Redoxprocesser

Allt liv behöver energi för att leva. Energin får organismerna genom att förbränna (oxidera) energirika substanser. Förutom bränslet (t.ex. socker) krävs då också en oxidant (t.ex. syre).

Alltid när något oxideras finns det något som reduceras. Oxidation och reduktion är alltså kopplade processer (redoxprocesser, reduktion/oxidation).

Alla djur, växter, svampar och många bakterier andas syre. Men några bakteriesläkten andas andra substanser för att få energi, såsom järn, nitrat, sulfat eller koldioxid.

Organismer som andas syre kallas för aeroba och de andra kallas för anaeroba. Begreppet oxidation är därför lite förvirrande eftersom syre inte alltid är inblandad. Därför kallas dessa substanser som blir reducerade under en redoxprocess som elektronacceptorer eftersom de tar emot elektroner av den substansen som blir oxiderad. Mängden energin som kan utvinnas ur en redoxreaktion beror på den kemiska potentialskillnaden mellan oxidanten och reduktanden. Detta redoxpotential är större för syre än för de andra nämnda elektronacceptorerna. Därför gynnas syreandande organismer i närvaro av syre. För större djur skulle energin inte räcka till om inte syre skulle användas som elektronacceptor.

När jorden bildades fanns det inte syre i atmosfären. De första organismer som fanns på jorden var därför anaeroba.

De ovannämnda redoxprocesser varvid kemisk energi omvandlas till metabolisk energi kallas för respiration.

Det finns dock även en redoxprocess där en samtidig oxidation och reduktion av organiska föreningar leder till bildning av metabolisk energi. Detta är fermentationen. Till exempel vid framställning av öl eller vin andas jästen syre tills den tar slut. Sedan börjar jästen att fermentera varvid alkohol och organiska syror bildas av sockret.

Bakterier som kan andas Fe2+, NO3 eller SO4 kallas för järn-, nitrat, sulfatreducerare. De som kan använda sig av CO2 som elektronacceptor kallas för metanbakterier. De får sin energi av organiska syror eller av H2 och bildar metan, CO2 och vatten. Metan kan användas som bränsle i t.ex. bilar när den har renats ifrån CO2 och biprodukter som H2S.

Metanbakterier finns det i marken, kärr, risfält och t.o.m. i våmmen av idisslare och i termiter. Man kan också producera metan ur organiskt avfall under kontrollerade förhållanden i en biogasreaktor.

Mera om redoxprocesser:
Vid redoxprocesser överförs elektroner från ett ämne till ett annat. Dessa processer är mycket viktiga inom biologin. T.ex. är koldioxidfixering (genom fotosyntes) och andning (respiration) redoxprocesser.

Ämnen som oxideras avger elektroner som kan användas för att bygga upp elektriska potential som kan utnyttjas för att utföra arbete. När ett födoämne (t.ex. glukos; C6H12O6) oxideras avges det elektroner:

C6H12O6 + 6H2O Û  6CO2(g) + 24H+ + 24e- (1)

Elektronerna måste upptas någonstans av något annat ämne, som därvid reduceras. Vår föda oxideras inte av syre direkt - då skulle vi brinna upp- utan oxidationen sker stegvis med många mellansteg. I slutändan av vår matsmältning tas dock elektronerna upp av syrgas som därvid reduceras:

O2(g) + 4H+ + 4e- Û  2H2O (2)

En redoxprocess kan bara teoretiskt delas upp i en oxidation och en reduktion. I praktiken kan de dock bara ske tillsammans. Nettoprocessen för delförloppen ovan blir således:

C6H12O6 + 6O2(g) Û  6CO2(g) + 6H2O (3)

Observera att reaktionen kan ske åt både hållen (jämför t.ex. fotosyntes och andning).

linkstreck.gif (924 bytes)

Vill du veta mera om redoxprocesser:
naio.kcc.hawaii.edu/chemistry/default.html

Varför ger fermentation mindre metabilisk energi än respiration:
instruct1.cit.cornell.edu/Courses/biomi290/MOVIES/GLYCOLYSIS.HTML

Tillbaka


Copyright © 1999
-2002 [Växten & Marken]. All rights reserved.
Information in this document is subject to change without notice.
Other products and companies referred to herein are trademarks or registered trademarks of their respective companies or mark holders.