Биологическое окисление

Окислительно-восстановительные реакции. Окислительно-восстановительный потенциал.

Под окислением понимают отщепление электронов, а под восстановлением - присоединение электронов. Окисление донора электронов всегда сопровождается восстановлением акцептора электронов. Этот принцип окислительно-восстановительных процессов применим и к биохимическим системам. В любой окислительно-восстановительной реакции участвует акцептор электронов (окислитель) и донор электронов (восстановитель). Например:

(1) Сu + О → Сu²⁺О^2-.

Суммарную реакцию (1) можно условно разделить на 2 полуреакции (2), (3):

(2) Сu - 2е → Сu²⁺.
(3) О + 2е → О^2-.

В каждой из них участвует окисленная и восстановленная форма одного соединения; их называют сопряжённой парой, или редокспарой.

Разные редокс-пары обладают различным сродством к электрону. Т.е., у которых это сродство меньше, отдают электрон тем, у кого оно больше. Мерой сродства редокспары к электрону служит окислительно-восстановительный потенциал, или редокс-потенциал (Е₀'), величина которого непосредственно связана с изменением свободной энергии. Величину Е_º' выражают в вольтах; чем она меньше (отрицательнее), тем меньше сродство вещества к электронам. Чем больше сродство к электрону, тем больше восстановительный потенциал.

Редокс-потенциалы Е₀' связаны с изменением свободной энергии уравнением Нернста:

ΔG⁰´ = - nFΔE_º´

где n - число перенесённых в реакции электронов; F - постоянная Фарадея (23 061 ккал B^-1 моль^-1); ΔЕ_о' - разность редокс-потенциалов электрондонорной и электронакцепторной пар.

Величина ΔЕ_о' - стандартная величина окислительно-восстановительного потенциала; её определяют в стандартных условиях, когда концентрации всех веществ равны 1 М, давление газов составляет 1 атм, а рН 7,0

Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы некоторых сопряжённых пар:

Окислительно-восстановительная пара	E^0',V
2Н^+/Н2	-0,42
NAD^+/NADH	-0,32
NADP^+/NADPH	-0,32
NADH-дегидрогеназа (FMN-форма)	-0,30
NАDН-дегидрогеназа(FМNН2-форма)
FАD-белок/FАDН2-белок	-0,05
Сукцинат/фумарат	+0,03
Убихинон/убихинол	+0,04
цит. b Fе^3+/цит. b Fe^2+	+0,07
цит. c1 Fе^3+/цит. c1 Fe^2+	+0,23
цит. с Fе^3+/цит. с Fе^2+	+0,25
цит. а Fе^3+/цит. а Fе^2+	+0,29
цит. a3 Fе^3+/цит. а3 Fе^2+	+0,55
½ O2 + 2Н^++2е/Н20	+0,82

В зависимости от вида использования энергии все организмы делятся на фототрофы (используют солнечную энергию непосредственно, это растения) и хемотрофы (используют энергию химических веществ, т.е. пищевых продуктов - это человек, животные и некоторые бактерии). Пища - это законсервированная солнечная энергия. Доступная энергия химических веществ - это энергия электронов. Распад пищевых веществ используется на 2 главных направления:

а) энергия,

б) на получение новых молекул для обмена веществ.

Эта двойственность называется амфиболичность.

Биологическое окисление - это совокупность реакций окисления органических веществ (субстратов), выполняющих функцию энергетического обеспечения потребностей организма,

- это распад молекул уже внутри клетки.

Биологическое окисление протекает в митохондриях, микросомах и пероксисомах – аэробно, и в цитоплазме – анаэробно.

Окисление идет 2 путями:

1. Дегидрирование - отщепление от субстрата атомов водорода:

Дата добавления: 2014-01-07