Окисление биологическое

Биологическое окисление — это совокупность всех окислительных реакций, протекающих в живых клетках. Его основная функция — обеспечение организма энергией.

Процесс связан с передачей так называемых восстанавливающих эквивалентов (атомов водорода или электронов) от молекулы-донора к молекуле-акцептору.

Основной путь использования энергии, высвобождающейся при биологическом окислении, — её накопление в молекулах АТФ и других макроэргических соединений. Синтез АТФ из АДФ и неорганического фосфата, сопровождающий окисление, происходит двумя путями:

  1. Субстратное фосфорилирование (например, при гликолизе).
  2. Окислительное фосфорилирование (при переносе электронов по дыхательной цепи).

Однако возможен и перенос электронов без сопряжённого накопления энергии. Такие процессы необходимы для биосинтеза различных соединений и обезвреживания чужеродных или токсичных веществ. Биологическое окисление, не связанное с образованием энергии, называют свободным окислением; его энергетический эффект — выделение тепла.

Древнейшими формами биологического окисления, которые сохранились у некоторых современных микроорганизмов, являются процессы, где конечным акцептором электронов в дыхательной цепи выступают не кислород, а другие соединения:

Эти процессы объединяют под общим названием анаэробное дыхание.

Современный контекст

Современная биоэнергетика детально описывает механизмы сопряжения окисления и фосфорилирования, в частности, хемиосмотическую теорию Питера Митчелла, объясняющую синтез АТФ за счёт протонного градиента. Изучение альтернативных путей дыхания (с использованием нитрата, сульфата, железа) имеет большое значение для понимания биогеохимических циклов элементов и жизни в экстремальных бескислородных условиях, таких как глубоководные гидротермальные источники или придонные илы.