Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


Следующая Содержание Предыдущая

Окислительно-восстановительные процессы

А. Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительные реакции; Определение окислительно-восстановительных потенциалов; Биологические окислительно-восстановительные системы;

Окислительно-восстановительными (см. с. 24) (или редокc-реакциями) называются реакции, сопровождающиеся переносом электронов от донора к акцептору (1). По аналогии с кислотно-основными реакциями (см. с. 36) взаимодействующие вещества образуют сопряженные пары, которые принято называть окислительно-восстановительными парами (редокс-парами от англ, Redoxpara, Redoxsystem, 2). Оба компонента редокс-пары различаются числом электронов. Богатый электронами компонент называется восстановленной формой, а бедный электронами - окисленной формой соответствующего соединения. В ходе редокс-реакции восстановленная форма одной редокс-пары (восстановитель) переносит электроны на окисленную форму (окислитель) другой пары. При этом восстановитель окисляется, а окислитель восстанавливается (3). Любой восстановитель эффективен лишь в определенных реакциях. На основании таких наблюдений можно построить окислительно-восстановительный ряд (4).

Б. Определение окислительно-восстановительных потенциалов

Положение редокс-пары в ряду определяется окислительно-восстановительным потенциалом. Последний определяют (см. с. 24) с помощью электрохимической ячейки, которая позволяет оценивать перенос электронов между двумя редокс-парами, находящимися в разных сосудах. Прохождение электрического тока в результате переноса электронов между двумя химическими частицами, находящимися в разных сосудах, осуществляется через проводник, т. е. химическая энергия трансформируется в электрическую.

В цепь встроен высокоомный вольтметр, исключающий прохождение электрического тока. Измеряют не ток, а электрическое напряжение, которое соответствует разности электрического потенциала ΔE двух растворов. Восстановительный потенциал системы определяется как э.д.с. в вольтах (В), измеренная против известного потенциала, возникающего в стандартном полуэлементе (полуячейке). В качестве стандарта принят восстановительный потенциал системы 2Н+2 ("водородный электрод"), который при определенных условиях условно считают равным нулю. Измеренный относительно стандарта потенциал конкретной окислительно-восстановительной пары может иметь знак плюс или знак минус. Величина E зависит от концентрации реагентов и условий проведения реакции. Поэтому вводят понятие стандартный окислительно-восстановительный потенциал (или восстановительный потенциал Ео , поскольку он характеризует реакцию восстановления), который определяют как потенциал восстановления данном редокс-пары в стандартных условиях и при равных концентрациях всех реагентов, а также Ео', определяемый как Ео при pH 7. Если пары расположить в порядке возрастания их восстановительных потенциалов, то получим электрохимический ряд напряжений (4). Спонтанный перенос электрона возможен лишь в том случае, если восстановительный потенциал вещества, которое должно отдавать электроны. — величина более отрицательная по сравнению с потенциалом вещества, которое должно принимать электроны (см. с. 24).

В. Биологические окислительно-восстановительные пары

На схеме приведены окислительно-восстановительные реакции, наиболее часто встречающиеся в биологических системах. Стандартные восстановительные потенциалы (Б) соответствующих редокс-пар лежат в диапазоне от -0,45 до +0,4 В. В действительности потенциалы зависят от окружения к белке.

Многие окислительно-восстановительные реакции катализируются ферментами, содержащими в активном центре ионы металлов. Поскольку такие металлы необходимы в небольших количествах, их относят к так называемым следовым элементам (см. сс. 10, 350). Ионы металлов образуют комплексы с боковыми функциональными группами аминокислотных остатков или входят в состав кофакторов (простетических групп). Так, ионы железа (Fe) присутствуют в Fe/S-центрах (см. с. 144) или входят в состав гема (см. сс. 108, 194, 310), причем атом железа может находиться в разной степени окисления от +4 до +2. Другими металлами, участвующими в редокс-реакциях, могyт быть медь (в форме Cu2+/ Cu+, см. с. 144), марганец (см. с. 132) и молибден (см. сс. 186, 189).

Из органических веществ в окислительно-восстановительных реакциях часто участвуют тиоспирты (тиолы) и соответствующие дисульфиды (см. с. 18). К этой группе относятся, например, редокс-пара цистеин/цистин (см. с. 192), липоамид (см. с. 136) и глутатион (см. с. 278).

Пара хинон/гидрохинон интегрируется в цепь переноса электронов (кофермент Q, см. с. 142), служит коферментом (витамин К, см. с. 352) или выполняет функции антиоксиданта, защищая клетки от действия окислителей (см. с. 278).

К органическим редокс-парам относятся также пиридиннуклеотид- и флавинсодержащие коферменты (см. сс. 86, 102 и 108).

Следующая Содержание Предыдущая


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн