ODDYCHANIE KOMÓRKOWE: Potencja³ oksydoredukcyjny ³añcucha oddechowego

Proces utleniania jest zawsze sprzê¿ony z procesem redukcji i odwrotnie, z tego wzglêdu tego typu reakcje s¹ nazywane reakcjami oksydacyjno-redukcyjnymi. Zredukowana forma donatora elektronów po ich oddaniu staje siê postaci¹ utlenion¹. Nastêpuje redukcja akceptora, który przyj¹³ elektrony. Elektrony nie mog¹ wystêpowaæ w œrodowisku reakcji w postaci wolnej, zatem zawsze dochodzi do ich wymiany miêdzy form¹ zredukowan¹ a form¹ utlenion¹. Obydwie formy tworz¹ razem uk³ad oksydacyjno-redukcyjny.
Jeœli w œrodowisku znajduje siê wiêcej ni¿ jeden uk³ad oksydacyjno-redukcyjny, to bêdzie przebiega³a miêdzy nimi reakcja oksydacyjno-redukcyjna a¿ do osi¹gniêcia równowagi chemicznej. Kierunek przep³ywu elektronów z jednego uk³adu do innego bêdzie zale¿a³ od wartoœci potencja³u oksydoredukcyjnego tych uk³adów.
Aby mo¿na by³o porównywaæ z sob¹ wartoœci potencja³u oksydoredukcyjnego ró¿nych uk³adów, dokonuje siê ich pomiarów wobec elektrody wodorowej. Potencja³ elektrody wodorowej przy pH = 0 okreœla siê jako wzorcowy (Eo) i przyjmuje, ¿e wynosi on 0,0 mV. Dla pomiaru potencja³u uk³adów biologicznych stosuje siê pH = 7,0, przy którym potencja³ elektrody wodorowej (E’o) wynosi -420 mV.
Przep³yw elektronów miêdzy uk³adami odbywa siê w kierunku od ni¿szego do wy¿szego potencja³u oksydoredukcyjnego i jest zwi¹zany z wydzielaniem energii. Jego zwi¹zek z entalpi¹ swobodn¹ obrazuje nastêpuj¹ce równanie:
ΔG=n·F·ΔE’o
gdzie: ΔG oznacza zmianê entalpii swobodnej, n-liczbê przenoszonych elektronów, F – sta³a Faradaya, a ΔE’o – ró¿nicê potencja³ów oksydoredukcyjnych miêdzy dwoma uk³adami.
Ka¿dy uk³ad oksydacyjno-redukcyjny, który redukuje wodór, ma potencja³ oksydoredukcyjny ujemny, natomiast ka¿dy uk³ad utleniaj¹cy wodór ma potencja³ dodatni. Potencja³^ elektrody wodorowej wynosi -420 mV, a elektrody tlenowej -+810 mV. Ró¿nica potencja³ów miêdzy nimi wynosi zatem 1230 mV.

Proces utleniania komórkowego nie rozpoczyna siê od wodoru cz¹steczkowego, lecz od zredukowanych nukleotydów, których potencja³ jest mniejszy od potencja³u elektrody wodorowej.
Wartoœci Eo dla ró¿nych uk³adów oksydacyjno-redukcyjnych ³añcucha oddechowego przedstawiaj¹ siê nastêpuj¹co:
uk³ady oksydacyjno-redukcyjne        wartoœci E w mV

NADP+/NADPH                                   – 324
NAD+/NADH                                        -320
FAD/FADH2                                          -210
FMN/FMNH2                                        -185
cytochrom b utl./red.                           +70
ubichinon Q/QH2                                 +100
cytochrom C1 utl./red                          +220
cytochrom c utl./red.                            +254
cytochrom a+a3 utl./red.                     +280
0/0–                                                        +810
Przenoszenie elektronów w ³añcuchu oddechowym zachodzi niezwykle szybko dziêki dzia³aniu enzymów. W miarê przenoszenia elektronów w kierunku tlenu potencja³ oksydoredukcyjny staje siê dodatni i wzrasta.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *