Ossidazione biologica e deidrogenazione

Il C, negli organismi viventi, può essere presente in cinque differenti stadi di ossidazione, dal più ridotto (etano), al più ossidato (anidride carbonica).

Nei composti più ridotti gli atomi di carbonio sono ricchi di elettroni e di atomi di idrogeno, nei composti più ossidati aumenta la quantità di ossigeno legato al carbonio e diminuisce (fino a scomparire nell’anidride carbonica) l’idrogeno.

L’ossidazione di un atomo di carbonio è sinonimo di deidrogenazione, che rappresenta la perdita di idrogeno dal carbonio e non dal composto ridotto che viene ossidato.
Nel caso, ad esempio, dell’etano ossidato a etanolo, è uno degli atomi di carbonio a perdere idrogeno e non il composto. Quando un atomo di carbonio condivide una coppia di elettroni con un altro atomo (come l’ossigeno), la condivisione è spostata verso l’ossigeno, in quanto più elettronegativo. Pertanto l’ossidazione rimuove elettroni da un atomo di carbonio.

Gli elettroni possono essere trasferiti da una molecola ad un’altra in quattro modi differenti:

• trasferimento diretto come elettroni come nel caso della coppia Fe²⁺/Fe³⁺ che può trasferire elettroni alla coppia Cu⁺/Cu²⁺
• trasferimento degli elettroni sottoforma di atomi di idrogeno, costituito ha un protone (H⁺) ed un elettrone (e^-)
• trasferimento da un donatore ad un accettore sottoforma di ioni idruro (:H^-), è ad esempio il caso delle deidrogenasi NAD-dipendenti
• infine il trasferimento può originare in presenza di una combinazione diretta di un riducente organico con l’ossigeno per formare un prodotto in cui l’ossigeno è legato in maniera covalente

Tutte queste forme di trasferimento possono avere luogo nella cellula.