Биохимия метаболизма. Учебное пособие

Значение окислительно-восстановительного потенциала теперь очевидно. Отрицательный окислительно-восстановительный потенциал говорит о том, что данное вещество имеет меньшее сродство к электронам, чем Н

(как в вышеприведенном примере), то есть молекула является донором электронов, то есть восстановителем. Положительный окислительно-восстановительный потенциал свидетельствует о более высоком, чем у Н

, сродстве данного вещества к электронам, то есть является окислителем или молекулой, с большей легкостью присоединяющей электроны. Эти соотношения относятся к стандартным условиям, когда концентрации окислителя, восстановителя и Н

равны 1 М и давление Н

составляет 1 атм.

Таким образом, сильный восстановитель (например, NADH) обладает отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом, тогда как сильный окислитель (О

) имеет положительный окислительно-восстановительный потенциал. Окислительно-восстановительные потенциалы многих биологически важных окислительно-восстановительных пар известны.

Изменение свободной энергии окислительно-восстановительной реакции можно легко вычислить из разности окислительно-восстановительных потенциалов реагирующих соединений.

Любую окислительно-восстановительную реакцию в общем виде можно представить следующим образом:

Сначала нужно ввести обозначения: окислитель

 – окисленная форма окислителя, окислитель – восстановленная форма окислителя, восстановитель – восстановленная форма восстановителя, восстановитель

 – окисленная форма восстановителя. Запишем общую реакцию, испльзуя обозначения:

окислитель

+ восстановитель ? окислитель +восстановитель

(реакция А)

Любую окислительно-восстановительную реакцию разделяют на две полу-реакции, каждая из которых представляет собой обмен электронами между окисленной и восстановленной формами окислительно восстановительной пары, чей потенциал можно измерить в эксперименте, описанном выше:

окислитель

+ e ? окислитель (реакция Б)

Окислительно восстановительный потенциал этой пары Е

восстановитель

+ e? восстановитель (реакция В)

Окислительно восстановительный потенциал этой пары Е

Вычитая реакцию в) из реакции б), получаем желаемую реакцию а) и ?E»

Теперь можем рассчитать ?G

» для восстановления пирувата за счет NADH. Изменение стандартной свободной энергии ?G

» связано с изменением окислительно-восстановительного потенциала ?E'

 уравнением

?G

= -nF ?E»

где n- число переносимых электронов, F-число Фарадея (23,062 ккал • В 

 • моль

), ?E'

 выражается в вольтах, ?G

в килокалориях на моль.

Величина окислительно-восстановительного потенциала дыхательной цепи составляет 1,14 В, что соответствует 53 ккал.

Изменение окислительно-восстановительного потенциала при переходе от системы NAD

/NADH к системе О

/Н

О составляет 1,1 В.

Движущая сила окислительного фосфорилирования – это потенциал переноса электронов, присущий NADH или FADH

. Рассчеты ?E'

 и ?G

связанные с окислением NADH под действием О

. Промежуточные частичные реакции следующие:

а) 1/2О

+2Н

+2 e? Н

О

E«

 = +0,82 В,