Le ossidazioni biologiche

Quando si considera a una reazione di combustione si pensa ad un processo in cui una sostanza reagisce con l’ossigeno con liberazione di una grande quantità di energia. Ad esempio, nel caso della reazione di combustione del glucosio, si ha:

C6H12O6 + 6 O2→ 6 CO2 + 6 H2O      ΔG = – 2867.5 Kj/mol

Anche negli esseri viventi la demolizione completa del glucosio a CO2 e H2O comporta un analogo consumo di ossigeno.

In effetti, tutti gli organismi che respirano usano l’ossigeno per ossidare le molecole come il glucosio che ricavano dagli alimenti. Tuttavia, un’ossidazione diretta del glucosio, e delle altre sostanze, con l’ossigeno non sarebbe conveniente. Infatti, in tal caso, si verificherebbe il passaggio, in un’unica tappa, del carbonio e dell’idrogeno che compongono il glucosio al loro stato di massima ossidazione: rispettivamente CO2 e H2O, con liberazione rapida e tutta in una volta di una notevole quantità di energia.

Questo, ricorrendo ad un’analogia, sarebbe come accendere una volta al giorno un enorme falò per mantenere calda una casa; invece dell’apporto moderato e continuo che effettivamente serve, si avrebbe la liberazione di troppa energia in breve tempo. 

Per questo motivo, le “combustioni” o ossidazioni biologiche non sono in genere dirette e totali con l’ossigeno, ma sono una serie di deidrogenazioni, nel corso delle quali, con l’intervento di opportuni enzimi, ioni H+ e elettroni vengono via via staccati dagli atomi di carbonio del metabolita da ossidare e caricati su molecole come il NAD (nicotinammide-adenin-dinucleotide) e il FAD ( flavina-adenin-dinucleotide)  che fungono da trasportatori e le cui strutture si possono vedere in figura:

 mfcd00036263FAD

In particolare il NAD passa dalla forma ossidata NAD+ alla forma ridotta NADH secondo la reazione mostrata in figura:

NAD

Risulta chiaro che, dei due atomi di idrogeno rimossi dal metabolita che subisce l’ossidazione, la riduzione del NAD+ comporta il trasferimento di un solo nucleo di idrogeno, ma di entrambi gli elettroni, mentre il secondo nucleo di idrogeno si libera come ione H+ nel mezzo acquoso. La precedente reazione può essere rappresentata più semplicemente così:

NAD+ + 2 H∙ → NADH + H+

Mentre l’ossidazione del metabolita ad opera del NAD+ può essere rappresentata dalle due semireazioni:

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Author: Chimicamo

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