生物大分子的化学
代谢中的氧化还原(oxidation-reduction)
/ REE-doks /
电池让电子从一个握得松的地方流向一个握得紧的地方,一路上收获能量,从而给手机供电。细胞靠的正是同一招。许多从食物里提取能量的反应,本质上就是把电子从一个分子搬到另一个分子——这些电子转移的反应就叫氧化还原,或简称 redox。
氧化意味着失去电子;还原意味着获得电子。两者总是结伴发生——如果一个分子失去电子,必有另一个分子获得它——所以它们是一笔成对的交易。一句好记的口诀:“失电子为氧化,得电子为还原”。在生物学里,电子常常随氢原子一同移动,所以一个获得氢(和电子)的分子是在被还原,一个失去它们的分子则是在被氧化。电子携带着能量,并倾向于“下坡”流向那些抓得更紧的原子(氧抓得最紧)。细胞捕获这一下坡流动所释放的能量,而不是任由它一下子作为热量逃散。
氧化还原是细胞提取能量的心跳。分解食物,归根结底就是从燃料分子上剥下电子、一步一步地沿一条链把它们传给氧——以可控的小份释放能量,供细胞制造 ATP。特殊的载体分子(名字有 NAD+ 和 FAD 等)充当电子的“出租车”,在一个反应里接上电子、在另一个反应里把它们放下。所以当这片领域说代谢是“电子记账”时,指的就是氧化还原:谁手里有电子、它们正流向哪里、以及这股流动能换来多少能量。
当葡萄糖被“燃烧”供能时,它的碳原子被逐步氧化(剥去电子),一直变成二氧化碳,而你吸入的氧则被还原(获得这些电子),生成水——它们之间的电子流动为 ATP 的生产供能。
氧化失电子,还原得电子——永远成对出现。
一个常见的失误,是以为氧化总是牵涉到氧。它最初确实如此,但现代的含义不过是“失去电子”——一个分子完全可以在没有任何氧的情况下被氧化。
又称
另见