Определение направления окислительно-восстановительных реакций по стандартным значениям свободной энергии образования реагентов и по величинам окислительно-восстановительных потенциалов

Различные процессы жизнедеятельности сопровождаются возникновением в организме электрохимических процессов, играющих существенную роль в обмене веществ. Электрохимические превращения в организме можно разделить на две основные группы: процессы, связанные с переносом электронов и возникновением окислительно-восстановительных потенциалов; процессы, связанные с переносом ионов (без изменения их зарядов) и с образованием биоэлектрических потенциалов. В результате этих процессов возникают разности потенциалов между разными прослойками тканей, находящихся в различных физиологических состояниях. Они связаны с различной интенсивностью окислительно-восстановительных биохимических процессов. К ним относятся, например, потенциалы фотосинтеза, возникающие между освещенными н неосвещенными участками листа, причем освещенный участок оказывается положительно заряженным по отношению к неосвещенному. Окислительно-восстановительные процессы первой группы в организме можно разделить на три типа: 1. Непосредственный перенос электронов между веществами без участия атомов кислорода и водорода, например, перенос электрона в цитохромах: цитохром (Fе³⁺) + е -> цитохром (Ре²⁺) и перенос электрона в ферменте цитохромоксидазе: цитохромоксидаза (Си²⁺) + е-> цитохромоксидаза (Си¹⁺). 2. Окислительный, связанный с участием атомов кислорода и ферментов оксидаз, например, окисление альдегидной группы субстрата в кислотную: RСОН + ORСООН. 3. рН-Зависимый, происходящий в присутствии ферментов дегидрогеназ (Е) и коферментов (Ко), которые образуют активированный комплекс фермент-кофермент-субстрат (Е-Ко-5), присоединяет электроны и катионы водорода от субстрата и вызывает его окисление. Такими коферментами являются никотинамид-аденин-нуклеотид (НАД⁺), который присоединяет два электрона и один протон:

S-2Н — 2е + НАД* S + НАДН + Н⁺,.

флавин-аденин-динуклеотид (ФАД), который присоединяет два электрона и два протона:

S — 2Н — 2е + ФАД S + ФАДН₂,.

и убихинон или кофермент Q (КоО), который также присоединяет два электрона и два протона:

S-2Н — 2е + КоQ S + КоQН₂.