Главная > Химия > Основы биохимии, Т.2.
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

17.4. Каждая сопряженная окислительно-восстановительная пара характеризуется определенным стандартным потенциалом

Способность любой сопряженной кислотно-основной пары обратимо отдавать протон характеризуется константой диссоциации (разд. 4.8). Точно так же можно охарактеризовать количественно, при помощи константы, способность каждой сопряженной окислительно-восстановительной пары обратимо отдавать электрон. Эту способность выражают стандартным окислительно-восстановительным потенциалом величина которого по определению равна электродвижущей силе (э. д. с.) в вольтах, возникающей в полуэлементе, в котором донор электронов и сопряженный с ним акцептор электронов, присутствующие в концентрациях 1,0 М при 25°С и pH 7,0, находятся в равновесии с электродом, способным принимать электроны от донора и передавать их акцептору (рис. 17-3). Для того чтобы измерить величину э. д. с., возникающую в таком полуэлементе, его присоединяют к стандартному полуэлементу, э. д. с. которого известна (рис. 17-3). В качестве стандартного полуэлемента в настоящее время принят водородный электрод, э. д. с. которого при давлении газообразного атм, концентрации ионов (что соответствует и температуре 25°С условно считают равной нулю. Скорригированный для pH 7,0 (т. е. для значения pH, принятого в качестве стандарта при биохимических расчетах) стандартный потенциал водородного электрода равен —0,41 В (рис. 17-3).

В биохимии для выражения стандартных потенциалов принято пользоваться понятием восстановительный потенциал. Чем более отрицательной величиной выражается восстановительный потенциал системы, тем выше ее способность отдавать электроны; и наоборот, чем более положительной величиной выражается восстановительный потенциал, тем выше способность системы присоединять электроны. Термины стандартный восстановительный потенциал, стандартный потенциал и стандартный окислительно-восстановительный потенциал равнозначны.

В табл. 17-1 приведены значения стандартных восстановительных потенциалов для некоторых сопряженных окислительно-восстановительных пар, играющих важную роль при переносе электронов в биологических системах.

Рис. 17-3. Измерение стандартного восстановительного потенциала. В правый сосуд помещен раствор, содержащий смесь окисленной и восстановленной форм интересующей нас окислительно-восстановительный пары в концентрациях 1,0 М. В этот раствор погружен электрод (обычно платиновый), соединенный внешней цепью со стандартным полу элементом (левый сосуд), содержащим окислительно-восстановительную пару, потенциал которой известен. В качестве абсолютного стандарта принят водородный электрод, представляющий собой платиновую пластинку, погруженную в раствор с 1,0 М и омываемую током газообразного при давлении 1,0 атм. Стандартный восстановительный потенциал водородного электрода считается равным нулю. Электроды могут присоединять или отдавать электроны окислительно-восстановительным парам в каждом полуэлементе в зависимости от относительной величины их потенциалов. Солевой мостик, содержащий насыщенный раствор осуществляет электрическое соединение между исследуемым и стандартным полуэлементами. Направление потока электронов во внешней цепи зависит от относительного «давления» электронов, или потенциала обоих элементов, но этот поток всегда направлен от элемента с более отрицательным потенциалом к элементу с более положительным потенциалом. По измеряемой э. д. с. и известной э. д. с. стандартного нолуэлемента определяют э. д. с. полуэлемента, содержащего исследуемую окислительно-восстановительную пару.

Они расположены в порядке возрастания потенциала, т.е. в порядке снижения способности отдавать электроны. Таким образом, сопряженные окислительновосстановительные пары с относительно большей отрицательной величиной стандартного потенциала будут отдавать электроны парам, расположенным в этом перечне ниже, у которых стандартный потенциал выражается более положительной величиной. Например, у пары изоцитрат/-кетоглутарат при концентрациях компонентов 1,0 М стандартный потенциал равен — 0,38 В. Поэтому в присутствии изоци-тратдегидрогеназы (разд. 16.5) она будет отдавать свои электроны окислительновосстановительной паре NADH/NAD имеющей более положительный потенциал. Вместе с тем большая положительная величина стандартного потенциала окислительно-восстановительной пары вода/кислород (+0,82 В) указывает на то, что у этой пары способность отдавать электроны (т.е. способность образовывать молекулярный кислород) выражена очень слабо. Можно сформулировать это иначе, сказав, что у молекулярного кислорода очень велико сродство к электронам или водородным атомам.

Таблица 17-1. Стандартные восстановительные потенциалы некоторых сопряженных окислительно-восстановительных пар, играющих важную роль в окислительном метаболизме.

Стандартные потенциалы следует выражать в вольтах, однако для удобства их часто указывают в милливольтах.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление