Биохимия и молекулярная биология - Белясова Н.А. 2002

Метаболизм. Процессы, приводящие к запасанию энергии
Дыхание
Окислительно-восстановительный потенциал компонентов

Компоненты дыхательной цепи ведут себя как типичные окислительно­восстановительные системы, переходя попеременно в процессе транспорта электронов из восстановленного состояния в окисленное и наоборот. При этом порядок расположения переносчиков в мембране обусловлен величиной их окислительно-восстановительного потенциала (ОВП), который служит мерой способности соединений или элементов отдавать электроны.

Подобно химическим элементам, функционирующие в клетках вещества тоже можно расположить в ряд по величине их ОВП (Е₀) при степени восста­новления 1/2. Отрицательный окислительно-восстановительный потенциал свидетельствует о том, что данное вещество имеет меньшее сродство к элек­тронам, чем молекулярный водород. Положительные значения Е₀ характери­зуют более высокое, чем у Н₂, сродство к электронам у данного вещества. Таким образом, сильный восстановитель, например NADH, обладает отрицательным Е₀, а сильный окислитель (например, О₂) — положительным Е0. В биохимии пользуются величиной Е₀', приведенной к рН 7. Значения Е₀' от­дельных компонентов дыхательной цепи находятся в пределах от (-) 0,32 В (для NAD⁺/NADH) до (+) 0,82 В (для О^2-/_1/2 мидные переносчики начинают дыхательную цепь, т. е. располагаются в ее начале, а молекулярный кислород завершает цепь, выполняя роль конечного акцептора электронов.

Разность ОВП двух реагирующих веществ может служить мерой измене­ния свободной энергии в химической реакции, т. е. мерой полезной работы, которую способна выполнить система. Сопоставление окислительно­восстановительных потенциалов компонентов дыхательной цепи позволяет обнаружить три этапа окисления, на которых высвобождается достаточное для синтеза молекулы АТР количество энергии (не менее -0,15 В). В табл. 12.1 представлены значения Е₀' основных компонентов дыхательной цепи, а также разность потенциалов (∆Е₀) взаимодействующих систем.

Таблица 12.1. Окислительно-восстановительные потенциалы компонентов дыха­тельной цепи