3.2. Биологическое окисление как основной путь получения энергии

Известно три вида реакций окисления:

-непосредственное соединение вещества с кислородом:

СН₄ + 2О_{2 ‌}→ СО₂ + 2Н₂О,

-отщепление водорода:

СН₃-СН₃ – 2Н → СН₂ = СН_2,

-отщепление от атома или молекулы электронов:

Fe⁺² – e^- → Fe⁺³.

Внешне происходящие в организме человека процессы биологического окисления выглядят как идущие по первому пути: для их протекания требуется кислород, конечные продукты те же, что и при соединении органических веществ с кислородом: СО₂ и Н₂О. Процесс сопровождается освобождением энергии.

В соответствии с законами термодинамики (науки о превращениях энергии) суммарное количество энергии, освобождающейся в ходе химических превращений, зависит от исходного и конечного состояния веществ и не зависит от пути превращений. Так, при непосредственном соединении глюкозы с кислородом (горении) освобождается такое же количество энергии, как и при аэробных (с участием кислорода) превращениях глюкозы в организме человека, приводящих к образованию Н₂О и СО₂.

Однако, первый вид окислительных реакций неприемлем для организма человека (и других живых организмов). Вещества, которые служат источником энергии для человека, могут соединяться с кислородом с высокой скоростью только при высокой температуре (реакции горения). Вода является препятствием для соединения органических веществ с кислородом, а в организме человека все химические реакции происходят в водной среде. Есть и другие причины, отвергающие пригодность этого вида окисления для живых организмов, о которых мы поговорим позднее.