Окисление углерода

С химической точки зрения «окисление» означает потерю электронов. Когда мы говорим, что углерод окисляется, мы имеем в виду, что атомы углерода в топливе теряют электроны, превращаясь в углекислый газ. Электроны, которые они теряют, находятся в атомах водорода, которые состоят из протона и электрона.
Эта реакция окисления химически сочетается с реакцией восстановления, которую химики называют окислительно- восстановительной реакцией (произносится как REED-ox). Когда один атом теряет электроны (окисление), другой их приобретает (восстановление). По мере сгорания топлива электроны (в атомах водорода) переходят от углерода к кислороду.
Электроны в глюкозе (и других видах топлива) обладают высокой «потенциальной энергией». В воде они «упали» и имеют меньшую потенциальную энергию. Когда атомы перестраиваются, падающие электроны выделяют энергию. Наши клетки захватывают эту энергию в АТФ. Открытый огонь высвобождает его в виде света и тепла.
«LEO говорит GER» — это простая мнемоника, которая может помочь вам вспомнить, куда уходят электроны во время окислительно-восстановительной реакции.

Когда наши клетки сжигают глюкозу, они захватывают около 40% ее химической энергии в виде АТФ. Большинство машин, созданных руками человека, используют гораздо меньше химической энергии топлива — от 10 до 30%. Автомобили в среднем запрягают около 25%.
Если поднести спичку к глюкозе, она быстро сгорит, выделив свет и тепло. При сжигании глюкозы пламя и клетка выделяют одинаковое количество энергии и осуществляют одни и те же химические превращения: и те и другие рекомбинируют атомы глюкозы и кислорода с образованием углекислого газа и воды. Но у клетки есть уровень точности, которого нет у пламени.
В клетке химические реакции осуществляются ферментами, которые постепенно перестраивают атомы и отрывают атомы водорода (и их электроны) по два за раз. Каждый строго регулируемый шаг высвобождает небольшое количество энергии, которая направляется в АТФ. АТФ временно удерживает энергию, доставляя ее к определенным компонентам внутри клетки, которые в ней нуждаются, именно тогда, когда она им нужна.

Сжигание глюкозы в пламени и в клетке производит одни и те же отходы и высвобождает одинаковое количество энергии, но клетка захватывает больше этой энергии для выполнения работы.

Если 40 % энергии глюкозы захвачено АТФ, что происходит с остальными 60 %? Он выделяется в виде тепла. Тепло также выделяется, когда АТФ используется для выполнения работы. На самом деле, почти вся энергия нашей пищи в конечном итоге выделяется в виде тепла.
У млекопитающих, включая человека, есть системы регулирования температуры тела. Один из способов избежать перегрева — потеть во время физических упражнений. Упражнения производят тепло, потому что скорость химических реакций внутри наших клеток увеличивается. Когда он работает, одна мышечная клетка генерирует и использует около 10 000 000 молекул АТФ каждую секунду!
У нас также есть системы, предотвращающие переохлаждение тела. Ферменты, осуществляющие химические реакции метаболизма, работают намного эффективнее, когда они теплые. Вы когда-нибудь видели, как медлительны рептилии и насекомые, когда им холодно? Они не могут согреться, а когда температура их тела низкая, их метаболизм и время реакции замедляются. У млекопитающих бурая жировая (жировая) ткань помогает поддерживать более высокую температуру тела, напрямую связывая расщепление жира с выработкой тепла.

Почти каждая химическая реакция, которую выполняют наши клетки, выделяет некоторое количество тепла, равно как и трение, вызванное движением, в том числе движением крови по нашим сосудам.