In biologischen Reaktionen Disauerstoff

Disauerstoff spielt eine wichtige Rolle im Energiestoffwechsel der lebenden Organismen. Freier Sauerstoff in der Biosphäre durch Photolyse des Wassers bei der Photosynthese in Cyanobakterien, grüne Algen und Pflanzen produziert. Während die oxidative Phosphorylierung in der Zellatmung wird Sauerstoff zu Wasser reduziert, und schließt so die biologische wasser Sauerstoff Redox-Zyklus.

Fotosynthese

In der Natur ist freier Sauerstoff durch die lichtgetriebene Spaltung von Wasser während oxygene Photosynthese produziert. Grünalgen und Cyanobakterien in der Meeresumwelt liefern etwa 70% des freien Sauerstoffs auf der Erde produziert. Der Rest wird durch Landpflanzen produziert, auch wenn beispielsweise fast alle Sauerstoff in den tropischen Wäldern hergestellt von dort lebenden Organismen verbraucht wird.

Eine vereinfachte allgemeine Formel für die Photosynthese ist:

Photolytische Sauerstoffentwicklung während der Photosynthese erfolgt über die lichtabhängige Oxidation von Wasser zu molekularem Sauerstoff und kann als die folgende vereinfachte chemische Reaktion beschrieben werden: 2H2O → 4e + 4H + O2

Die Umsetzung erfolgt in den Thylakoidmembranen von Cyanobakterien und Algen und Pflanzen Chloroplasten und erfordert die Energie von vier Photonen. Die Elektronen von der oxidierten Wassermoleküle ersetzen Elektronen im P680-Komponente des Photosystems II, die in einer Elektronentransportkette über die lichtabhängige Erregung und Resonanzenergietransfer auf Plastochinon entfernt wurden. Photosytem II hat daher auch als wasser Plastochinon Oxidoreduktase bezeichnet. Die Protonen aus den oxidierten Wassermoleküle in den Thylakoidlumen freigesetzt und trägt so zu der Erzeugung eines Protonengradienten über die Thylakoidmembran. Diese Protonengradienten ist die treibende Kraft für die ATP-Synthese über Photophosphorylierung und Koppeln der Absorption von Lichtenergie und Photolyse von Wasser, um die Schaffung von chemischer Energie bei der Photosynthese. Die nach der Oxidation des Wassermoleküls verbleibenden O2 wird in die Atmosphäre freigesetzt.

Wasseroxidation durch ein manganhaltiges Enzym-Komplex als sauerstofffreisetzende Komplex oder wasserspaltende Anlage mit der Lumenseite von Thylakoidmembranen verbundenen bekannt, katalysiert. Mangan ist ein wichtiger Cofaktor und Kalzium und Chlorid sind auch erforderlich, damit die Reaktion auftritt.

Sauerstoffaufnahme und Transport

Bei Wirbeltieren ist die Sauerstoffaufnahme durch die folgenden Verfahren durchgeführt:

Sauerstoff diffundiert durch Membranen und in die roten Blutkörperchen nach dem Einatmen in die Lunge. Sie sind verpflichtet, Komplexe, die Koordinationsverbindungen, die O2 als Ligand enthalten, sind Disauerstoff, eine effizientere sauerstoffLadeKapazität. Im Blut, die Häm-Gruppe von Hämoglobin bindet Sauerstoff, wenn es vorhanden ist, ändern Farbe des Hämoglobins von bläulich-roten bis leuchtend rot. Wirbeltieren verwenden Hämoglobin im Blut, Sauerstoff von der Lunge zu transportieren, um ihren Geweben, aber auch andere Tiere nutzen Hämocyanin oder Hämerythrin. Ein Liter Blut 200 cm³ Sauerstoffgas, das viel mehr als Wasser lösen kann, ist zu lösen.

Nachdem sie in Blut zu einem Körpergewebe in der Notwendigkeit von Sauerstoff, O2 ist handed-off der Hämgruppe zu Monooxygenase, einem Enzym, das auch ein aktives Zentrum mit einem Eisenatom. Monooxygenase Sauerstoff benutzt, um viele Oxidationsreaktionen im Körper zu katalysieren. Kohlendioxid, ein Abfallprodukt wird aus der Zelle und in das Blut, wo es sich mit Bicarbonat und Hämoglobin zum Transport zu den Lungen freigesetzt. Blut zirkuliert zurück in die Lungen und der Vorgang wiederholt.

Aerobe Atmung

Molekularer Sauerstoff, O2, ist von wesentlicher Bedeutung für die Zellatmung in allen aeroben Organismen. Sauerstoff als Elektronenakzeptor in Mitochondrien verwendet, um chemische Energie in Form von Adenosintriphosphat während der oxidativen Phosphorylierung zu erzeugen. Die Reaktion für die aerobe Atmung ist im Wesentlichen die Rückseite der Fotosynthese, mit der Ausnahme, dass es jetzt eine große Freisetzung chemischer Energie, die in ATP-Molekülen gespeichert. Die vereinfachte Version dieser Reaktion ist:

Reaktive Sauerstoff-Spezies

Reaktive Sauerstoffspezies sind Nebenprodukte, die manchmal durch die Verwendung von Sauerstoff in Organismen führen gefährlich. Wichtige Beispiele sind; Sauerstoff-Radikale, wie das hochgefährliche Superoxid O2, und weniger schädliche Wasserstoffperoxid. Der Körper nutzt Superoxid-Dismutase, um Superoxid-Radikalen, um Wasserstoffperoxid zu reduzieren. Glutathion-Peroxidase und ähnliche Enzyme wandeln dann die H2O2 zu Wasser und molekularem Sauerstoff.

Teile des Immunsystems höherer Organismen erzeugen jedoch, Superoxid und Singulett-Sauerstoff, um eindringende Bakterien zu zerstören. Kurzem Singulettsauerstoff wurde gefunden, daß eine Quelle von biologisch erzeugte Ozon sein: Diese Reaktion verläuft über eine ungewöhnliche Verbindung Dihydrogenphosphat Schwefeltrioxid, das auch als Dihydrogentrioxid bekannt ,, der ein Antikörper-katalysierten Produkt von Singulett-Sauerstoff und Wasser ist. Diese Verbindung, die wiederum disproportioniert, um Ozon und Peroxid, die Bereitstellung von zwei leistungsfähige antibakterielle Mittel. Die körpereigene Bereich der Verteidigung gegen alle diese aktiven Oxidationsmitteln ist kaum überraschend, angesichts ihrer "absichtlich" Beschäftigung als antimikrobielle Mittel in der Immunantwort. Reaktive Sauerstoffspezies spielen auch eine wichtige Rolle bei der Hypersensitivitätsreaktion von Pflanzen gegen Angriff durch Pathogene.

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