Биохимия метаболизма. Учебное пособие. Е. А. Бессолицына

или молекулой, с большей легкостью присоединяющей электроны. Эти соотношения относятся к стандартным условиям, когда концентрации окислителя, восстановителя и Н⁺ равны 1 М и давление Н₂ составляет 1 атм.

      Таким образом, сильный восстановитель (например, NADH) обладает отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом, тогда как сильный окислитель (О₂) 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⁺ + ē → окислитель (реакция Б)

      Окислительно восстановительный потенциал этой пары Е₁ восстановитель⁺ + ē→ восстановитель (реакция В)

      Окислительно восстановительный потенциал этой пары Е₂

      Вычитая реакцию в) из реакции б), получаем желаемую реакцию а) и ΔE»_о

      Теперь можем рассчитать ΔG⁰» для восстановления пирувата за счет NADH. Изменение стандартной свободной энергии ΔG⁰» связано с изменением окислительно-восстановительного потенциала ΔE'_о уравнением

      ΔG⁰ = -nF ΔE»_о

      где n- число переносимых электронов, F-число Фарадея (23,062 ккал • В ^-1 • моль ^-1), ΔE'_о выражается в вольтах, ΔG⁰ 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 О₂/Н₂О составляет 1,1 В.

      Движущая сила окислительного фосфорилирования – это потенциал переноса электронов, присущий NADH или FADH₂. Рассчеты ΔE'_о и ΔG⁰ связанные с окислением NADH под действием О₂. Промежуточные частичные реакции следующие:

      а) 1/2О₂ +2Н⁺ +2 ē→ Н₂О

      E«_о = +0,82 В,

      б) NAD⁺ + Н⁺ +2 ē→ NADH

      E«_о = – 0,32 В.

      Вычитая реакцию б) из реакции а), получаем

      в) 1/2 О₂ + NADH + Н⁺ → Н₂О + NAD ⁺

      ΔE'_о = +1,14 В.

      Свободная энергия