|  | об аквариумах :: аквариум в доме |
Химия окислительно-восстановительных процессов
Часть четвертая: Редокс-баланс
Я уже коснулся редокс-восстановления и его значимости, однако, для нормализации химических процессов в организме рыб и вообще всех живых существ, нужен именно баланс между окислением и восстановлением.
Идущие в данный момент исследования подтверждают, что показания редокса в районе +125 mV (пресной воды) соответствуют сбалансированному редоксу с оптимальным электромагнетизмом воды.
Однако РП зачастую изменчив, так что лично я думаю, что следование Правилам ухода за водоемом – лучший способ поддержания редокс-баланса, вплоть до +350 для аквариумов, в которых окисление необходимо по причине распада накопившейся органики.
Биохимия и редокс-баланс
В тканях живых существ присутствуют энзимы, т.е. как активные формы кислорода (АФК) с одной стороны, так и активные формы азота (АФА) с другой. Изменение окислительно-восстановительного состояния живой клетки, в которой производство АФК превышает антиоксидантную защиту, называется оксидативным стрессом.
По аналогии, нитрозативный стресс – это падение уровня оксида азота (NO) в результате увеличенного АФА, что в свою очередь происходит по причине изменений состояния редокса.
Как говорилось ранее, свободные радикалы являются высокоактивными молекулами с непарными электронами. Химия свободных радикалов охватывает два обширных класса сигнальных молекул в биосистемах: АФА, являющиеся промежуточным продуктом кислородного метаболизма, и тесно связанной с ней АФК.
Формы АФА, соответствующие биологическим системам, включают в себя супероксидный радикал (O 2•–), перекись водорода (Н 2О 2), гидроксильные радикалы (OН•–).
АФК, имеющие биологическое значение, включают NO, низко- и высоко-молекулярные S-нитрозотиолы и пероксинитит (ONOO-).
Супероксид и другие АФК производятся в митохондриях во время окислительного фосфорилирования в качестве естественного побочного продукта аэробного дыхания клеток организма рыб (и других животных).
Супероксид формируется одноэлектронным восстановлением молекулярного кислорода, в результате чего возникает свободный радикал.
АФК не обязательно обладает деструктивным воздействием, и даже наоборот, последние исследования демонстрируют, что они играют важную роль в сигнальной трансдукции.
В небольшой концентрации они задействованы как вторичные переносчики генетической информации через блокировку фосфатов, действуя как возбудители, вроде фактора роста тромбоцитов, эпидермиса, агонист фактора некроза опухолей и фактор, активирующий лейкоциты.
В больших концентрациях они действуют патофизически. АФК влияет на оксидативные изменения различных молекул, включая ДНК, протеины, липиды и сахариды, потенциально приводя к их токсичности.
Проблемы начинаются тогда, когда АФК (окисление) или АФА (восстановление) выходят за рамки баланса, что в условиях закрытой системы, т.е. аквариума или пруда, встречается очень часто.
Аквариум со слабой циркуляцией и низким уровнем растворенного кислорода может «качнуть» в сторону слабого окисления, в то время как восстановление приостанавливается из-за неспособности рыб уменьшить уровень супероксидов в теле.
Восстановление зависит от производства АФК; NOS 3 (эндотелиальный NOS) обнаруживается в различных типах клеток и его количество регулируется через связь кальцием и кальмодулином (внутриклеточный белок, являющийся рецептором кальция и регулирующий активность многих ферментов, участвует, в частности, в контроле метаболизма гликогена и циклических нуклеотидов, а также в некоторых клеточных процессах).
С другой стороны, NOS 2 (индуцированный NOS), имеет очень высокое базовое сходство с кальцием и кальмодулином, и следовательно его деятельность зависит от концентрации кальция.
Важность кальция в этой реакции зачастую игнорируется многими аквариумистами, что следует из прочтения многих аквариумных форумов.
Кроме того, восстановительная часть нашего уравнения может быть нарушена окислением других восстановителей, таких как, например, аскорбат (витамин С) и тиолы, особенно глутатион.
Эти восстановители окисляются временно, пока они реагируют (отдают свои свободные электроны) с окислительными растворами и свободными радикалами.
Основной аспект редокс-баланса заключается в том, что вода, которую мы используем, имеет к нему самое непосредственное отношение.
Используемая вода, будь она из крана или очищена на установке обратного осмоса/де-ионизации (ОО/ДИ), также может иметь отрицательный эффект на редокс-баланс.
Грубо говоря, вода из крана, содержащая хлор или хлорамины, может содержать достаточное количество минеральных катионов для возврата смещенного редокса к балансу, и также очищенная с помощью ОО/ДИ, может иметь дефицит положительных ионов минералов (катионов), и повышенный уровень кислорода в такой воде, в сочетании с кислой водой, тоже может сделать среду окислительной. По этой причине зачастую важно реминерализовать такую воду.
|
|
|
|
|
