Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 1 - Д. Мецлер 1980

Энергетика биохимических реакций
Электродные потенциалы и изменение свободной энергии для окислительно-восстановительных реакций

Мы живем в среде, содержащей мощный окислитель O₂. В процессах дыхания, идущих в клетках, кислород восстанавливается до Н₂O, очень слабого восстановителя. На другом конце шкалы окислителей наудится Н⁺ - очень слабый окислитель, который отдельные бактерии способны превращать в сильный восстановитель Н_2. Пары O₂—Н₂O и Н⁺—Н₂ — это две очень важные в биологическом отношении окислительно-восстановительные системы. Между ними находится множество других пар соединений, которые участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, протекающих внутри клетки, и имеют большое значение для метаболизма.

Известно два общепринятых метода количественной оценки окислительных и восстановительных свойств сопряженных окислительновосстановительных пар. С одной стороны, можно выписать значения ∆G для окисления восстановленной формы кислородом О₂ и превращения ее в окислительную форму. Соединение с большим значением — ∆G будет хорошим восстановителем. Примером служит Н2, для которого ∆G сгорания при pH 7 (табл. 3-3) равно —237 кДж∙моль^-1. Слабые восстановители, такие, как Fe³⁺, характеризуются малыми значениями ∆G окисления (—8,5 кДж∙моль^-1 для реакции 2Fe²⁺—>2Fe^3-). Свободные энергии окисления биологических переносчиков водорода (о которых речь пойдет в гл. 8), как правило, оказываются между упомянутыми значениями для Н₂ и Fe²⁺.

Второй способ выражения той же информации связан с использованием электродных потенциалов (табл. 3-7). Электродные потенциалы важны еще и потому, что их прямое измерение иногда позволяет подойти к изучению окислительно-восстановительных реакций внутри клеток.