht man besonders reaktionsfreudige chemische Verbindungen. Da ihnen ein Elektron fehlt, sind sie aggressiv auf der Suche nach anderen Molekülen. Sobald sie auf eines treffen, entreißen sie ihm ein Elektron. Auf diese Weise kommt es zu einer Kettenreaktion, bei der ständig neue freie Radikale entstehen.