ЗАГАЛЬНА МІКРОБІОЛОГІЯ - Т.П. Пирог - 2004

11. ОСНОВНІ МЕХАНІЗМИ ОБМІНУ РЕЧОВИН І ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ У МІКРООРГАНІЗМІВ

11.6. ДИХАЛЬНИМ ЛАНЦЮГ І ФОСФОРИЛЮВАННЯ (СИНТЕЗ АТФ) ПРИ ПЕРЕНЕСЕННІ ЕЛЕКТРОНІВ

11.6.2. Окисно-відновний потенціал

Транспорт водню та транспорт електронів — процеси еквівалентні. Дихальний ланцюг можна розглядати як ланцюг перенесення електронів. Компоненти дихального ланцюга переходять поперемінно з окисненого стану у відновлений і навпаки, тобто ведуть себе як типові окисно-відновні системи, яким притаманний окисно-відновний потенціал.

Окисно-відновний потенціал — це кількісна міра здатності тих чи інших сполук або елементів віддавати електрони. Цей потенціал розраховують відносно потенціалу молекулярного водню. Водневий напівелемент — платинований чи платиновий електрод, поміщений у розчин кислоти у рівновазі з газоподібним молекулярним воднем за тиску в 1 атм і pH 0, має потенціал, що дорівнює нулю (Е₀ = 0).

Залежність окисно-відновного потенціалу від концентрації компонентів системи виражається рівнянням Нернста:

де R — газова постійна; Т — абсолютне температура; n — кількість електронів; F — константа Фарадея.

У всіх реакціях, які проходять за участю протонів, стандартний окисно-відновний потенціал відносять до pH 0. Але для біологічних систем зручніше розраховувати потенціал за pH 7,0, оскільки біологічні процеси проходять за значень pH, близьких до нейтрального.

При pH 7,0 та температурі 30 ºС потенціал водневого електрода стає рівним -0,42 В:

Окисно-відновний потенціал є мірою максимальної корисної роботи, яку може виконати система, тобто мірою зміни вільної енергії (∆G₀) у даній реакції. За різницею окисно-відновних потенціалів двох реагуючих одна з одною систем (ΔΕ₀) можна розрахувати зміну вільної енергії у даній реакції, кДж/моль:

Значення Е₀¹ окремих компонентів дихального ланцюга перебувають у межах від -0,32 В (для НАДН/НАД) до +0,81 В (для О² /1/2О₂).

Значення окисно-відновних потенціалів компонентів дихального ланцюга, різниця потенціалів між окремими компонентами та еквівалентні зміни вільної енергії наведені у табл. 11.3.

Таблиця 11.3

Окисно-відновні потенціали компонентів дихального ланцюга, різниця потенціалів та еквівалентні зміни вільної енергії