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